검전기

 

 

정전기 유도
1. 정전기 유도
: 대전체를 금속 막대에 가까이 가져가면 대전체와 가까운 쪽에는 대전체와 반대 종류의 전하가, 먼 쪽에는 대전체와 같은 종류의 전하로 대전되는 현상

2. 마찰전기
  * 서로 다른 물질로 만들어진 두 물체를 마찰하면 서로 잡아당기는 힘이 작용한다. 이는 물체가 전하를 이미 가지고 있다는 것을 의미하며 두 물체를 마찰하면 전하의 분리가 일어나, 전기적 성질을 띠게 되며 이를 ‘대전’이라 한다.  
  * 대전(charging) : 물체가 전기를 띠는 현상.   대전된 물체 = 대전체
  * 어느 두 물질을 마찰시키면 아래 표에서처럼 항상 앞에 것은 (+)전하로 대전되고, 뒤에 것은 (-)전하로 대전되는 정해진 순서(서열)가 있다. 이를 대전 서열 또는 대전열(列, 줄 세울 열)이라고 부른다.

대 전 열

   (+) 아크릴 - 털가죽 - 상아 - 수정 - 유리 - 명주 - 나무 - 고무 - 유황 - 셀룰로이드- 에보나이트(-)

다음 아래 표는 이 대전열을 현실에서 사용되는 것들을 중심으로 정리한 것이다.

  (+) 공기 - 사람의 손 - 석면 - 토끼털 - 유리 - 사람 모발 - 양모 - 모피 - 비단 - 알루미늄 - 종이 - 면 - 쇠 - 나무 - 고무 - 구리 - 은 - 금 - 인조견 - 폴리에스테르 - 셀룰로이드 - 폴리에틸렌 - PVC - 테프론 (-)  

모든 물체에는 (+)전하와 (-)전하가 균형을 이루어 존재한다. 하지만 서로 다른 물체가 접촉한다든가 함으로써 이 균형이 깨지면 각 물체는 (+)나 (-)전하를 띠게된다. 이 때 어떤 물질은 (+)전하를 띠려는 속성이 강한 반면, 어떤 물질은 (-)전하를 띠려는 속성이 강하다.(애초의 원자 구조에서 궤도상의 전자수에 따라 자연적으로 나타난다.) 이같은 속성의 정도를 나타내는 대전율의 차가 큰 물체끼리 만날수록 높은 전압의 정전기가 발생한다. 즉 서열상에서 멀리 떨어져 있는 두 물체일수록 전기가 많이 생긴다. 

 

3. 검전기: 정전기 유도현상을 이용하여 물체의 대전 유무를 알아보는 장치
(1)검전기의 구조: 금속판, 금속박

(2)검전기의 원리: 대전체를 검전기의 금속판에 가까이하면 정전기 유도 현상이 일어나 금속판에는 대전체와 다른 종류의 전하가, 금속박에는 대전체와 같은 종류의 전하가 유도되어 금속박이 벌어지게 된다.

(3)검전기의 용도
  ①물체의 대전 유무 조사
  ②물체의 전하량 조사
  ③전하의 종류 조사: 금속판, 금속막대, 금속박이 모두 (+)전하나 (-)전하로 대전되어 있는 검전기에 다른 대전체를 가까이 했을 경우
     ┌금속박이 더 벌어진다-대전체와 검전기는 같은 종류의 전하
     └금속박이 오므라든다-대전체와 검전기는 다른 종류의 전하 위치와 물체의 운동

 

* 마찰전기로 일회용 봉지 띄우기

- 출처 : 김정식의 과학사랑

 

일회용 비닐 봉지를 잘라서 풍선이나 플라스틱막대를 이용해서 쉽게 띄울 수 있다.

예전에는 비닐끈을 잘라서 띄우는 실험을 하곤 했는데 일회용 비닐을 사용하면 훨씬 더 쉽게 척력을 이용해서 떠 있게 할 수 있다.
준비물도 간단하고 짧은 시간에 만들 수 있어 실험하는데 더 많은 시간을 부여할 수 있다.

또 개인이나 모둠별로 창의적인 모양을 만들어 띄우게 한다면 다양한 실험이 가능할 것으로 보인다.

실험하는 방법

1. 일회용 비닐 봉지 끝을 가위로 잘라 원형 모양이 되게 한다.

2. 털가죽이나 천으로 문질러 - 로 대전시킨다.

3. 플라스틱 막대나, 막대풍선, 또는 원형 풍선을 털가죽으로 문질러 - 로 대전시킨다.

4. 대전된 비닐봉지를 힘껏 집어 던져 공중에 띄우고

5. 대전된 플라스틱 막대를 이용해서 공중에 떠 있게 하면 된다. -풍선이나 막대풍선을 이용해도 된다.
6. 성공하고 나면 일회용 비닐봉지를 잘라 자신만의 원하는 모양을 만들어 공중에 띄워 보도록 하자.