전하와 전기력 ① {쿨롱 법칙}

물리학Ⅰ 전개도

 

뉴턴의 역학은 산업혁명의 기초가 되었고, 아인슈타인의 특수 상대성 이론은 별의 에너지원을 설명하여 핵에너지 시대를 열었습니다. 이처럼 세상에 대한 기초적인 이해가 한 걸음 도약할 때마다 늘 그 뒤에는 커다란 기술 발전이 따라왔죠.

 

21세기 정보 혁명의 주인공, 컴퓨터와 스마트폰. 이들은 20세기 '원자'라는 무미건조한 물체에 대한 이해 없이는 존재할 수 없었을 겁니다. 물리학 1 2학기의 서사는 전자기학이 이 작은 세계의 탐구에 어떻게 기여를 했고, 그 과정 동안 자연스레 태동된 양자 역학을 살펴봄으로써 현대의 물리학이 걸어온 발자취를 따라가는 방향으로 전개됩니다.

 

판서 조직도

목표 기출 문제

14년도 7월 학평 물리1 8번

답: 3번

 

1. 전기력

1) 질량과 전하량

질량은 입자의 역학적 현상에 관여하는 입자적 성질입니다. 전하(電荷)란 이러한 논리 구조를 차용한 개념으로써 전자기 현상의 근본입니다. 즉, 전하란 전기적 입자를 의미하며, '입자에 따라 질량이 다르듯이', '전하에 따라 전하량은 다르게 정의'됩니다. 전하량의 기호는 Q이고, 단위는 [C]라 쓰고 쿨롱이라 읽습니다.

 

2) 중력과 전기력

'질량을 가진 물체끼리'는 서로 끌어당기는 '인력만 작용'하기 때문에 '질량'은 양(+)의 값처럼 '한 종류만이 정의'되지만, 전기를 띠는 물체는 서로 끌어당기기도 하고 밀어내기도 합니다. 이는 전하는 질량과 달리 두 종류가 있음을 의미해요.

 

① 전하의 종류

전하에는 양(+) 전하와 음(-) 전하 두 종류가 있습니다.

 

② 전하와 전기력

같은 종류의 전하끼리는 밀어내는 척력이 작용하고, 다른 종류의 전하끼리는 끌어당기는 인력이 작용합니다.

 

벌을 이끄는 전기력

 

벌은 비행을 하면 점점 양(+)의 전기를 띠게 됩니다. 반면에 꽃은 음(-)의 전기를 띠는 경향이 있어요. 꽃과 나무가 뿌리내린 땅은 자유 전자가 헤엄치는 바다와 같기 때문이죠. 결론적으로 벌은 꽃 향내음뿐만 아니라 전기적 인력에도 이끌리는 셈입니다. 더불어 벌은 꽃을 찾을 때 전하의 변화에 의해 만들어지는 왜곡과 움직임을 감지할 수 있고, 전기장의 기하학적 특성을 토대로 꽃의 모양까지도 알 수 있는 것으로 보입니다.

 

2. 쿨롱 법칙

 

쿨롱은 뉴턴의 만유인력 법칙을 차용하여 전하들의 전하량과 두 개의 전하 간 거리로 전기력의 크기를 정량화했습니다.

뉴턴의 만유인력 법칙	쿨롱의 전기력

 

뉴턴 운동 법칙과 전기력

뉴턴 운동 3법칙에 따르면 두 전하에 작용하는 전기력의 크기는 서로 같고, 방향은 반대예요. 

 

섬 - 윤종신

https://www.youtube.com/watch?v=QWp_O4WtVVo 

 

영원을 기약했던 우리의 미래는 한때를 추억하는 혼자만의 과거가 되기도 합니다. 관계의 허무가 마음을 공허히 만든 때, 스스로 고립을 자처했던 적이 있었을 거예요. 드넓은 바다에 홀로 떠 있는 섬처럼.

 

사람과 사람이 서로 떨어져 있는 섬이라지만 물이 빠지고 난 뒤에야 알게 됩니다. 서로가 육지로 연결돼 있다는 사실을. 관계의 덧없음에 허망한 마음이 들면서도 그런 유한함이야말로 지금의 관계에 감사하며 최선을 다하게 하는 구동력이라는 생각도 들더라고요.

 

사이좋은 것들끼리는 사이가 있다

 

때로는 가까운 사람이 고통의 원인이 되기도 해요. 가까이 있을 만큼 편하고 좋은 사람이지만 사실 가까운 관계일수록 단점이 쉽게 보이는 법이죠. 그들도 나와 마찬가지로 불완전한 하나의 인간임을 인정해야 합니다. 더불어 그들의 모난 성격, 취약함, 한계 또한 모두 내가 사랑하는 그들의 일부임을 이해해야 해요.

 

중요한 건 "가족이니까, 친구니까, 연인이니까" 서로 같은 우리니까 항상 함께여야 한다는 건 큰 오산이자 욕심이라는 점이죠. 같은 전하끼리는 서로 밀어내잖아요? 서로 같은 우리이기 때문에 잠시 멀어질 수도 있음을 인정하고 그들을 멀찍이서 바라볼 수 있는 용기가 필요합니다. 더불어 더 멀어지지 않도록 '어색하기 싫어서 너랑 연락해 본다'는 시크함도 필요해요. 그렇기에 무슨 인간관계가 되었든지, 그 관계의 존속을 위해서는 적당한 거리가 전제되어야 합니다. 오늘도 물리를 통해 인생을 배웁니다.