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전기와 자기에 대해 알아보자
우리가 일상 속 생활에서 겪는 여러 가지 자연의 힘들-중 중력은 유일한 것도. 가장 강한 것도 아닙니다. 6시부터 7시까지 한 시간 동안 우리의 주인공은 전기와 자기 현상윤 여러 번 겪었습니다. 냉장고 문윤 냉장고 몸체에 붐여 두는 것은 자석입니다. 중력이 문을 꿀어내리는데도 자석 은 재 구실을 잘합니다 정전기 때문에 옷이 다론 옷에 둘러붙으면 우리 는 힘을 써서 옷을 때어놓아야 합니다. 이런 현상들은 중력 때문에 일이 전기가 세상을 뒤바꿔놓으리라고는 상상도 하지 못했을 것입니다. 오늘 낱 돌이켜보면 그듄온 기초 연구를 해놓은 생입니다.
이듄의 실험 결과는 몇 개의 법칙으로 요약됐고 맥스웰은 네 개의 방정식 윤 내놓았는데 이 방정식들은 문리학에 자주 쓰이곤 합니다. 그러니까 맥스웰의 방정식은 역학에서 뉴턴의 법칙이 한 것과 똑같은 일을 전자 기학(전가역학)에서 하고 있는 것입니다. 즉 맥스웹의 방정식은 전자기 예 관한 모든 것을 담고 있다고 할 수 있습니다. 복사기로 복사를 하다 보면 가꿈 종이 두 장이 서로 둘러붙는 경우가 있 습니다. 이 종이들을 불개 하는 힘은 전기력이고. 이 선기력에 반옹하는 물체듄은 전하를 지니고 있는 것입니다. 간단한 실험윤 통해서도 알 수 있는 것이지만 전하에는 두 가지 종류가 있습니다. 두 개의 빗으로 머리 률 빗어보면 이 빗듄이 띤 전하는 서로 문리치는 힘을 가진 것임을 안 수 있습니다. 그러나 이 빗둘 중 하나룹 털옷으로 문지론 유리 가까이 가져가면 두 묻체가 서로 꿀어당기는 것을 볼 수 있습니다. 이튠 통해 전기력에는 두 가지가 있음윤 알 수 있고 이 두 힘은 두 가지의 전하로 부터 나온다고 생각할 수 있습니다.
이들은 양전하와 움전하라고 붑립 니다. 전하는 이원자 입자들. 죽 원자릅 이무는 요소듐에 의해 운반됩니다. 상대적으로 훨씬 무거운 원자핵은 양전하룹 띤 반면 가벼 운 진자둘은 음전하를 띠고 핵 주위를 돕니다. 어떤 물체가 전하윤 띠려면 그 문재에 전자의 여분이 있거나 전자가 모자라야 합니다(선자가 납 으면 음전하릅 띠고 모자라빈 양전하가 됩니다)．대개의 경우 원자핵은 매우 느리게 움직이직이는 반면 전자는 쉽게 움직입니다. 그래서 콘 읍·체는 자신 의 내부에 있는 전자급 밀어내거나 꿈어{}이서 쉽게 전하릅 갖습니다. 예를 들어 빗으로 머리릅 빗으면 전자가 미리카락에서 빠져 나와 빗으로 살려 갑니다. 그 전과 빗온 음전하를 띱니다. 이 빗유 먼지나 중이에 갖 다 대면 그것들윤 꾼어당깁니다{건조한 낱 미리산 빗오민서 실헌해보민 알 수 있슐니다)． 전하가 서로 다르다는 사신윤 동해 우리는 왜 빗은 머리카 락을 끌어당기고 머리카락끼리는 밀쳐내는지 안 수 있습니다. 계속해서 힘껏 머리삭 빗으면 머리카락이 전자학 계속 잃기 때문에 진하의 차이 가 커져서 걸국 미리카라이 거꾸로 서게 됩니다..
이 법척은 두 개의 뭄재가 남아도는 전자음 갖고 있윤 겅우(죽 음선하 릅 띠고 있윤 깅우) 이듄은 서로 민치고. 둘 중 하나의 전자가 모자란 쪽으로 끌어당긴다고 설명합니다. 진기력윤 설명하는 방정식의 모습이 중력윤 설명하는 방정식과 매우 밟았옵윤 알 수 있윤 것입니다. 쿨몽의 법칙은 움직이지 않는 진하. 그러니까 정전기 라고 불 리는 전하 사이에 존재하는 힘을 설명하는 법칙입니다.
이 장진기의 힘 온우리가아는 세상을온뭉 지매하고 있습니다. 화학 결합에서도 양전 하와 음전하는 서로 끌어당겨 뭄체의 모습을 유지합니다. 우리 눈에 보 이는 모든 물재는 원자로 이루어져 있는대 이 원자들은 음전하물 띤 전 자가 양전하몸 띤 양성자에 끌려가서 모인 것입니다. 중력이 지구와 행 성듄을 태양 주위의 궤도예 몹잡아놓듯이 전기의 힘은 읍전하릅 띤 전 자롭 양전하롭 띤 핵 둘레에 묶어둡니다. 진자와 전자가서로 밀치는 힘은사실 물체듈이 서로 뒤섞이지 않게 해주는 힘입니다. 예물 듬어 여러분의 손가락은 이 책을 뚫고 지나갈 수 가 없는데 이것은 손에 있는 전자을 책의 전자가 밀쳐내기 때문입니다 지구가 끌어당기는데도 우리가 땅속으로 빨려 듄어가지 않는 이유는 우리 신발 바닥의 전자가 땅 바닥의 전자를 밀치고 있기 때문입니다.
