2. '전하'는 전기기구를 동작시키는 힘을 가지고 있다.

2. '전하'는 전기기구를 동작시키는 힘을 가지고 있다.

배터리를 연결하면 여러 전기기구들을 동작시킬 수 있다.
전기기구를 동작시킬 수 있는 이유는 배터리에 '전하'가 있기 때문인데 이 힘은 어떻게 존재하는 지 알아보자.

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1. '전하'란 무엇인가?
2. 양전하와 음전하, 인력과 척력
3. '대전'의 예시

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1. '전하'란 무엇인가?

'전하'는 한마디로 전기힘을 낼 수 있는 상태라고 볼 수 있다.

왜 이렇게 표현했는지 알기 위해서는 먼저 '원자'에 대해 알아야한다.
물질을 아주 작게 쪼개보면 결국 물질은 원자로 이루어져있다.

물질, 원자

원자의 구조를 알아보기 위해 아래의 <보어의 원자모형>을 봐보자.

보어의 원자 모형

보어의 원자모형을 보면
가운데는 핵이다. 핵은 양성자와 중성자로 이루어져있다.
그리고 핵주위를 전자(음성자)가 회전하고 있다.

최초 물질이 생겨났을 때는 양성자의 개수와 전자의 개수가 동일하다.
안정적인 상태이며 이 상태를 중성이라고 한다.

위의 <보어의 원자 모형>처럼 양성자(4개), 전자(4개)로 중성상태라고 가정해보자.
그리고 이런 안정적인 중성상태의 원자에 외부힘이 가해져서 전자 1개가 이탈된다고 생각해보자.
그러면 아래의 그림과 같은 상태로 나눠지게 된다.

외부힘에 의해 음전하와 양전하로 나눠짐

원자는 양성자(4개), 전자(3개)인 상태로 양성자가 1개 더 많게 돼서 '양전하'가 된다.
전자 1개는 원자 밖으로 빠져나왔기 때문에 '음전하'가 된다. (이를 자유전자라고도 한다.)

둘다 전하(전기적인 힘을 낼 수 있는 상태)가 되었기 때문에 전기에너지를 가진다.

이렇게 중성이였던 원자에 외부 에너지를 이용하여 전하로 만드는 과정을 '대전'이라고 한다.

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2. 양전하와 음전하, 인력과 척력

1785년 전기력에 대해 가장 먼저 이야기 한 사람은 쿨롱(Coulomb)이다.
두 전하가 있으면 힘(전기력)이 발생한다.

인력과 척력

양전하, 음전하 처럼 극이 다른 두전하가 있으면 서로 당기는 인력이 작용한다.
양전하, 양전하 처럼 극이 같은 두전하가 있으면 서로 밀어내는 척력이 작용한다.

두 전하사이의 거리를 r이라고 할 때
두 전하사이에 생기는 전기력을 식으로 나타내면

두전하(Q1,Q2)가 있을 때 생기는 전기력

위와 같다.

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3. '대전'의 예시

중성이였던 외부에너지에 의해 양전하와 음전하로 변하는 과정을 '대전'이라고 했다.
대전의 예시를 확인해보자.

예시)옷을 벗을 때
평소 가만히 옷을 입고 있을 때 내 피부는 중성인 상태이다. 옷 또한 중성인 상태이다.
그런데 옷을 벗을 때 내 피부와 옷은 마찰력(외부에너지)에 의해 '대전'이 이루어진다.
'대전'이 이루어지면서 피부와 옷 중 한 쪽은 양전하가 되고, 한 쪽은 음전하가 된다.
양전하, 음전하는 다른 극이므로 서로 잡아 당기는 인력이 작용한다.
그래서 옷을 벗으면 옷에 머리카락이 달라붙는 현상이 생긴다.