‘파직파직’ 겨울 마법의 정체! 풍선으로 보는 정전기 대모험
사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일이 실험이죠!
추운 겨울날, 스웨터를 벗는 순간 ‘파직파직!’ 하고 나는 신기한 소리. 자로 머리카락을 비비면 머리가 ‘붕’ 뜨는 현상. 누구나 한 번쯤 경험해봤을 겁니다. 마치 마법처럼 느껴지는 이 현상의 정체는 사실 **’정전기’**라는 눈에 보이지 않는 작은 힘의 작용입니다.
이번에는 우리 주변에 흔히 볼 수 있는 정전기의 힘을 ‘눈으로 확인’할 수 있는 아주 간단한 실험을 소개합니다. 풍선을 천장에 매달아 두는 것만으로도, 정전기의 영향이 훨씬 잘 보입니다. 자, 아래 영상을 참고하여 과학 마법의 정체를 함께 파헤쳐 봅시다!
이 실험을 통해 풍선에 어떤 힘이 작용하는지, 그리고 어떤 조건에서 이 현상이 일어나는지 탐구하면 정전기의 원리를 놀라울 정도로 잘 이해할 수 있을 겁니다. 자, 이제 전기 세상으로 모험을 떠나볼까요!
준비물
풍선 2개
실
손수건 또는 수건 (울이나 실크 같은 마른 소재를 추천합니다)
실험 방법
１ 풍선 하나를 불어 실로 천장에 매달아 줍니다. 살짝 흔들릴 정도가 적당합니다.
２ 매달아 둔 풍선을 손수건으로 ‘쓱싹쓱싹’ 한 방향으로 10회 정도 문질러 주세요.
３ 다른 풍선도 똑같이 손수건으로 문지른 후, 천장의 풍선에 살짝 가까이 대보세요. 어떤 일이 일어날까요?
４ 이번에는 풍선을 문지른 후의 손수건을 천장의 풍선에 가까이 대봅시다. 아까와 반응이 같을까요?
５ 마지막으로, 본인의 옷이나 머리카락을 풍선으로 문지른 다음, 천장의 풍선에 다가가 보세요. 신기한 일이 벌어질지도 몰라요!
실험 원리를 파헤쳐 봅시다!
실험에서 풍선이 도망가거나, 반대로 달라붙는 신기한 움직임을 보셨을 겁니다. 이 현상의 열쇠는 모든 물질이 가지고 있는 ‘플러스(+)’와 ‘마이너스(-)’ 전기입니다.
평소 물질은 플러스 전기와 마이너스 전기가 같은 양으로 균형을 이루고 있습니다. 하지만 물질끼리 문지르면 한쪽에서 다른 쪽으로 마이너스 전기를 띠는 ‘전자’가 이동하는 경우가 생깁니다. 이것이 바로 정전기의 정체입니다.
전자가 얼마나 쉽게 이동하는지는 물질의 종류에 따라 결정됩니다. 그 ‘쉽게 전자를 띠는 정도’를 순서대로 나열한 것이 이 **’대전열(帶電列)’**입니다.
저서 『과학 검정 3・4급』 (고단샤, 쿠와코 켄)
이 표에서 멀리 떨어진 위치에 있는 물질일수록, 서로 문질렀을 때 정전기가 잘 발생합니다. 예를 들어, 풍선(고무)과 손수건(이번에는 실크라고 가정합시다)을 문지르면, 대전열에서 오른쪽(플러스 쪽)에 있는 실크에서 왼쪽(마이너스 쪽)에 있는 고무로 전자가 이동합니다.
그 결과, 풍선은 전자를 많이 받아 마이너스 전기를 띠게 되고, 손수건은 전자를 잃어 플러스 전기를 띠게 됩니다.
전기에는 아주 중요한 규칙이 있습니다. 그것은,
같은 종류의 전기 (마이너스와 마이너스, 플러스와 플러스)는 서로 밀어내고 (반발하고)
다른 종류의 전기 (플러스와 마이너스)는 서로 끌어당긴다
는 것입니다. 이 규칙을 염두에 두고 실험 결과를 살펴볼까요?
【결과 1】 문지른 풍선끼리 가까이 대면…
두 풍선 모두 마이너스 전기를 띠고 있으므로, 서로 “저리 가!” 하며 밀어내는 것입니다. 만지지도 않았는데 힘이 작용한다는 게 정말 재미있지 않나요?
【결과 2】 문지른 손수건을 가까이 대면…
이번에는 마이너스 전기를 띤 풍선과 플러스 전기를 띤 손수건이므로, 서로 “좋아!” 하며 끌어당기는 것입니다.
【결과 3】 자기 자신을 풍선에 가까이 대면…
놀랍게도 사람도 풍선에 끌어당겨졌습니다! 이것은 풍선으로 몸을 문질러 당신의 몸에서 풍선으로 전자가 이동하면서, 당신이 플러스 전기를 띠게 되었기 때문입니다. 마치 인간 자석 같죠! 이처럼 눈에 보이지 않는 ‘전자의 이사’가 마치 마법과 같은 현상을 일으키고 있었던 것입니다.
더 강력한 정전기를 만나봅시다!
“더 대단한 정전기를 보고 싶어!” 그런 과학 마니아의 꿈을 실현시켜 주는 것이 바로 정전기 발생 장치 **’밴더그래프’**입니다. 가정에서 발생하는 정전기를 번개 수준의 파워로 증폭시킬 수 있는 놀라운 장치죠.
밴더그래프를 이용한 재미있는 실험 영상도 공개하고 있습니다. 이 영상에는 히로세 스즈, 스즈키 료헤이, 야스코, 초콜릿 플래닛의 오사다, 마츠오 등 많은 유명인과 TV 프로그램에서 진행했던 실험도 포함되어 있습니다!
※ 참고로, 정전기 발생 장치(밴더그래프)를 이용한 실험은 매우 위험하므로 반드시 전문가의 입회 하에 진행해 주십시오. 정전기 실험 관련 의뢰(실험 교실이나 TV 자문/출연 등)는 여기에서 부탁드립니다.
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