우리가무엇을 만질 때마다우리는 이 정전기의 힘윤 이용하고 있는 것 o)지요. 정전기도 이 정진기의 힘운 이용합니다. 실리콘 금속으로 된 반짝이는 판은 전하몹 한동안 보관할 수 있습니다. 그러나여기에 빛이 비치면 전하가 방출됩니다. 전자 복사의 핵십은 밝은 부분과 어두운 부분(이롭 테면 종이와 군자)옵 이 진하을 띤 판 위에 비추는 것입니다. 그러면 빛이 바친 부분의 전하가 빠져 나가기 때문에 밝은 부분과 어두운 부분은 판 위에서 전하물 띤 부분과 그렇지 않은 부분으로 재생됩니다. 이제 정전 기의 힘에 의해 검은 폴라스틱 가무가 실리콘 판 위의 전하물 띤 부분에 가서 둘러불고 이 가무가 종이로 옮겨져 그 자리에서 녹으면 복사가 완 성되는것입니다. 자기« 자석과 자기는 수천 년 전부터 알려져 있었습니다. 고대로부터 사람뚤 은 자연계에서 발견되는 자석에 홍미플 가졌고 남극과 북국을 가리키는 자석 조각은 나침반으로 쓰여왔습니다. 자기의 힘이 존재한다는 사실은 냉장고 문에 조그만 자석 조각으로 메모지를 붙여 둘 수 있다는 것으로 얼마든지중명됩니다. 우리가 알고 있는 모든 자석듄은 한 가지 공몽점윤 지니고 있습니다. 원자 하나만한 지석이돈 나침반의 바놈이든 아니면 지구 전재돈 모두 두 개의 극을 갖고 있다는 것입니다.
바로 S극과 N국인데 이 국은 자석 을 자유로운 상태에 두었을 때 남쪽을 가리키는가 북쪽을 가리키는가로 결정됩니다. 자석의 극은 전하와 비슷한 성질을 지니고 있습니다. 같은 극끼리는 밀치고. 다른 극끼리는 끌어당깁니다(N극은 S극윤 꿀어당기지 만 갑은 N국은 밀어냅니다). 그러나 전하와 자석의 극은 중요한 차이가 있습니다. 그것은 맥스웰 의 두 번째 법칙에 나와 있습니다. 이 법칙에 의하면. 아무리 애윤 씨도자석의 한 국만을 만들어낼 수는 없다는 사실입니다 양전하 또는 음전 하로 따로따로 존재할 수 있는 전하와는 달리 자석의 극은 항상 두 개가 같기 촌재합니다. 10센티미터짜리 자석을 둘로 자은다고 해도 N국만옵 가진 자석과 S국만 가진 자석을 만듄어내지는 못합니다. s극과 N극을 동시에 가진 5센티미터짜리 자석 두 개가 생길 뿐입니다. 이렇게 계속 잘라 나가도 건과는 마찬가지입니다. 원자 하나의 수준까지 내려가도 여전히 그 원자는 S극과 N국을 갖습니다. 따라서 맥스웰의 두 번째 법칙 온이렇게 말합니다. 맥스웰의 두 번째 방정식은 자석의 국이 어떻게 해서 생겨나는지는 설명하지 않습니다.
정전기와자기는서로매우다른것처럼 보이고복사 기와 냉장고 문 사이에는 아무런 관계도 없어 보입니다. 자기의 록성. 그리고 자기와 전기의 관계가 맥스앤의 세 번째 번칙이 다루는 주세입 니다. 전기와 자기의 관계릅 간단히 말하면 이렇게 위니다. 즉 전하가 움직 일 때마다 자기장이 형성된다는 것입니다. 그리고 자기장이 변화한 때 마다 전기장이 생깁니다. 전기와 자기는 하나의 현상 안에 듬어 있는 떨어질 수 없는 부분듄입니다. 하나가 촌재하면 나머지 하나도 반드시 존재합니다. 우리가 전기와 자기롭 보거나 만질 수만 있다면 이 둘이 항상 갑이 있 는 모습을 하인합 수 있옵 것이므로 이듄의 밀접한 관계윤 쉽게 이해합 것입니다. 이 관계뮤 발견한 이야기는 매우 신기합니다. 덴마크의 물리 학자 한스 외르스테드는 강의몹 하던 중 전유 하기 위해 스위치몹 올리자 가까이에 있는 나침반 바눈이 밀 리논 것을 반견했습니다. 그 뒤 신힘윤 봉해 그는 진선 속을 전유가 흐 르면 항상 자기장이 만돕어진다는 것을 확인하였습니다. 이 반견(수식으 포표힌도1지만l이 바로 맥스웰의 세 번째 법칙입니다.