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건조한 날에 갑자기 자동차 문을 잡으면 정전기가 생기는 것은 왜 그런거죠?

겨울철이면 신경 쓰이는 게 있다. 바로 정전기(靜電氣)다. 껴입 었던 옷을 벗다 보면 탁탁 소리와 함께 여기저기서 불꽃이 일 고 몸이 따끔거린다. 달리던 자동차의 문을 열기 위해 손잡이 를 잡는 순간 손이 따끔 거리는 것을 자주 경험했을 것이다. 왜 정전기가 생길까? 위와 같은 현상을 정전기 현상이라고 한다. 정전기란, 발생한 전기가 한 물체에서 금방 다른 물체로 이동하지 않고 머물러 있 기 때문에 붙여진 이름이다. 대부분의 정전기는 물체가 서로 마 찰할 때 발생하므로 마찰 전기라고 부르기도 한다. 우주의 근원 을 물이라고 주장한 그리스 최초의 철학자 탈레스는, 보석의 일 종인 호박을 모포로 비벼 대면 먼지나 종이와 같이 가벼운 물질 을 끌어당긴다는 사실을 관찰했다고 한다. 그러나 이것이 마찰 전기로 생기는 현상이라고는 알지 못했다. 건조한 날에 이와 같은 현상이 잘 일어나는 것은 물의 전기 친 화성에서 그 이유를 찾을 수 있다. 공기 중의 수증기가 전기를 흡수하기 때문에 습한 날에는 정전기 현상이 일어나지 않는다. 자동차 문의 마찰 전기는 달리면서 공기와 마찰을 일으켜서 정 전기가 생겼기 때문으로 건성 피부인 사람이 더 크게 느끼게 된 다. 이 때 사람의 손에는 정전기 유도 현상이 일어난 것이다. 즉, 그 물체가 (-)로 대전되어 있었다면, 사람의 손에 있는 전 자들이 척력에 의해 밀려서 (+)극을 띠게 되므로 전압이 생긴 다.그리고 합성 섬유로 만든 치마가 자꾸 몸에 붙은 현상은 마 찰에 의해 양쪽에 반대 전하가 생기고, 그 인력 때문에 생기는 현상이며, 겨울철에 머리를 빗고 나면 머리카락이 사방으로 솟 구쳐서 원하는 모양이 잘 나오지 않는 것은 머리 카락이 같은 전하로 대전되어 척력이 작용하기 때문이다. 그런데 다행스럽게 도 전기력에는 척력과 인력이 있어서 어느 한쪽으로 큰 힘이 작 용하지 않는다. 그런데 전압 또는 전위차라고 하는 것은 전자의 이동이 많아 짐 에 따라 두 가지 옷 사이에는 전기적인 압력을 말하는 것으로 이는 마치 큰 웅덩이의 물을 2등분해 한쪽의 물을 다른 쪽으로 계속 퍼 담으면 높은 수면 쪽에서 낮은 수면 쪽으로 수압이 생 기는 것과 같은 이치이다. 이 전위차가 매우 크면 전자는 공기 를 뚫고 (―)를 띤 물체에서 (+)를 띤 물체로 이동하게 된다. 이때 딱딱 소리가 나면서 불꽃이 보이는 것이다. 즉 작은 벼락 이다. 정전기는 컴퓨터의 주요 부품을 훼손하기도 한다. 가스나 휘발 유가 있는 곳에 정전기 불꽃이 튀면 불이 나기도 한다. 정전기 가 생기지 않게 하려면 (+)와 (―)로 대전(帶電)되는 물체 사이 를 전기가 잘 통하는 도선으로 연결해 주면 된다. 매우 가는 도 선을 섬유와 함께 섞어 옷감을 짜거나 옷에 얇은 금속 막을 입 히면 옷에 정전기가 생기는 것을 막을 수 있다. 유조차가 쇠사 슬을 땅에 끌고 다니는 것도 차와 땅 사이를 도선으로 연결해 정전기가 생기지 않도록 하기 위함이다. 마찰 전기는 어떻게 생기는 것일까? 20세기 현대 물리에 의해 밝혀진 원자에 관한 중요한 사실은 원 자는 원자핵과 그 주위를 도는 전자로 이루어졌으며, 원자핵은 양성자와 중성자로 구성된다는 것이다. 그리고 양성자(+전하) 와 전자(-전하)는 서로 반대 전하를 띠고 있으며, 그 전하량이 같으므로 원자는 전기적으로 중성을 띠게 된다는 것이다. 그런 데 두 물체를 마찰시킬 때, 한 물체는 전자를 잃어 양전하를 띠 게 되고, 다른 물체는 전자를 얻어 음전하를 띠게 되는 것이 다. 어떤 마술사가 스티로품처럼 가볍고 구멍이 많은 식물 조직을 둥글게 깎은 다음, 그 위에 알루미늄박이나 은박지를 입혀 표면 에 전기를 띨 수 있는 도체로 만든 후, 이 도체구를 명주실로 매달아 놓고, 털가죽으로 문지른 유리막대를 도체구 근처로 접 근시키면 공이 끌려 오는 현상을 보여준다. 이 때 유리막대와 도체구를 접촉한 후에는 서로 밀어내는 것을 관찰할 수 있다. 이 현상은 유리막대에 있는 전자가 털가죽의 전자보다 쉽게 전 자를 내주는 성질을 가지고 있으므로 유리막대는 양전하를 띠 게 된다. 물질마다 전자를 떼어내는데 필요한 에너지는 다르 다. 대전된 유리막대를 도체구에 접근시킬 때, 도체구에 정전 기 유도 현상이 일어나서, 인력에 의해 끌려오게 된다. 그리고 접촉시킬 때는 도체구에 있는 전자들이 일부 유리 막대로 이동 하여 양쪽 다 양전하를 띠게 되어 척력이 작용하고 있는 것이 다. 이 때 명심해야 할 사항은 우주에 존재하는 전하의 총량은 변함 이 없다는 사실이다. 한쪽으로 전하가 이동할 뿐, 그 총량에 변 화가 없다. 이것을 전하량 보존 법칙이라고 하여 에너지 보존 법칙과 함께 물리학에서 아주 중요한 법칙이다.
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