자석이 가진 자기와 전기의 차이에 대해

자석이 가진 자기와 매우 비슷한 것이 전기입니다. 그러나 물건을 끌어들이는 자석과 물건을 움직이거나 방을 비추는 전기는 성질이 달라 보입니다.
.

자기와 전기의 특징

◆ 자기가 가지는 특징
자기와 전기는 각각 완전히 다릅니다. 그러나 서로 작용하기도 해 따로 때어낼 수 없는 관계에 있습니다. 우선 자기와 전기가 가지는 각각의 특징을 살펴보면 첫째, 자기는 자석이 가진 힘입니다. 자석에는 N극과 S극이 존재합니다. 다른 극끼리는 서로 끌어당기고 같은 극끼리에서는 반발합니다.

또 하나의 자석에는 N극과 S극의 양쪽이 반드시 있는 것도 특징입니다. 만일 1개의 자석을 중앙에서 반으로 나눈 경우에도 N극과 S극의 양쪽을 가지는 자석이 2개가 완성됩니다. 분자 레벨까지 작게 해거나 반대로 지구 레벨까지 크게 해도 이 성질은 없어지지 않고 사이즈에 관계없이 자석은 반드시 한쪽에 N극 다른 쪽에 S극을 가집니다.

◆ 전기가 가지는 특징
한편 전기는 전자의 흐름에 의해 만들어지는 힘입니다. 전기를 전하라고도 합니다. 물질의 기초인 원자에는 실은 이 전하가 밀접하게 관련되어 있습니다. 원자는 중앙에 원자핵이 있고 그 주위를 전자가 돌고 있습니다. 원자핵 속에 있는 양성자는 양의 전하를 가지고 있고 원자핵 주위를 돌리는 전자는 음의 전하를 가지고 있는 것이 특징입니다. 자유전자는 원자핵 주위를 돌아다닐 수 있습니다. 이 이동으로 인해 전자의 양이 치우쳐 발생하는 것이 전기입니다.

실은 양과 음의 전하는 각각 자기에서의 N극과 S극에 해당하고 자기와 같이 같은 전하끼리는 반발하고 다른 전하끼리는 끌어당깁니다. 이 작용을 이용하여 평상시는 전하가 없는 상태를 유지하고 있지만 마찰 등 힘이 가해지면 전자가 이동해 버립니다. 전자가 많아지면 음으로, 전자가 적어지면 양으로 대전합니다.

둘은 관계성이 깊다

◆ 전류에 의해 자기는 발생한다
전기와 자기는 비슷한 특징을 가질 뿐만 아니라 서로 밀접하게 영향을 미칩니다. 그 중 하나가 '전류의 자기작용'이라고 불리는 것입니다. 전류의 자기작용이란 도선에 전류가 흐를 때 동시에 그 전류가 흐르고 있는 주위에 자기장이 발생하는 현상을 말합니다.

1820년에 외르스테드(Oersted)라는 과학자가 실험과정에서 전류를 흘리고 있는 도중에 근처의 방위자석이 반응한 것으로부터 발견되었습니다. 이 발견은 크게 주목받아 코일을 사용한 전자석이나 영구자석 등 전기와 자기를 결합한 발명이 잇달아 나오게 됩니다.

◆ 자기는 코일을 사용해 전기를 만들 수 있다
전류에 의해 자기가 발생하는 것뿐만 아니라 자기에 의해서도 전기가 발생합니다. 예를 들어 코일에 자석을 이동시키면 코일의 양쪽 끝에서 전기가 발생합니다. 자석의 주위에는 자력선이 있기 때문에 자석을 코일에 이동시키면 필연적으로 코일 안을 자력선이 통과하게 됩니다. 코일 안의 자기장이 자력선의 이동에 의해 변화하면 전류가 생성됩니다.

자석 혹은 코일 중 하나가 계속 움직이지 않으면 자기장이 변화하지 않기 때문에 전기가 흐르지 않습니다. 이러한 자기로 전기를 만드는 과정을 전자기유도라고 부르며 다양한 곳에서 이용되고 있습니다.

◆ 지자기는 전자기유도가 관련되어 있다
방위자석의 원리로도 알려진 것이 지자기입니다. '지구는 하나의 큰 자석'이라는 말을 들은 적이 있는 사람도 많을 것입니다. 지구가 자기를 띠는 원리는 지구 안에 있는 맨틀 아래 핵에 비밀이 있습니다. 이 핵 안에는 많은 금속이 녹아 지구의 자전 등에 의해 끊임없이 움직이고 있기 때문에 전자기유도가 일어나는데 이런 이유로 지구 자체는 자기를 띕니다.

◆ 전자파는 전기장과 자기장에 의한 것
전자파도 전기와 자기의 관계에 의해 만들어진 것입니다. 전기가 발생하는 장소에는 전기장이 자기가 발생하는 장소에는 자기장이 생깁니다. 그리고 이 전기장과 자기장을 합쳐 전자기장이라고 합니다.

또한 전기장에서 전류가 흐르면 동시에 자기장이 생깁니다. 이때 전기장과 자기장에 흐르는 에너지의 변화에 의해 생기는 것이 전자파입니다. 전자기장에 있어서 전기와 자기가 변화해 가면 각각의 파가 파도같이 부딪칩니다. 주파수가 높아짐에 따라 그 힘도 강해지고 서로의 영향력을 높여 더욱 퍼져 나가는 것입니다. 이것이 전자파의 정체입니다.

전기는 분리할 수 있지만 자기는 할 수 없다

자기와 전기에 대한 가장 큰 차이점은 각각의 극에 대한 것입니다. 아시다시피 전기에는 +와 -가 있고 자기에는 N극과 S극이 있습니다. 그리고 전기의 경우는 전기가 +의 양자와 -의 전자로 이루어져 있기 때문에 +만의 전기, -만의 전기로 분리하는 것이 가능합니다. 그러나 한편으로 자석의 N극과 S극은 분자 사이즈가 되어도 N극과 S극을 가지므로 분리시킬 수 없습니다.

소위 '자기 단극자' 혹은 '자기 모노폴'이라 불리는 존재는 현시점에서도 전혀 발견되지 않았습니다.

◆ 작은 자석이라면 손쉽게 차단할 수 있다
가정용 자석 등 작은 자석이면 자기도 그다지 강하지 않습니다. 따라서 집에 있는 다른 물건을 이용하면 쉽게 자기를 차단할 수 있습니다. 과자의 상자나 양철 캔을 추천합니다. 이러한 자성체로 만든 상자 안에 자석을 넣어 뚜껑을 닫은 후 상자 밖에서 자석에 클립 등을 가까이하면 자력이 차단되었기 때문에 붙지 않습니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 磁石がもつ磁気と電気との違いについて
https://www.neomag.jp/mag_navi/column/column019.html