벤자민 플랭클린이 연을 실험한 번개가 정전기라고 하는데 정전기는 무엇인가

 

왜 머리를 빗고 난 후에 가끔씩 머리카락이 곤두서는 것일까 ? 겨울철 코트를 입고 문손잡이를 잡으면 왜 손에 짜릿한 충격이 오는 것일까 ? 답은 정전기이다. 모든 물질은 원자로 구성되어 있다. 원자는 또 중성자와 양성자 그리고 전자로 구성를 띤다. 양성자와 중성자는 원자의 중심인 핵 속에 단단히 결합되어 있지만 전자는 태양 주위를 공전하는 행성들처럼 원자 핵 주변을 돈다.

 

전자의 수와 양성자의 수가 같을 때는 전자를 얻은 원자는 음의 전하를 띠게 되고 전자를 잃은 원자는 양의 전하를 띠게 된다. 반대 전하를 지닌 원자들은 서로 끌어당기거나 중성 상태의 물체에 끌린다. 같은 전하를 띤 원자들끼리는 서로 밀어낸다.그래서 머리카락이 곤두서는 것이다. 머리카락의 전자가 머리빗에 옮아가면 머리카락은 양의 전하를 띠게 된다. 각각의 머리카락들은 모두 양의 전하를 띠고 있으므로 되도록 서로 멀리 떨어져 있으려고 한다. 그래서 머리카락이 바람에 나부끼듯 일어서게 된다

 

금속 같은 물체는 전자를 붙잡아 자유롭게 통과시킨다. 이런 성질을 지닌 물체를 도체라 부른다. 플라스틱이나 섬유 같은 물질은 더 경직되어 있어서 전자가 흐르지 못한다. 이런 물체를 절연체라 한다. 우리가 겨울에 코트를 입으면 코트의 전자가 우리 몸으로 옮겨간다. 우리는 몸의 전하를 띠게 된다. 금속 문손잡이는 전도율이 좋은 도체로 손으로 손잡이를 잡으면 몸속 전자가 손에서 재빨리 옮겨간다. 이때 공기가 가열되고 불꽃이 일어난다. 겨울에는 공기가 건조하기 때문에 겨울에 이런 현상이 일어날 확률이 높다. 물 또한 좋은 도체이기 때문에 공기 중의 수분은 전자를 흡수해서 불꽃을 줄인다

 

번개는 대규모로 일어나는 정전기이다. 폭풍우가 치는 동안 전자의 이동으로 인해 구름 상층부에는 양의 전하가 만들어지고 구름 하단부에는 음의 전하가 만들어진다. 전하량의 균형을 맞추기 위해 대개 한쪽 구름에서 다른 구름으로 전하가 옮겨갈 것이다. 그러나 때때로 전하를 띠지 않는 땅으로 옮겨가기도 한다. 이때 번개가 치는 것이다. 벤자민 프랭클린은 연을 가지고 한 유명한 실험을 통해 번개가 정전기에 의한 현상임을 발견했다. 또한 피뢰침을 발견하여 역사상 가장 많은 목숨을 구한 장치임에 틀림없다