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누구나 즐길 수 있는 과학마술은 엄마, 아빠와 함께 하는 과학마술77(고토 미치오 지음, 아카데미 서적 발행)중에 흥미로운 것을 선택하고 재구성해 보여준다.

① 풍선 따라다니는 알루미늄 깡통

고무 풍선의 뒤를 좇아 알루미늄 깡통이 데굴데굴 굴러가는 이유는 무엇일까.

■왜 그럴까?

알루미늄 깡통은 고무풍선을 따라 데굴데굴 굴러간다. 화장지로 고무풍선을 문지르면 풍선은 수천 볼트 정도의 높은 전압을 가진 (-)전기를 띤다. 물론 정전기이므로 안심해도 된다. 알루미늄 깡통에 이렇게 대전된 풍선을 가까이하면 알루미늄 깡통을 이루는 전자들이 힘을 받아 반대쪽으로 밀려간다. 그래서 풍선과 마주 대한 부분은 (+)전하로 대전돼 풍선과 깡통은 서로 끌어당기게 된다. 이런 현상을 정전기 유도라고 부른다. 이 때문에 알루미늄 깡통은 풍선을 따라 데굴데굴 굴러간다. 알루미늄 깡통 대신 스틸 깡통을 사용해도 같은 결과를 볼 수 있다. 다만 약간 무겁기 때문에 알루미늄 깡통 때보다 더 많이 마찰시켜야 한다. 풍선 대신 플라스틱 책받침이나 비닐봉지를 사용해도 같은 현상을 볼 수 있다. 겨울철은 건조하기 때문에 정전기가 쉽게 발생한다. 따라서 풍선을 머리에 문지르면 벽이나 천장에 붙여 놓을 수도 있다.

② 숟가락 자석

자석으로 숟가락을 몇 번 문지르면 숟가락은 자석이 된다. 이 숟가락을 탁자 모서리에 몇 번 두드리면 자석의 성질이 사라진다.

■왜 그럴까?

두드리고 난 후의 숟가락은 자석의 성질이 사라져 클립이 달라붙지 않는다. 숟가락을 구성하고 있는 금속의 원자는 하나 하나가 작은 자석이라고 볼 수 있다. 그러나 보통의 숟가락은 이런 작은 자석이 여러 방향으로 흩어져 있기 때문에 전체로는 자석이 되지 않는다. 이때 자석을 숟가락에 대고 한 방향으로 문질러주면 금속 안의 작은 자석들이 일정한 방향으로 정렬하기 때문에 자석의 성질을 갖게 된다. 자석이 된 숟가락을 테이블의 모서리 등에 두드리면 이들 작은 자석들이 다시 뿔뿔이 흩어져 뒤섞이기 때문에 처음과 같이 자석의 성질을 띠지 않게 된다.

물론 영구자석은 두드려도 방향이 그대로 유지돼 자성을 잃어버리지 않는다. 왜냐하면 영구자석 내부의 원자자석들은 일정한 방향을 유지하고 있고 그것이 물리적인 자극에 의해 쉽게 변하지 않기 때문이다. 실험에 사용할 숟가락은 원래 자석에 달라붙는 재질이어야 하며 강한 자석으로 10-20회 정도 문지르면 클립이 1-2개 정도 달라붙는 자석으로 바뀐다. 주의할 사항은 반드시 한 방향으로만 문질러야 한다는 것이다. 양방향으로 문지르면 원자 자석들이 한 방향으로 정렬하지 못한다. 강한 자석으로 문지르면 약한 자석으로 문지를 때보다 좀더 강한 숟가락 자석을 만들 수 있다.

쇠막대기를 남북 방향으로 놓고 망치로 몇 차례 두드리면 자석을 만들 수 있다. 지자기로 인해 쇠막대기가 자화되기 때문에 나침반에 대보면 나침반 바늘이 움직이는 것을 볼 수 있다.