과  학

1.

양전하를 가진 양성자와 전하를 가지고 있지 않은 중성자로 구성된 원자핵은 음전하를 가지고 있는 전자구름에 둘러싸여 있다. 일반적으로 전자의 수와 원자핵에 들어 있는 양성자의 수가 같기 때문에 원자는 중성이다. 그런데 원자가 전자를 얻거나 잃게 되면 대전(帶電. 어떤 물체가 전기를 띰.)된다. 물체가 전자를 더 많이 가지게 되면 음전하로 대전되고, 핵 안에 들어 있는 양성자보다 전자의 수가 적어지게 되면 양전하로 대전된다.

2.

예를 들어 헝겊으로 고무 막대를 문지르면 헝겊은 고무 막대에 전자를 넘겨준다. 그러면 원래 중성이었던 고무 막대와 헝겊이 대전된다. 만일 어떤 물체를 이 막대에 갖다 대면 막대에 있던 과잉 전자가 물체로 이동되어 그 물체를 대전시킨다. 그리고 과잉 전자를 가지고 있기 때문에 음전하로 대전된 이 막대는 양전하를 끌어당길 수 있다. 같은 종류의 전하는 서로를 밀어내는 반면 다른 종류의 전하는 서로 끌어당기기 때문이다. 이러한 방식을 접촉에 의한 대전이라고 부른다.

3.

도체에서 전하는 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 음전하로 대전된 물체를 도체 가까이 가져가면 이 도체 안에서 대부분의 음전하는 대전된 물체로부터 가장 먼 끝 부분으로 밀려가게 되고, 대전된 물체와 가까운 부분에는 양전하가 많아진다. 전체적으로는 중성이지만 음전하와 양전하가 양 끝으로 몰리게 되면서 이 도체는 극성을 띠게 된다. 전하들 사이에 작용하는 힘은 전하들 사이의 거리가 가까울 때 더 강하게 작용한다. 음전하로 대전된 물체와 극성을 띠게 된 도체의 양전하 사이의 거리가 그 물체와 도체의 음전하 사이의 거리보다 더 가깝기 때문에 두 물체, 즉 음전하로 대전된 물체와 극성을 띠게 된 도체 사이에서는 척력(斥力)보다 인력(引力)이 더 강하게 작용하게 된다.

4.

극성을 띠게 된 도체는 대전된 물체와 접촉하지 않고도 대전될 수 있다. 만일 파이를 구울 때 사용하는 커다란 금속 재질의 파이 틀을 양전하로 대전된 막대 가까이 가져가면 파이 틀의 음전하는 막대에서 가장 가까운 쪽으로 몰리게 되고, 파이 틀의 반대쪽 끝부분에는 음전하가 적어지게 될 것이다. 만일 그곳에 손가락을 살짝 대면, 손가락을 타고 음전하가 파이 틀로 이동할 것이다. 그때 파이 틀에서 손가락을 떼면 파이 틀 전체에는 음전하가 많아지게 되어 음전하로 대전된다. 이를 유도에 의한 대전이라고 한다.

5.

건조한 날 카펫이 깔려 있는 바닥을 걷고 난 후에 문의 금속 손잡이를 만졌을 때 살짝 감전되는 경우가 있다. 그 이유는 무엇일까? 카펫과 신발 혹은 양말 사이의 마찰력은 전자들을 몸과 카펫 사이에서 이동하도록 만든다. 대부분의 경우 사람의 몸은 음전하로 대전된다. 그 상태에서 손으로 문의 손잡이를 잡으려 할 때, 대전된 손 때문에 문의 손잡이는 극성을 띠게 되고 손에 있는 음전하가 문의 손잡이에 있는 양전하를 끌어당기게 되면서 전기 방전이 일어나 작은 불꽃인 스파크가 일어난다.

◆ 2014년 5월 사설모의평가(중앙), 국어A 독서 영역 ‘과학’지문

◆ 개요 : 폴 지체비츠, 『전기』