양전기(positive electricity)는 전하를 띠지 않는 중성의 물질에서 음의 전하를 가지는 전자를 잃어 양의 전하를 띠는 것을 말한다. 전자를 잃기 쉬운 1, 2주기 알칼리 금속이나 알칼리토 금속 원자들이 이 양전기를 띠기 쉽다. 분자들도 전자를 잃고 양전기를 띨 수 있으며 양전하라고도 한다. 원자기호 우측 상단에 +를 써주어 양전하임을 표시한다. 유리를 천으로 문지르게 되면 천이 전자를 빼앗아가서 유리는 양전기를 띤다.
개요
양전기는 중성인 물질에서 전자들이 빠져 나갔을 때 물질에 존재하는 전기를 의미한다. 전기적 중성 상태의 물질이 음전하를 띤 전자를 잃어 양전하가 상대적으로 많은 상태이다. 자유 전자를 잃기 쉬운 물질이 이 전기를 띤다. 털가죽으로 에보나이트를 문지르면 털가죽 쪽에서 전자가 에보나이트 막대 쪽으로 이동하여 털가죽은 양전기, 에보나이트 막대는 음전기를 띤다. 그리고 전자를 잃은 양이온이나 원자는 모두 양전기를 띤다.
양전기 원인
물질은 원자들로 구성되어 있고, 원자들은 양의 전하 띤 원자핵과 이를 둘러싸고 있는 음의 전하를 띤 전자들로 구성되어 있다. 일반적으로 양의 전하와 음의 전하의 수가 같아서 전기적으로 중성을 유지하고 있다. 종류가 다른 두 물질이 마찰 또는 압력에 의해 접촉할 때, 전자들이 한 물질에서 다른 물질로 이동할 수 있다. 이는 분자 구조가 다른 두 물질이 접촉할 때, 바깥쪽 전자들의 결합에너지가 물질에 따라 다르기 때문이다. 전자의 이동으로 한 물질에는 여분의 음의 전하가, 다른 물질에는 여분의 양의 전하가 쌓이게 된다. 여분의 양의 전하에 의해 양전기가 형성된다. 물체 속에서 양의 전하는 양성자가 가지고 있고, 음의 전하는 전자가 가지고 있으므로, 양전기는 양성자가 전자보다 많은 경우에 해당한다. 오른쪽 그림에 원자 구성 원소인 전자, 양성자 및 중성자의 전하와 질량이 정리되어 있다.
양전기와 대전열
양전기는 마찰에 의해 쉽게 만들어 질 수 있다. 종류가 다른 두 물질을 마찰 시켰을 때 양전기가 되기 쉬운 순서로 나열한 것이 대전열이다. 아래는 대표적인 물질의 대전열이다.
- 폴리우레탄폼(Polyurethane foam)
- 박스 포장 테이프
- 머리카락, 기름진 피부
- 고체형 폴리우레탄(Solid polyurethane)
- 불화 마그네슘(Magnesium fluoride; MgF2)
- 나일론, 마른 피부
- 기계 유 (Machine oil)
- 유리
- 종이
- 나무
- 면(Cotton)
- 양모 (Wool)
- 폴리카보네이트(Polycarbonate)
- 접착 테이프의 접착면
- 에폭시(Epoxy)
- 고무
- 비닐
- 폴리염화비닐(PVC)
- 테프론(Teflon)
위 대전열의 주요 특성은 다음과 같다.
- 종류가 다른 두 물질이 마찰할 때, 상대적으로 대전열의 위쪽에 있는 물질이 양의 전하로 대전되며 아래쪽에 있는 물질은 음의 전하로 대전된다. 예를 들면, 머리카락(3)과 유리(8)를 마찰시키면, 머리카락(3)은 양전기를 가지고 유리(8)는 음전기를 가진다. 유리(8)와 고무(16)를 마찰시키면 유리(8)는 양전기를 가지고 고무(16)는 음전기를 가진다.
- 대전열에서 두 물질의 순위 차이가 클수록 대전이 잘 일어난다. 즉, 대전열의 맨 위 물질 폴리우레탄폼(1)과 맨 아래 물질 테프론(19)을 마찰 시켰을때 대전이 가장 잘 일어나서 폴리우레탄폼이 쉽게 양전기를 가지게 된다.
참고자료
- 〈양전기〉, 《물리학백과》
- 〈양전기〉, 《사이언스올》, 2015-09-09
같이 보기
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