EP1. 새롭게 시작하는 전기

새롭게 시작하는 전기

 

우리가 보통 말하는 전기는 무엇일까요? 

"전기 좀 켜"

"여기 전기 들어와?" 라고 말하는 이 전기의 실체에 대해서 알아보겠습니다.

 

일상 생활에서 형광등, 선풍기, 에어컨, 컴퓨터, 핸드폰충전기, 헤어드라이어, 청소기 등등 전기를 이용하여 켜는 물건들을 사용하고 있습니다. 전기를 이용해야 사용할 수 있는 물건들을 전기부하 라고 부릅니다.

전기부하가 전기를 받아 일(Work)을 하는거죠. 그런데 일은 에너지가 있어야 할 수 있습니다.

 

그래서 우리가 말하는 전기는 바로 전기에너지입니다.

우리는 전기에너지 라는 말을 줄여서 전기 라고 부르고 있습니다.

그리고 전기부하에 전기에너지를 넣어주어 일을 시키는 것이죠.

 

전기에너지의 줄임말 = 전기

 

그럼 전기에너지는 무엇을 말하는 걸까요?

이에 대한 가장 단순한 대답은 원자와 원자 사이에서 자유전자가 이동하는 것 입니다.

 

 

 

 

이 세상 우주의 모든 것은 원자로 되어있습니다. 그 원자의 중심에는 핵(양성자+중성사)이 있고 그  핵 주변을 빙글빙글 회전(공전)하고 있는 전자들이 있습니다.

이때 양성자는 전기적으로 양전하라고 하고, 전자는 음전하 라고 합니다.

 

전자(음전하)가 공전하는 이유는 양성자(양전하)와 전자 사이에 서로 끌어당기는 힘(인력)이 작용해서인데요 이것은 마치 태양과 지구의 관계와 비슷합니다. 이와 반대로 전자와 전자 사이, 양성자와 양성자 사이에는 서로 밀어내는 힘(척력)이 존재합니다.

 

 

 

이러한 인력과 척력이 작용해서 원자는 원자 그대로의 평형상태를 유지할 수있지만,

우리가 어떤 힘을 가해서 이 평형상태를 깨고 전기를 생산해 내기도 합니다.

 

우리가 평형상태를 깨고 전기를 생산 하려고 할때,

공전궤도에서 쉽게 떨어져나와 다른 원자로 이동을 하는 전자가 있기도하고,

잘 떨어지지 않고 공전궤도를 그대로 유지하려는 전자도 있습니다.

 

이때 쉽게 이동을 하는 전자를 '자유전자'라고 부르고, 평형상태를 유지하는 전자를 '구속전자' 라고 부릅니다.

전기를 잘통하는 구리나 알루미늄은 자유전자가 많고,

공기 나무 플라스틱과 같이 전기가 잘 통하지 않는 물질에는 자유전자가 거의 없이 구속전자로 이루어져 있습니다.

 

 

<원자와 원자 사이에서 전자의 움직임>

 

자유전자가 이동하는 현상을 일상생활에서도 어렵지 않게 관찰 할 수 있는데,

이 중 하나가 겨울철 이불 속에서 일어날때 정전기가 발생하는 것입니다.

외부의 힘(이불과 피부 사이의 마찰력)이 자유전자를 피부에서 이불쪽으로 이동시켰기 때문이죠.

이렇게 우리가 의도치 않게 이동한 자유전자를 정전기라고 합니다.

 

반대로 우리가 의도한 바대로 움직이는 자유전자가 전기 입니다.

 

요약

전기는 전기에너지의 줄임말입니다.

원자는 양성자와 전자로 이루어져 있습니다.

양성자(양전하)와 전자(음전하) 사이에는 인력,  양전하끼리, 음전하끼리는 척력이 작용합니다.

원자 사이에서 전자(음전하)가 이동하는 것이 전기입니다.

우리의 목적에 맞게 전자를 이동 시킨 것을 전기, 그렇지 않은 것을 정전기라고 합니다.