전기력(electric force)은 전하를 띠고 있는 물체 사이에 작용하는 힘이다. 전하는 양극과 음극 이렇게 두 종류로 분류되며 양극과 음극처럼 서로 다른 전하가 만나게 되면 끌어당기는 힘이 발생되는데 이 힘을 인력이라 한다. 반대로 양극과 양극, 또는 음극과 음극처럼 서로 같은 전하끼리 만나게 되면 미는 힘이 발생하는데 이 힘을 척력이라고 한다. 전기력의 크기는 쿨롱의 법칙에 따라서 정해지며 두 전하량의 곱에 비례하게 된다.
상세
전기력은 전하를 띤 두 물체 사이에 작용하는 힘이다.
전기력의 발견은 전하의 존재를 알게 되는 것과 기원을 같이 한다. 과거 호박을 가죽에 문지르면 호박이 주변의 가벼운 것들을 끌어 당기는 것을 관측함으로 전기력의 존재를 알게 되었다. 지금은 플라스틱을 모직 천에 문질러 보면 같은 현상을 쉽게 관측 할 수 있다.
쿨롱의 법칙은 이 전기력을 정량적으로 기술한다. 전하를 띤 점입자를 점전하(point charge)라고 한다. 점전하가 띤 전하는 두 종류가 있는데, 하나는 양전하로서 + 값으로, 다른 하나는 음전하로서 값으로 표시한다. 종류가 같은 전하끼리는 서로 밀고, 다른 전하끼리는 서로 당기며, 그 힘의 세기는 두 전하의 곱에 비례하고 두 점의 거리의 제곱에 반비례한다. 이런 쿨롱의 법칙를 수식으로 표시하면
F = k(q1q2/r²)
이 된다. 여기서 k는 쿨롱 상수, q1, q2는 각 입자가 띤 전하량을 표시하고 r은 두 점입자 사이의 거리를 표시한다. 국제 표준 단위계에서는 전하의 단위는 쿨롬(Coulomb: 줄여서 C)이고 거리 의 단위는 미터(meter: 줄여서 m)이며, 쿨롱 상수 k의 값은 8.9876 ×10⁹Nm²C⁻²이다. 즉, 각각 1 C, 1 C인 두 점전하가 1 m 떨어져 있는 경우 두 전하는 8.9876 ×10⁹N의 힘으로 서로 민다. 또, 두 전하의 곱 q1q2는 두 전하의 종류가 같은 경우 +값을, 두 전하의 종류가 다른 경우 -값을 갖는 점에 유의하면, 자연스럽게 힘 F의 값이 양수이면 미는 힘을, 음수이면 당기는 힘을 표시함을 알 수 있다.
자기력과 전기력
자기력과 전기력은 여러 면에서 유사하다. 먼저, 자기력으로부터 전기력을 만들어 낼 수 있고(발전소), 반대로 전기력에서 자기력을 만들어 낼 수도 있다(전자석). 또한 자기력과 전기력은 만유인력과 같은 형태로 계산되는데, 두 물체의 자화량 또는 전하량의 곱에 비례하고, 두 물체 사이의 거리의 제곱에 반비례 한다. 만유인력은 서로 끌어당기는 인력으로만 작용하지만, 자기력과 전기력은 자하와 전하의 부호에 따라 인력 또는 척력으로 작용할 수 있다.
참고자료
같이 보기
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