[전기] 정전기

정전기의 성질

1. 정전기의 발생

물지의 마찰에 의해 생긴 전기를 마찰 전기라 한다. 이 때 대전된 물체를 대전체라 하고 대전체 주위에 전하를 놓으면 이 전하의 종류에 따라 반발력과 흡인력이 작용한다.

 

마찰전기 (frictional electicity) : 마찰에 의해 생긴 전기

전하 (electric charge) : 대전체가 가지는 전기량

정전기 (static elecreicity) : 대전체에 있는 전기는 물체에 정지되어 있는 전기

대전 : 어떤 물질이 정상상태보다 전자의 수가 많거나 적어져서 전기를 띠는 현상

 

2. 정전 유도와 차폐

정전 유도 (electrostatic induction) : 도체에 대전체를 접근시키면 대전체에 가까운 쪽에서는 대전체와 다른 전하가 나타나며 그 반대쪽에는 대전체와 같은 종류의 전하가 나타나는 현상

 

정전 차폐 (electrostatic shielding) : 그림 (b)와 같이 박 검전기의 원판위에 금속 철망을 씌우고 양(+)의 대전체를 가까이 했을 경우에는 정전 유도 현상이 생기지 않는데, 이와 같은 작용을 정전차폐라 한다.

 

3. 정전기력

정전기력(electrostatic force) : 대전된 물체가 서로 끌어당기거나 서로 밀어내는 반발력이 생기는 두 전하 사이에 작용하는 힘

정전기력에 의해 작용하는 힘의 방향은 같은 종류의 전하 사이에는 반발력이, 다른 종류의 전하사이에는 흡인력이 작용함

(1) 쿨롱의 법칙

정전기력의 크기에 관하여 쿨롱은 다음과 같은 법칙을 발견하는데 두 점전하(point charge)사이에 작용하는 정전기력의 크기는 두 전하의 곱에 비례하고 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례한다. 이를 정전기에 관한 쿨롱의 법칙이라 함.

 

(2)유전율 ε 인 유전체 중에서의 정전기력

*유전체(dielectrics) : 절연체 중에서 전기적으로 분극현상이 일어나는 물체

유전율  ε 인 유전체 중에서의 정전기력의 크기 F[N]는 

 

유전율   ε인 유전체 중 정전기력의 크기

여기서  ε 을 어떤 물체의 유전율(dielectric constant 또는 Permittivitity)이라 하고, 그 값은

에서

는 진공중의 유전율(dielectric constant)이라 하고, 값은 약

 

 

 

 

이다.

또

를 비유전율(specific dielectric constant)이라 한다.

 

(3) 진공 중에서의 정전기력

진공중과 같이 계산하더라도 실용상 지장은 없음

 

(4) 정전기의 활용과 피해

정전기의 활용 : 전자복사기, 작업장의 먼지제거를 위한 집진기, 가정용 공기정화기, 자동차나 금속면의 페인트 도장

정전기에 의한 피해 ; 낙뢰, 일상생활 정전기 화재 등