아주 작은 번개 만들기
 
 

준비물

  • 가위
  • 스티로폼 접시 1개
    (수퍼에서 식품 포장용으로 쓰는 네모난 접시가 가장 좋습니다.)
  • 테입
  • 알루미늄 접시 (1장)
 

실험과 관찰

    1. 스티로폼 접시 1장의 한쪽 귀퉁이를 모양으로 자른다.

    2. 떼어낸 스티로폼 조각을 알루미늄 접시 가운데에 모양으로 만들어 붙인다. (알루미늄 접시를 들 때 손잡이로 사용합니다.)

    3. 스티로폼 접시를 털실로 충분히 문지른다.
       (털실이 없으면 머리나 털옷에 빠르게 부빕니다.)

    4. 스티로폼 접시를 뒤집어 바닥에 놓는다.

    5. 손잡이를 잡고 알루미늄 접시를 들어 10cm 정도의 높이에서 스티로폼 접시 위로 떨어 뜨린다.

    6. 아주 천천히 손가락 끝을 알루미늄 접시에 갖다 댄다.
       (스티로폼 접시에 닿지 않게 하세요.)
 
 
 
 

왜 그럴까요?
 

    스티로폼 접시를 털실에 대고(또는 머리에 대고) 부비면 털실이나 머리카락의 전자들이 스티로폼으로 옮겨가서 스티로폼 접시는 (-) 전하를 띄게 되지요. 이렇게 물체가 전하를 띤 상태를 '대전되었다'라고 합니다.
 

 

    이렇게 (-) 전하로 대전된 스티로폼 접시에 알루미늄과 같은 도체를 가까이 가져가거나 붙여 놓으면 어떤 일이 일어날까요?
 

    도체는 자유롭게 이동할 수 있는 전자들을 많이 가지고 있습니다. 자유전자라고 부릅니다. 전자는 (-) 전하를 띤 가장 작은 입자입니다.

     

     

    자유전자를 많이 가진 도체를 (-)로 대전된 부도체에 가까이 하거나 닿게 하면, (-) 전하를 띤 전자들이 (-) 전하를 피해 반대 벙향으로 도망갑니다. 그러면 (-) 전하를 띤 부도체를 향한 쪽은 (+)로, 반대쪽은 (-)로 대전됩니다. 전체적으로는 전하를 띠지 않는 물체가 다른 전하의 영향에 의해 (-) 전하 띤 부분과 (+) 전하 띤 부분을 모두 갖게 되는 것을 '정전기 유도'라고 합니다.
 
 
 

    자, 이제 우리의 실험으로 돌아가 볼까요? (-) 로 대전된 스티로폼을 도체인 알루미늄 접시에 닿게 하면?

 
 

    스티로폼 접시 쪽은 (+)로 반대쪽은 (-)로 정전기 유도됩니다. 이렇게 정전기 유도된 알루미늄 접시에 손가락을 천천히 가져가면 어떤 일이 생길까요?

    손가락이 알루미늄에 가까이 가면 우리 몸의 분자들이 아래 그림처럼 배열합니다. 그러면 알루미늄에 가까운 쪽은 (+) 전하를 띠게 되지요. 알루미늄의 (-) 전하와 손가락의 (+) 전하 사이에 공기가 있습니다. 공기는 부도체여서 보통의 조건에서는 전기가 흐르지 않습니다. 하지만 공기의 한쪽은 (+)로, 다른 쪽은 (-)로 전압이 크게 걸리면 공기를 통해서도 전기가 흐릅니다. 이 실험의 경우에는 알루미늄의 전자가 손가락으로 아주 짧은 시간 이동합니다. 전하를 띤 전자가 이동하는 것이 바로 전기가 흐르는 것입니다.

     
 

     
     
 

    공기를 가르고 전기가 흐를 때 '찌직'하는 소리가 들립니다. 또한 전기가 흐를 때 공기가 뜨거워져서 빛이 보입니다. 이렇게 공기 중에서 잠시 동안 빛과 소리가 발생하는 것을 전기 스파크라고 합니다. 우리가 이 실험에서 관찰한 전기 스파크가 엄청나게 크게 일어나는 것이 바로 번개입니다.

     

    [참조: 번개는 왜 치나요?]

 

 

 

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