춤추는 깡통!? 정전기의 마법 ‘정전 유도’의 비밀 (반데그래프 실험으로 알아보자!)
사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일이 실험이죠!
반데그라프로 정전기 실험! 빈 캔은 어떻게 움직일까요?
“찌릿!” 하고 아픈 그 정전기. 겨울철 문고리에서 자주 경험하시죠? 이런 정전기를 일부러 대량으로 만들어낼 수 있는 장치, 바로 ‘반데그라프(Van de Graaff)’를 알고 계시나요? 머리카락이 쭈뼛 서거나 손가락 끝에서 불꽃이 튀는 화려한 실험으로 유명하지만, 오늘은 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 ‘빈 캔’을 이용해 정전기가 가진 신비로운 힘을 파헤쳐 보겠습니다. 마치 마법처럼 빈 캔이 움직이기 시작할 거예요!
빈 캔이 춤을 춘다고요? 신기한 움직임을 관찰해 보세요!
실험은 아주 간단합니다. 정전기를 모으는 반데그라프의 금속 구 근처에 전기가 통하지 않는 평평한 판을 놓습니다. 그리고 그 위에 알루미늄 빈 캔을 옆으로 눕혀 놓기만 하면 끝! 준비되셨나요? 반데그라프의 스위치를 켜 봅니다! 자, 빈 캔은 어떻게 될까요? 놀랍게도, 빈 캔이 혼자서 움직이기 시작합니다! 예측할 수 없는, 이 신기한 움직임을 지금 바로 이 영상에서 확인해 보세요!
왜 움직이는 걸까요? 핵심은 ‘정전기 유도’
영상에서는 빈 캔이 반데그라프 쪽으로 끌려갔다가 닿는 순간 힘차게 반발하며 멀어지는, 마치 살아있는 것처럼 왔다 갔다 하는 모습을 보셨죠. 이 신기한 움직임의 비밀은 바로 **’정전기 유도(靜電氣誘導)’**라는 현상에 있습니다.
함께 생각해 봅시다.
반데그라프가 예를 들어 마이너스(－) 전기를 대량으로 띠게 되었다고 가정해 봅시다.
그러면 근처에 있는 금속 빈 캔(원래는 전기적으로 중성) 내부에서 플러스(＋) 전기는 반데그라프 쪽으로 끌려오고, 마이너스(－) 전기는 반대편으로 밀려나게 됩니다. 이것이 바로 **’정전기 유도’**입니다. 이때, 반데그라프와 가까운 쪽에 모인 플러스(＋) 전기와 반데그라프의 마이너스(－) 전기가 서로 끌어당기는 힘(쿨롱의 힘)이 작용하면서, 빈 캔은 반데그라프 쪽으로 끌어당겨져 굴러갑니다.
그리고 빈 캔이 반데그라프에 “탁!” 하고 닿는 순간! 반데그라프에서 대량의 마이너스(－) 전기가 빈 캔으로 흘러들어 옵니다. 이렇게 되면, 빈 캔 전체가 반데그라프와 똑같은 마이너스(－) 전기를 띠게 됩니다.
자, 어떻게 될까요? 맞습니다, 마이너스(－)와 마이너스(－)는 서로 밀어냅니다! 그 결과, 빈 캔은 힘차게 반데그라프로부터 튕겨 나가듯 굴러가는 것입니다.
이 ‘끌어당겨졌다가, 닿아서, 반발하는’ 일련의 과정이 반복되면서 그 재미있는 움직임이 탄생했던 것이죠. 전기의 ‘끌어당기는 힘’과 ‘밀어내는 힘’을 눈으로 확인할 수 있는, 아주 흥미로운 실험입니다.
더 자세한 내용은 다음 기사도 참고해 주세요.
이 ‘닿아서 전기를 받고, 반발하는’ 원리는 사실 오래전부터 존재했던 재미있는 장치에도 사용되었습니다. 바로 ‘정전기 벨’입니다. 다음 시간에는 이 원리를 응용한 정전기 벨의 신비로운 소리에 대해 알아보겠습니다. 정말 흥미로운 현상일 거예요!
정전기 발생 머신(반데그라프)을 사용하면 이렇게 재미있는 실험을!
반데그라프를 이용한 실험은 이것이 끝이 아닙니다. 이 외에도 수많은 재미있는 실험 영상을 공개하고 있습니다. 심지어 히로세 스즈, 스즈키 료헤이, 야스코, 초콜릿 플래닛의 오사다 상과 마츠오 상 등 초호화 출연진과 함께 TV 프로그램에서 진행했던 실험도 포함되어 있답니다!자세한 내용은 여기를 확인하세요.
안전하게 실험을 즐기기 위해
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【특집】멈출 수 없는! 정전기 실험
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