안녕하세요.
제주도에서 중·고등학생을 대상으로 개인&그룹 과학수업을 하고 있는 달빛과학 입니다.
중학교 3학년 과학 1단원 「전기와 자기」단원을 시작하기에 앞서 전기 단원의 기초를 다지는 학습자료를 올렸습니다.
전류, 전압, 저항에 대해서 자세히 배우기 전에 한 번 더 '전하[electric charge, 電荷]'에 대해 자세히 알고가는 것이 학습에 도움이 될 것이라 생각됩니다. 이번 시간에는 전하와 전하량의 보존에 대해서 공부해보겠습니다.
*** 전하 [electric charge, 電荷]
■ 개념 잡기
'전하'라는 단어를 찾아보면 여러가지 정의가 나옵니다. 지난 학습 자료에서는 '물체가 가지고 있는 전기의 양'을 전하라고 했지요.
조금 더 쉽게 정의를 내려볼게요.
'물질이 가지고 있는 전기적 성질'을 '전하'라고 생각하면 됩니다.
예를 들어볼게요.
털가죽과 플라스틱을 마찰시키면 각각의 물질이 전기를 띠게 되지요?
이렇게 생긴 전기적 성질을 바로 '전하'라고 하는겁니다.
전하는 두 종류가 있지요. (+)전하와 (-)전하.
털가죽과 플라스틱을 마찰시키면 전자를 잃기 쉬운 털가죽은 (+)전하로 대전되고, 반대로 플라스틱은 전자를 얻어 (-)전하로 대전됩니다.
전하는 같은 전하끼리는 서로 밀어내고(척력), 다른 전하끼리는 끌어당기는(인력) 힘도 가지고 있습니다.
모든 전기현상은 전하에 의해 일어납니다. 그래서 중학교 수준에서는 전하를 전기와 같은 개념으로 설명하지요.
원자를 생각해봅시다. 원자는 중심에 원자핵(양성자+중성자)과 주변을 도는 전자로 구성되어 있지요. 양성자와 전자는 전기적 성질을 가지고 있습니다. 양성자는 (+)전하를, 전자는 (-)전하를 가지고 있죠. 그리고 원자는 양성자와 전자의 수가 같아서 전기적으로 중성을 띄고 있고요.
간단하게 정리를 해 봅시다.
양성자와 전자는 실제로 존재하는 '입자'이고, 전하는 전기적 '성질'을 나타내는 말입니다.
- 전하: 입자가 가지는 전기적 '성질'
- 양성자: (+)전하를 띠는 '입자'
- 전자: (-)전하를 띠는 '입자'
■ 전하의 단위
전하의 양을 '전하량'이라고 부릅니다. 전하의 양도 측정할 수 있습니다.
프랑스의 과학자 샤를 드 쿨롬[Charles-Augustin de Coulomb, 1736~1806]은 대전된 입자 사이에 작용하는 전기적 힘을 설명할 수 있는 법칙을 발견해 낸 과학자입니다.
전하량의 단위는 이 과학자의 이름을 따서 '쿨롬(C)'을 사용합니다.
*** 전하량 보존 법칙 [law of conservation of charge]
여기서 정말 중요한 과학 법칙 하나를 알고가야 합니다.
'전하는 새로 생기거나 없어지지 않고 항상 처음의 전하량을 유지한다'라는 '전하량 보존 법칙'입니다.
전하량은 어떠한 변화나 작용에 의해 바뀌지 않는다는 것이죠.
앞으로 배울 전기단원에서 기억해야할 가장 중요한 법칙입니다.
전기회로를 생각해봅시다. 하나의 전기회로가 2개로 나뉘고, 10개로 나뉜다고 하더라도 각각 회로의 전하량을 합치면 처음 하나의 전기회로의 전하량과 같습니다. 이 법칙을 사용해서 다음시간에 배울 전류, 전압, 저항의 양을 계산해 낼 수 있게되는 것이죠.
너무 좋은 강의 동영상이 있어서 가져와 봤습니다. 자막도 있으니 꼭 시청해보실 것을 권합니다.
교과서나 참고서에서 자세하게 다루지 않는 전하에 대한 개념을 잡아보았습니다. 전류, 전압, 저항에 대해 공부하기 전에 꼭 알아야 할 내용이라고 생각했습니다. 모든 전기현상의 근원인 전하에 대해 알아봤으니 다음 시간부터는 본격적으로 전기 단원 학습을 시작해봅시다.
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