찌릿찌릿 정전기의 대변신! 화산을 폭발시키는 슈퍼 파워의 비밀
안녕하세요! 사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 저의 매일은 실험의 연속이랍니다.
정전기로 화산이 대폭발?! 과학의 힘으로 기적을 일으켜 봐요!
“찌릿!” 하고 겨울날 문고리를 잡다가 자신도 모르게 비명을 지르게 되는 현상. 많은 사람에게 ‘정전기’는 그저 성가신 장난꾸러기 정도로 여겨질지 모르겠네요. 하지만 만약, 그 작은 정전기가 엄청난 에너지를 숨기고 있다면 어떨까요?
믿기지 않겠지만, 이건 사실이에요! 이번에는 정전기를 대량으로 발생시키는 장치 ‘밴더그래프’를 사용해서, 마치 화산이 폭발하듯 수많은 스티로폼을 공중으로 날려 보내는 박진감 넘치는 실험에 도전해 보겠습니다. 정전기가 가진 ‘반발하는 힘’을 직접 목격한다면, 정전기에 대한 여러분의 이미지가 180도 바뀔 거라고 확신합니다!
이것이 이번 ‘화산 폭발’의 재료인 스티로폼 알갱이입니다.
이 알갱이를 바닥에 구멍을 낸 플라스틱 컵에 넣고, 밴더그래프의 꼭대기에 고정합니다. 자, 이제 화산 꼭대기에 마그마가 가득 찬 상태가 재현되었네요.
드디어 밴더그래프의 스위치를 ON! 조용한 모터 소리와 함께, 눈에 보이지 않는 에너지가 분화구를 향해 모여들기 시작합니다… 과연 그 결과는 어떻게 될까요? 꼭 영상으로 확인해 보세요!
스위치를 켜면…
콰과광! 하고 대폭발!
스티로폼 알갱이들이 마치 살아있는 것처럼 힘차게 하늘로 솟구쳐 오릅니다!
왜 폭발이 일어날까? ~마이너스(-) 전기들의 ‘만원 지하철’~
이 신기한 현상의 열쇠는 바로 정전기의 정체인 ‘전자(-)’에 있습니다. 밴더그래프는 스위치를 켜면 금속 구체에 마이너스(-) 전기(전자)를 대량으로 모으는 장치입니다. 그 위에 놓인 스티로폼에도 마이너스(-) 전기가 계속해서 옮겨가죠.
그렇게 되면 어떻게 될까요? 스티로폼 알갱이 하나하나가 모두 똑같은 마이너스(-) 전기를 띠게 됩니다. 전기에는 ‘같은 종류의 전기는 서로 밀어낸다(반발한다)’는 아주 중요한 규칙이 있습니다. 마이너스(-) 전기로 가득 차 ‘만원 지하철’ 상태가 된 스티로폼들은 “더는 무리야, 가까이 오지 마!”라며 서로를 밀어내고, 그 힘이 최고조에 달했을 때, 일제히 밖으로 튀어 나가는 것입니다. 이것이 바로 ‘정전기 화산 폭발’의 정체랍니다. 방사형으로 퍼져나가는 모습은, 마치 전기가 서로 밀어내는 힘의 경로(전기력선)가 눈에 보이는 것 같아 정말 장관이죠!
끌어당겼다가, 다시 밀어내다니?! 전기의 ‘츤데레’ 같은 성질
그럼 이번에는 스티로폼을 손에 들고, 작동 중인 밴더그래프에 가까이 가져가면 어떻게 될까요? 이번에는 마치 자석처럼 쓱-하고 끌려옵니다!
방금 전에는 밀어냈는데, 이번에는 끌어당기다니 정말 신기하죠? 하지만 자세히 관찰해 보면, 금속 구체에 달라붙었던 알갱이가 다시 휙! 하고 튕겨 나가는 모습도 볼 수 있습니다. 이건 대체 왜일까요? 사실 이것은 ‘정전기 유도’라는 현상 때문입니다.
밴더그래프의 대량의 마이너스(-)가, 가까이 다가온 스티로폼 안에 있는 마이너스(-)를 “저리 가!”라며 먼 곳으로 밀어냅니다. 그 결과, 밴더그래프에 가까운 쪽이 상대적으로 플러스(+) 상태가 됩니다.
전기에는 또 하나의 규칙, ‘다른 종류의 전기는 서로 끌어당긴다’가 있죠. 밴더그래프의 마이너스(-)와 스티로폼의 플러스(+)가 서로 끌어당겨 착! 하고 달라붙는 것입니다.
하지만 달라붙는 순간, 밴더그래프로부터 대량의 마이너스(-)가 흘러 들어와 스티로폼도 결국 마이너스(-) 상태가 됩니다. 다시 ‘같은 종류의 전기’가 되었기 때문에, 이번에는 서로 밀어내며 튕겨 나가는 것이죠. 끌어당겼다가, 밀어냈다가. 마치 전기의 ‘츤데레’ 같은 성질을 보고 있는 것 같아 흥미롭지 않나요?
정전기 발생 머신(밴더그래프)은 과학의 보물 상자!
이 밖에도 밴더그래프를 이용한 재미있는 실험은 아주 많습니다. 이 실험은 일본의 유명 연예인인 히로세 스즈, 스즈키 료헤이, 야스코, 초콜릿 플래닛의 오사다, 마츠오 등과 함께 TV 방송에서 진행했던 실험도 포함되어 있습니다. 자세한 내용은 여기를 확인해 주세요.
※ 주의: 정전기 발생 장치(밴더그래프)를 이용한 실험은 반드시 전문가의 감독 하에 진행해 주세요. 안전에 유의하시기 바랍니다. 또한 정전기 실험 관련 의뢰(실험 교실, TV 자문 및 출연 등)는 이쪽으로 부탁드립니다.
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