전기의 발생

Static Electricity

겨울철 정전기처럼 두 물체를 문지르면 전자가 한쪽으로 이동해서, 한쪽은 (+), 다른 쪽은 (−)로 대전돼요. 마찰 전에는 양쪽 모두 중성이고, 자리를 옮기는 것은 전자뿐이며 양성자는 핵에 고정되어 있어요. 같은 전하는 서로 밀고 다른 전하는 서로 끌어당기며, 검전기로는 대전됐는지 확인할 수 있어요. 유리막대와 헝겊을 문지르는 그림을 보면서, 전자가 어느 쪽으로 건너가는지 따라가 봐요.

전기는 어디서 오는 걸까?

두 물체를 문질렀을 때 전하가 어떻게 갈라지는지를 모르면, 한쪽만 전기를 띠고 다른 쪽은 그대로라는 식으로 현상을 읽기 쉽다. 문지르기 전에는 양쪽이 중성이고, 핵에 묶인 양성자는 자리를 지키며 실제로 건너가는 것은 전자뿐이다. 이미 있던 전자가 한쪽으로 치우치기 때문에 한쪽은 (+)로, 다른 쪽은 (−)로 보이고, 전체 전하량의 합은 문지르기 전후가 같아요. 같은 부호끼리는 밀치고 다른 부호끼리는 끌어당기므로, 무엇이 이동했는지를 먼저 정해야 힘의 방향도 맞게 읽힌다.

🧤 겨울철 정전기: 그 비밀은 전자 이동!

①풍선을 머리카락에 문지르면 머리카락이 풍선에 달라붙는다

②두 물체를 마찰하면 전자(−)가 한쪽에서 다른 쪽으로 이동한다

③전자를 잃은 쪽은 (+)전하, 전자를 얻은 쪽은 (−)전하를 띤다

마찰에 의한 전하 이동

왼쪽 상자에는 유리막대, 오른쪽 상자에는 헝겊이 그려져 있고, 막대 안에는 + 표시가 남아 있으며 전자를 뜻하는 − 표시가 양쪽 상자에 나뉘어 찍혀 있다. 이동한 전자 수를 0부터 5까지 바꾸면 막대에 남은 −의 개수와 헝겊으로 건너간 −의 개수가 달라지고, 옮긴 수가 1 이상이면 점선 화살표가 막대에서 헝겊 쪽으로 이어지며 아래에 (+) 양전하와 (−) 음전하 라벨이 붙는다. 0이면 양쪽 모두 중성으로 적혀요. 다른 그림에는 두 원이 있고 (+)와 (+), (−)와 (−), (+)와 (−)를 고르면 같은 부호일 때는 원이 더 떨어져 바깥쪽 화살표가, 다른 부호일 때는 원이 더 가까이 있고 안쪽 화살표가 그려진다.

이동한 전자 수3개

💡 핵심 원리

①마찰 전: 양쪽 모두 양전하(+)와 음전하(−)가 같아 중성이다

②마찰하면 전자만 이동한다 (양성자는 원자핵에 고정)

③전자를 잃은 유리막대 → (+), 전자를 얻은 헝겊 → (−)

④마찰 대전 서열: 유리 > 나일론 > 명주 > 에보나이트 > 고무

전하 사이의 힘

문지르면 (+)전하가 흘러간다고 그리기 쉬운데, 자리를 바꾸는 입자는 전자이고 양성자는 핵에 머문다. 유리막대가 (+)를 띠는 것은 전자가 헝겊 쪽으로 빠진 결과이고, 헝겊은 (−)를 띤다. 검전기의 금속박이 벌어지는 까닭도 같은 부호가 서로 밀치기 때문이니, 부호만 보고 입자가 (+) 방향으로 이동했다고 거꾸로 그리면 설명이 뒤집혀요. 같은 부호는 밀고 다른 부호는 끌어당기는 규칙은, 전자가 치우쳐 생긴 부호에 그대로 적용된다.

전하 사이의 힘

같은 전하 → 반발(밀어냄), 다른 전하 → 인력(끌어당김)

(+)와 (+), (−)와 (−) → 반발 | (+)와 (−) → 인력

대전과 검전기

🔬 검전기의 원리

①대전체를 검전기 금속판에 가까이 하면

②같은 전하가 금속박으로 이동하여

③금속박이 벌어진다 → 전하를 띠고 있다는 증거!

대전의 종류

마찰 대전 / 접촉 대전 / 정전기 유도

마찰: 문질러 전자 이동 | 접촉: 대전체에 닿아 전하 이동 | 유도: 가까이만 해도 전하 분리

총정리

정전기의 핵심

마찰 → 전자 이동 → 대전 → 전기력 발생

전자를 잃으면 (+), 전자를 얻으면 (−)

🎯 시험 포인트

①마찰 시 이동하는 것은 전자(−)이다. 양성자(+)는 이동 불가

②같은 전하 → 반발, 다른 전하 → 인력

③대전되지 않은 물체는 (+)와 (−)의 수가 같다 (중성)

④검전기 금속박이 벌어지면 대전된 상태

⑤마찰 대전 서열: 유리 > 나일론 > 명주 > 에보나이트 > 고무

예제와 단원평가

예제 1

유리막대를 헝겊으로 문질렀더니 유리막대가 (+)전하를 띠게 되었다. 전자는 어느 쪽으로 이동했으며, 헝겊은 어떤 전하를 띠는가?

마찰하면 전자(−)가 한 물체에서 다른 물체로 이동하고, 전자를 잃은 쪽은 (+), 얻은 쪽은 (−)를 띤다.

유리막대가 (+)가 되었으므로 전자는 유리막대에서 헝겊으로 이동했고, 전자를 얻은 헝겊은 (−)전하를 띤다.

▸ 전자는 유리막대 → 헝겊으로 이동 / 헝겊 = (−)전하

마찰 시 전자를 잃으면 (+), 전자를 얻으면 (−)전하를 띤다.

예제 2

같은 (−)전하를 띤 두 물체를 가까이 하면 서로 어떤 힘이 작용하며, (+)와 (−) 사이에는 어떤 힘이 작용하는가?

같은 종류의 전하 사이에는 반발력(밀어내는 힘)이 작용한다.

(−)와 (−)는 같은 전하이므로 반발하고, (+)와 (−)는 다른 전하이므로 인력(끌어당기는 힘)이 작용한다.

▸ (−)와 (−) = 반발력 / (+)와 (−) = 인력

같은 전하는 밀어내고(반발), 다른 전하는 끌어당긴다(인력).

단원평가 유형

전기의 발생에 대한 설명으로 옳은 것은?

①마찰할 때 양성자가 이동하여 전기를 띤다

②마찰할 때 전자가 이동하여 전기를 띤다

③같은 종류의 전하는 서로 끌어당긴다

④전자를 얻은 물체는 (+)전하를 띤다

⑤다른 종류의 전하는 서로 밀어낸다

▸ ② 마찰할 때 전자가 이동하여 전기를 띤다

마찰 시 이동하는 것은 전자이며, 양성자는 원자핵에 고정되어 이동하지 않는다.

이동하는 것은 전자이고(①), 같은 전하는 반발하며(③), 전자를 얻으면 (−)전하를 띠고(④), 다른 전하는 끌어당긴다(⑤).