중2 과학-전기와 자기-정전기, 대전, 전기력, 마찰전기, 대전열

지난 글에서는

이온의 앙금생성에 대하여 이야기 하였습니다

2023.01.31 - [과학/중학교 과학2] - 중2 과학-물질의 구성-앙금생성반응 실험, 이온결합, 숨은 이온 찾기

중2 과학-물질의 구성-앙금생성반응 실험, 이온결합, 숨은 이온 찾기

마찰전기

 

 

이번글에서는

우리가 흔히 쓰는 단어인 '정전기'

에 대하여 이야기 하려고합니다

 

흔히 평소에 쓰는 따끔한 '정전기'라는 말은

마찰전기에 의한 현상입니다

 

글의 순서는

1. 정전기,  대전, 원자의 구조

2. 전기력

3. 마찰전기, 대전열

입니다

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1. 정전기

 

1) 정전기

일단 우리가 평소에 겪는

어딘가 닿을 때의 전기가 통하면

'정전기 올랐다'라고 합니다

 

과학에서는 그 현상과 정전기가

연관은 있지만,

단어자체는 다른 의미로 사용됩니다

정전기는 정+전기

정전기는 '정지+전기'입니다

멈춰있는 전기라고 생각하면 편합니다

 

전기적 성질은 두 가지로 나뉩니다

+와 -

보통 우리 주변의 물질은

전기적으로 중성(+-의 중간)입니다

 

특정한 이유로 물질이

+나 -의 전기적 성질을 띈 것을

'정전기'라고 합니다

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2) 대전

대전하면 떠오르는 단어는

'대전광역시' 정도일까요?

엑스포와 빵의 도시죠

과학과 빵의 도시 대전^^

과학에서 대전은 전기와 연관이 있습니다

전기적 성질이 없는 중성인 물질이

전기적 성질(+나-)을 띄게 되는 걸

대전된다고 합니다

중성인 물질이 전하를 띄면 대전되었다고 한다

위 그림처럼

어떠한 중성인 물질이 대전되어서

+인 물질이 되거나

-인 물질이 되는 경우가 있습니다

(물론 빵은 보통 대전되지 않습니다^^;)

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2. 전기력

대전된 물질들 사이에는

전기에 의한 힘이 작용합니다

이를 전기력이라고 합니다

전기력

전기적 성질이 다른 물질은

서로 잡아당기는 힘이 작용니다

즉 +인 물질은 -를 끌어당기고

-인 물질은 +를 끌어당깁니다

마치 태양이 지구를 끌어당기듯이요

이 힘을 인력이라고 합니다

 

전기적 성질이 같은 물질은

서로 밀어내는 힘이 작용합니다

서로 밀어내는 힘을 척력이라고 합니다

다른 예시로 자석의 같은 극이 있습니다

(붙이기 어렵습니다^^)

전기력의 인력과 척력

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3. 마찰전기, 대전열

 

1) 원자의 구조와 전기

모든 물질은 원자로 구성되어 있습니다

원자는 앞 단원에서 이야기한 것처럼

원자핵과 전자로 구성되어 있습니다

 

원자의 가운데  전기적으로+인 원자핵

그 주변에 전기적으로-를 띄는 전자

원자핵의 전하량에 따라

그만큼 전자가 있어서

밖에서 보이는 원자는 전기적으로 중성입니다

 

즉 원자는 전기를 가지지만

밖에서 보면 중성으로 보입니다

 

하지만 원자핵이나 전자가 사라진다면

균형이 깨져서 대전된 상태가 될 수 있습니다

 

보통은 원자핵의 질량이 원자의 질량이 비슷해

원자핵은 원자 자체를 의미하기에

원자핵은 원자 밖으로 나갈 수가 없습니다

 

전자는 가볍고 원자 속에 많이 있기도 합니다

이러한 전자들은 에너지가 높아지거나

특정 상황에서 원자 밖으로 나

갈 수 있습니다

물질 속 원자 들은 전자를 얻거나 잃을 수 있습니다

이동하는 전자에 의해

전자를 받으면 -로

전자를 잃으면 +로

대전됩니다

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2) 마찰전기

전자들이 이동하는 조건 중에

마찰에 의한 이동이 있습니다

 

원자급의 입장에서 물질들이 마찰되는 건

굉장히 큰 에너지 변화이고

이로 인해 전자들이 외부로 나갈 수 있습니다

 

마찰에 의해 전자가 나가려는 정도는

물질마다 달라서 서로 마찰시킨 물질 중에

전자를 더 많이 내놓는 물질은 전자를 잃고

전자를 덜 내놓는 물질은 전자를 얻습니다

 

마찰된 중성의 두 물질은

각각 +와 -로 대전됩니다

마찰에 의해 전자가 이동할 수 있습니다

주변에서 많이 보이는 예시는

책받침이나 클리어파일로 머리를 비비면

머리카락이 올라갑니다

 

머리카락의 전자들이 플라스틱으로 이동해

머리카락은 +로 대전되고

플라스틱은 -로 대전되어

서로 인력이 작용해서 

머리카락이 플라스틱에 붙습니다

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3) 대전열

서로 마찰하였을 때

+가 되려는 성향

-가 되려는 성향을

표로 나타낸 것이 대전열입니다

 

+가 되려는 성향이 강하면

전자를 잘 내놓고

-가 되려는 성향이 강하면

잘 내놓지 않습니다

대전열의 예시

위 사진을 대전열의 예시로 하겠습니다

만약 나일론(보통 옷의 소재)을

플라스틱에 비비면

나일론이 +에 더 가깝기 때문에

나일론이 +로 대전되고

플라스틱이 -로 대전되는걸

예상할 수 있습니다

 

하지만 털가죽과 나일론을 비비면

털가죽이 더 +이기 때문에

털가죽이 +로 대전되고

나일론이 -로 대전된다고

예상할 수 있습니다

 

이처럼 대전열을 이용하면

실제 마찰이 없이 예상이 가능합니다

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우리가 일상에서 알고 있는 정전기는

마찰전기로 대전된 상태에서

 

닿은 두 물체가 한쪽이 전자가 많아서

전자가 이동하기 때문에 흐른 전류로

우리가 따끔하게 되는 것입니다

 

이번 글에서는 정전기와 마찰전기에 대하여

이야기하였습니다

 

다음글에서는 정전기유도와 검전기에

대하여 이야기해볼까 합니다

2023.03.01 - [과학/중학교 과학2] - 중2 과학-전기와 자기-정전기유도, 도체와 부도체, 대전체로 캔 움직이기

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