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물체를 대전시키는 방법-1
마찰전기
2단원 물질과 전자기장으로 들어가봅시다. 전자기장이라고 하면 용어가 너무 어렵나요? 이번 단원은 ‘전기’에 대한 이야기 입니다.
먼저, 물체에 전하를 띄게 하는 방법에 대해 알아볼거예요. 물체에 전하를 띄게 하는 방법은 크게 3가지가 있습니다. 그 중 첫 번째 방법은 마찰 전기입니다. 이번 단원을 이해하기 위해 기초적인 '전하의 종류, 전기력, 대전, 대전체' 라는 용어를 정리하고 마찰전기로 넘어가보겠습니다.
학습 목표
1. 전하의 종류, 대전, 대전체, 전기력의 용어에 대해 설명할 수 있다.
2. 물체에 전하를 띄게 하는 3가지 방법 중 첫 번째로 마찰전기에 대해 설명할 수 있다.
본격적으로 들어가기 전에 원자의 구조에 대해 복습해볼까요?
잘 기억이 안나는 학생은 반드시! 꼭! 앞단원을 확인하고 넘어오세요.
물질을 이루고 있는 가장 작은 입자를 원자라고 하는데, 사실 원자는 더 쪼갤 수 있습니다.
원자는 중심에 (+) 전하를 띄는 원자핵이 있고, 그 주위에 (-) 전하를 띄는 전자로 구성되어 있습니다.
보통은 (+) 전하와 (-) 전하의 갯수가 똑같죠. 그래서 원자는 중성을 띄고 있어요.
그런데 원자의 가장자리에 있는 (-) 전하들은 외부의 힘에 의해 이리 저리 움직일 수 있답니다. 원자에서 떨어져 나가기도 하고, 친구를 데리고 오기도 해요.
원자의 구조
대전, 대전체
예를 들어, (+) 전하가 10개, (-) 전하가 10개 있는 물체가 있어요. 이 물체는 중성이죠. 전하를 띄고 있지 않습니다.
그런데 (-) 전하 한 개가 도망을 갔어요. 그러면 (+) 전하는 10개인데, (-) 전하는 9개가 됩니다. (+)가 (-) 보다 1개 더 많죠? 이 때 ‘이 물체는 (+)로 대전되었다.’라고 이야기 합니다. 즉, 대전이란 물체가 (+)나 (-) 전기를 띄는 현상을 말합니다. 그리고 이렇게 대전된 물체를 대전체라고 합니다.
반대로 (-) 전하 하나를 데리고 왔어요. 그러면 (+) 전하보다 (-) 전하가 1개 더 많으니, (-)로 대전되었다고 할 수 있겠죠. 이 물체는 (-) 대전체입니다.
전기력
(+) 전하와 (-) 전하 사이에는 잡아당기는 힘이, (+)와 (+), (-)와 (-) 사이에는 밀어내는 힘이 작용합니다. 이 힘을 전기력이라고 하죠. 마찬가지로 (+)나 (-)로 대전된 물체 사이에도 전기력이 작용합니다.
자, 그러면 본격적으로 물체를 대전시키는 방법에 대해 알아볼까요? 물체를 대전시키는 방법에는 3가지가 있습니다.
물체를 대전시키는 방법
첫 번째 방법은 마찰 전기 입니다.
두 물체를 문지르게 되면, 한 물체에서 다른 물체로 (-) 전하가 이동합니다. 예를 들어, 중성인 고무와 털가죽을 문지르면 털가죽에서 고무로 (-) 전하가 이동합니다. 털가죽은 (-) 전하를 잃어 (+)로 대전이 되고, 고무는 (-) 전하를 얻어 (-)로 대전이 되겠죠. 결국 고무와 털가죽 사이에는 잡아당기는 힘, 인력이 작용해서 두 물체는 붙게 되죠.
이 때 전하의 총 양은 보존됩니다. 털가죽이 잃은 (-) 전하의 갯수와 고무가 얻은 (+) 전하의 갯수는 항상 같습니다.
마찰 전기는 생활 속에서 아주 많이 볼 수 있어요. 어릴 때 친구들 머리카락을 책받침으로 문지르면 머리카락이 산발되는 장난을 많이 해봤을거예요. 그것도 마찰 전기입니다. 겨울철에 스웨터를 입을 때 느끼는 정전기, 머리 빗질 후에 일어나는 정전기 모두 마찰 전기입니다.
다음 영상은 스카치테이프를 이용해서 간단하게 해볼 수 있는 마찰전기 실험입니다. 직접 해보면서 원리에 대해 설명해보세요.
