전류와 저항
우리는 일상생활 속에서 전류를 마음껏 이용하지.
선풍기, TV, 전화기 등은 흐르는 전기가 없다면 무용지물일 거야.
사람들이 흐르는 전기를 사용하게 된 건 인류 역사에서 비교적 최근의 일이야.
전류와 저항을 조절할 수 있는 기술이 발명되며 우리는 전기를 편리하게 쓰게 되었지.
전류의 발견 ① : 근육이 파르르! 갈바니의 개구리 실험
18세기 말만 해도 전기학의 범위는 전하가 가만히 정지해 있는 경우를 다루는 정靜, 정지한전기학을 넘어서지 못했다고 해. 전기를 발생시키는 방법도 2000여 년 전 그리스 시대 사람들과 마찬가지로 물체를 마찰하는 게 고작이었지. 하지만 전하를 움직이게 해서, 전기를 자유롭게 사용할 수 있도록 만든 전지 같은 전기 발생장치가 발명되면서 사람들은 정전기학에서 벗어나 움직이는 전기 현상을 다루는 동動, 움직이는전기학의 세계로 왔어.
전지는 1800년 이탈리아의 볼타1745-1827가 발명했는데, 그는 이탈리아 볼로니아 대학 해부학 교수였던 갈바니1737-1798의 유명한 개구리 실험에서 발명의 힌트를 얻었다고 전해져. 1780년 갈바니는 정전기 발생장치를 이용해서 전기를 죽은 개구리의 발에 흘려보내는 실험을 했어. 그랬더니 죽은 개구리의 발이 파다닥 거리면서 갑자기 경련을 하지 뭐야? 실험을 계속하며 그는 정전기 발생장치뿐만 아니라 서로 다른 두 종류의 금속막대를 갖다 대도 개구리의 근육이 경련을 일으킨다는 사실을 발견해.
왜 개구리의 근육에 경련이 일어났을까? 전기가, 즉 전하가 흘러가서 그렇겠지? 우선 정전기 발생장치를 개구리에 연결한 경우를 보자. 정전기가 왜 일어나는지는 지난 시간에 배웠지? 마찰한 두 물체 중 한 물체는 전자가 과잉 상태가 되고, 다른 물체는 전자가 모자란 불균형 상태가 되면 정전기가 발생해. 이런 불균형을 만드는 장치를 개구리 근육에 접촉시키면 음극에서 과잉 상태이던, 음전하를 띤 전자들이 개구리 근육을 타고 흘러가게 되겠지.
전하는 쉽게 흐르는 성질을 가졌는데, 개구리 근육은 적절한 이온과 전해질(물처럼 극성을 띤 용매에 녹아서 이온을 형성함으로써 전기가 통하는 물질 농도)로 이루어져서 전하가 잘 움직여 갈 수 있어. 개구리 다리 근육은 전선이나 마찬가지인 거야. 전하의 흐름이 개구리 근육에 에너지를 전달했고, 이 전달받은 에너지 때문에 자극을 받아 경련이 일어난 거고. 좌우간 전하가 흘러가면서 전기 흐름의 충격으로 근육이 떨린 것이지. 찌리릿!
