d라이브러리

우와악! 박사님, 왜 자꾸 끌어당기시는 거예요?

도망가려고 해도 자꾸 박사님께 끌려가요~. 붙어 버리면 밥도 못 먹고 화장실도 못 가고….

음하하! 그건 내 몸 주변의 자기장과 너희에게 있는 자석 때문이지.

자석? 자기장? 아, 자기력 때문이군요!

난 아직 1학년이라 무슨 소린지 모르겠어~! 설명해 주세요~!

일단 좀 떨어지고…. 나도 화장실이 급하다!

1 자석의 힘이 펼쳐지는 공간, 자기장!

아우! 배야! 내가 힘을 너무 심하게 줬나 봐. 아니, 화장실에서 그 힘 말고, 자석의 힘 말이야.
어쨌든! 자석은 철이나 다른 자석을 끌어당기지. 밀어내기도 하고~. 심지어 물체와 딱 붙어 있지 않아도 힘을 발휘해. 왜 이런 일이 일어날까?
자석이 물체를 끌어당기거나 밀어내는 힘을 ‘자기력’이라고 해. 그리고 자기력이 작용하는 공간을 ‘자기장’이라고 한단다. 즉 자기장 안에 있는 물체는 모두 자석의 힘을 받는 거야.
자기력이 강하면 강할수록 자기장은 넓어지지. 또 자기장 안에서 자기력은 금속이나 자석을 제외한 여러 가지 물질을 통과할 수 있어. 플라스틱이나 물, 고무, 유리, 심지어 인체까지 막 통과해 버린다고~! 즉 재성이와 규빈이가 자석을 가지고 유리창 너머로 도망간다고 해도 내 자기력이 있으면 줄줄 끌려오게 된다는 말씀!

자기와 전기는 똑같다?

자기장은 자석 주변에만 생기지 않아요. 전류를 흐르게 하는 전자의 움직임도 자기장을 만들지요. 그래서 전류가 흐르는 전선 주변에는 자기장이 생긴답니다.
반대로 둥글게 말아 놓은 전선 안에서 자석을 움직이면, 전지 같은 전원이 없어도 전선에 전류가 흐르게 되지요.
그래서 전류가 흐를 때만 자기력을 띠는 ‘전자석’이나, 자기장을 바꿔서 전류를 만들어내는 ‘발전기’를 만들수 있답니다. 전류와 자기장의 관계는 19세기 초반 덴마크의 한스 외르스테드가 알아냈지요.



2 네오디뮴 자석으로 바람개비를 만들어라!

앗! 제 주머니 속에 강력한 네오디뮴 자석이 들어 있었군요. 언제 넣어 놓으신 거예요~.

사실은 실험 준비를 하다가 잘못해서 그만…. 사과하는 의미에서, 자석의 힘이 어디까지 통하는지 볼 수 있는 재미있는 실험을 가르쳐 줄게~.

우와! 신 나요~! 그런데 물은 왜 준비하는 거예요?

이 실험에 숨어 있는 또 하나의 힘을 제대로 찾기 위해서지~. 일단 한번 만들어 볼까?


3 부력과 자기력으로 바람개비 돌리기

수수깡은 자석을 끼워도 물보다 밀도가 가볍기 때문에 물 위로 떠오르려 한다. 이렇게 중력과 반대 방향으로 작용하는 힘이 ‘부력’이다. 또 자기력 덕분에 네오디뮴 자석과 메모용 자석은 플라스틱 관과 물을 사이에 두고도 서로 단단히 붙어 있다. 이 때문에 수수깡이 떠오를 때마다 메모용 자석도 함께 당겨 올라간다. 이 때 바람개비 역할을 하는 철사 양쪽이 완전히 대칭을 이루지 않기 때문에, 약간이라도 긴 쪽으로 힘이 걸리며 철사가 계속 돌게 된다. 철사의 길이가 짧을수록 바람개비가 잘 돈다.

4 자석에 이런 비밀이?

재성이와 규빈이가 바람개비를 돌리며 신 나게 놀고 있는 중에 얼른 재미있는 걸 가르쳐 줄게. 자기력과 전기력이 같다는 사실을 이용하면 자석으로 많은 일을 할 수 있어. 예를 들어 신용카드를 만들 수 있지. 카드 뒤에 있는 띠는 자기력선이 전선을 가로지를 때 발생하는 힘으로 정보를 담아 둔 자석이란다. 그래서 띠에 자석을 가까이 하면 띠의 자성이 흐트러지면서 정보가 사라질 수도 있으니 조심할 것!
스피커나 이어폰 안에도 자석의 힘이 들어 있지. 돌돌 말린 전선인 ‘코일’에 소리를 담은 전기 신호가 흐르면 자기장이 만들어져. 이 힘으로 코일 사이에 있는 철 조각이 움직이고, 공기의 진동 때문에 진동판도 함께 떨리면서 우리 귀에 소리가 들리게 되는 거란다.

참여독자 : 나재성(서울 도성초 5), 나규빈(서울 도성초 1)