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Electric Charge and Electric Force

Electric charge and electric force hold our universe together.

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전하와 전기력

번개와 전하

번개는 건조한 겨울날 문의 금속 손잡이를 잡을 때 찌직하며 생성되는 스파크와 같다. 물론 번개가 그 규모가 훨씬 크다. 그러나 번개나 문 손잡이의 스파크 모두가 순간적인 전하의 이동에 의해 발생된다. .

전하

전하(Electric charge)는 입자나 물체의 물리적 성질로 이는 접촉이 없이도 이들을 서로 끌어 당기거나 밀어내게 해준다. 모든 전하는 원자 내부의 전자와 양성자 때문에 형성된다. 양성자는 양(+)의 전하를 전자는 음(-)의 전하를 가진다. 아래 그림에서와 같이 (+)로 하전된 양성자는 원자의 핵에 존재하며 (-)로 하전된 전자가 그 핵 주위를 돌고 있다.  

(+)로 히전된 핵의 양성자와 (-)로 하전된 핵 주위의 전자

전기력

두개의 전하 사이의 거리가 가까워지면 그들의 전하가 반대일 경우 서로 끌어 당긴다.. 따라서 양으로 하전된 입자와 음으로 하전된 입자는 아래 그림에서와 같이 인력이 작용한다. 이 인력이 왜 음전하를 가진 전자가 양전하를 가진 원자핵의 주위를 계속 도는가를 설명해준다. 반면에 서로 같은 전하끼리 즉 두개의 양전하나 두개의 음전하가 가까위지면 아래 그림에서와 같이 서로를 밀어낸다. 이와 같은 하전된 입자끼리의 인력과 척력을 전기력(electric force)이라 부른다. 전기력의 세기는 각 입자의 전하량과 입자간 거리에 따라 결정된다. 전하량이 클수록 또 입자 사이의 거리가 짧을수록 전기력이 커진다. 다음 사이트의 애니메이션을 이용하여 전기력의 실험을 할 수 있다. http://www.colorado.edu/physics/2000/waves_particles/wavpart2.html

Q: 만일 같은 전하가 서로를 밀어낸다면 어떻게 양성자들이 원자핵 내에서 가까이 있을 수 있나?

A: 다른 강한 힘이 양성자들을 핵안에 묶어둔다. 

요약

  • 전하란 서로 접촉하지 아니한 상태에서 인력이나 척력을 생성하는 입자나 물체의 물리적 성질이다.
  • 반대 전하를 띤 입자들은 서로를 끌어 당긴다. 같은 전하를 가진 입자들은 서로를 밀어낸다. 이 인력과 척력을 전기력이라 한다.

용어

  • 전하(electric charge): 서로 접촉하지 아니한 상태에서 인력이나 척력을 발생시키는 입자나 물체의 물리적 성질 
  • 전기력(electric force): 하전된 입자 사이의 인력이나 척력

연습

드음 사이트의 처음 네 문단을 읽고 왜 E가 퀴즈의 정답인지를 간단하게 설명하라.   http://www.physics.wisc.edu/undergrads/courses/208-f07/Lectures/lect6.pdf

복습

  1. 전하란 무엇인가?
  2. 하전된 입자 사이의 힘을 요약하는 표를 작성하라.

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