캐치프레이즈 제안: 정전기가 공을 굴린다! 예측불허 움직임의 비밀, 무어 모터 만들기
사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일매일이 실험.
정전기가 마법을 부린다고요? 제멋대로 움직이는 ‘무어 모터’ ✨
겨울철 건조한 날, 문고리를 잡았다가 “앗!” 하고 찌릿한 경험, 스웨터를 벗었더니 머리카락이 쭈뼛 서는 일… 우리 주변에 흔하디 흔한 정전기! 이 작은 장난꾸러기가 사실은 모터를 움직일 정도의 엄청난 힘을 숨기고 있다는 사실, 알고 계셨나요?
오늘 소개해 드릴 장치는 바로, 그 이름도 재미있는 무어 모터입니다. 정전기의 힘만으로 접시 위에 올려둔 공을 신기한 궤도를 그리며 데굴데굴 굴러가게 만들 수 있는 장치죠. 마치 스스로 생각이라도 하는 것처럼, 시계 방향으로 돌다가도 갑자기 멈춰서 역회전을 시작하기도 합니다. 그 예측 불가능한 움직임은 몇 번을 봐도 질리지가 않아요.
일단, 이 기묘하고도 사랑스러운 움직임을 영상으로 먼저 확인해 보세요. 분명 “어? 이게 왜!” 하고 탄성이 절로 나올 거예요.
대체 왜 공은 살아있는 것처럼 이리저리 움직이는 걸까요? 오늘은 이 무어 모터에 숨겨진 과학의 마법을 파헤치고, 여러분의 손으로 직접 그 마법을 재현하는 방법을 알려드릴게요!
왜 움직일까요? 정전기 마법의 원리 💡
무어 모터가 움직이는 비밀은 정전기 세계의 두 가지 기본 규칙인 쿨롱의 법칙과 정전기 유도에 있습니다. 어렵게 들릴 수도 있지만, 걱정 마세요! 자석의 N극과 S극이 서로 끌어당기듯이, 전기에도 **플러스(+)**와 **마이너스(-)**가 있어서, “다른 종류(+와 -)는 서로 끌어당기고, 같은 종류(+와 +, -와 -)는 서로 밀어낸다”는 단순한 규칙이 전부예요. 이것이 바로 쿨롱의 법칙의 정체랍니다.
무어 모터에서는 아래 그림처럼 접시 위에 붙인 알루미늄 포일 띠에 플러스와 마이너스 정전기를 번갈아 가며 흘려줍니다.
여기에 전기가 통하는 도체 재질의 공(이번에는 먹물을 발라 도체로 만든 공)을 올려두면 마법이 시작됩니다.
- 공이 플러스 띠에 가까워지면, 공 안에 있는 마이너스 전기가 끌어당겨집니다(이것이 정전기 유도). 그리고 쿨롱의 법칙에 의해 공은 플러스 띠 쪽으로 “착!” 하고 끌어당겨집니다.
- 플러스 띠에 닿는 순간, 공은 플러스 전기를 나누어 받아 자신도 플러스로 대전됩니다. 그러자 이번에는 같은 플러스끼리 “반발”하여, 띠에서 세차게 튕겨져 나갑니다.
- 플러스가 된 공은 바로 옆에 있는 마이너스 띠에 강하게 끌어당겨져 그쪽을 향해 굴러갑니다.
- 그리고 마이너스 띠에 닿으면… 이제 아시겠죠? 이번엔 마이너스로 대전되어 반발하고, 다시 그 옆의 플러스 띠로 향합니다!
이렇게 “끌어당겨지고 → 닿아서 반발하고 → 다시 옆으로 끌어당겨지는” 전기 캐치볼을 끊임없이 반복하면서 공은 계속 회전하는 것입니다. 이 절묘한 균형 위에서 움직이기 때문에, 작은 자극에도 회전 방향이 바뀌거나 왔다 갔다 하는 변덕스러운 움직임이 생겨나는 거죠.
직접 만들어 봐요! 변덕쟁이 모터 레시피 🧑🔬
준비물
- 절연체 접시: 전기가 새지 않는 접시. 이번에는 다이소 전자레인지용 덮개를 사용했어요.
- 알루미늄 포일, 셀로판테이프, 가위
- 스티로폼 공 (지름 약 2cm): 가볍고 잘 굴러가는 공이 좋아요.
- 먹물, 사포, 종이컵, 이쑤시개: 스티로폼 공을 도체로 변신시킬 도구들입니다.
- 정전기 발생 장치: 이번에는 정전기 고압 제너레이터를 사용했지만, 반데그라프 발전기 등으로 대체할 수 있습니다.
만드는 방법
１．먼저, 스티로폼 공을 도체로 변신시킵니다. 사포로 표면에 살짝 흠집을 내어 먹물이 잘 스며들게 합니다. 스티로폼 공은 원래 전기가 통하지 않는 절연체지만, 탄소 가루인 먹물로 코팅하면 전기가 통하는 공으로 새롭게 태어납니다.
２．공에 이쑤시개를 꽂고, 먹물을 담은 종이컵에 푹 담급니다. 골고루 잘 묻었다면, 어디에 세워서 잘 말려주세요.
３．접시에 가늘게 자른 알루미늄 포일 띠를 방사형으로, 같은 간격으로 붙입니다. 중요한 건, 이웃한 알루미늄 포일끼리 절대 닿지 않게 하는 것입니다.
４．정전기 발생 장치의 플러스와 마이너스 단자를 알루미늄 포일 띠에 하나 건너 하나씩 연결합니다. 먹물 공을 중앙에 올려놓으면 준비 완료! 장치 스위치를 켜고 정전기를 흘려보내세요!
어때요? 여러분의 공도 신비로운 춤을 추기 시작했나요?
더 즐겨보세요! 과학 기술관의 초대형 모터 🤩
이 무어 모터는 사실 도쿄의 과학 기술관에 사람이 직접 조작하며 놀 수 있는 거대한 버전으로 전시되어 있습니다. 공이 구멍에 빠질 것 같으면, 손 발전기로 정전기를 발생시켜 공을 도와주는 게임처럼 즐길 수 있어요.
정전기 발생 머신 (반데그라프)을 이용한 재미있는 실험도!
반데그라프를 사용한 재미있는 실험들도 공개하고 있습니다. 이 실험은 히로세 스즈, 스즈키 료헤이, 야스코, 초콜릿 플래닛의 오사다와 마츠오 등과 TV 프로그램에서 진행했던 실험도 포함됩니다. 자세한 내용은 여기를 참고하세요.
※ 정전기 발생 장치(반데그라프)를 이용한 실험은 반드시 전문가의 입회 하에 진행해 주십시오. 안전에 유의하여 시도해 주세요. 또한 정전기 실험에 대한 의뢰(실험 교실, TV 자문/출연 등)는 여기로 문의 바랍니다.
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