정전기 발생 원리

  두 물체를 서로 마찰하면 가벼운 물체를 끌어당기는 현상은 옛날부터 잘 알려져 있는 사실이며 BC 600년경 그리스의 철학자 탈레스(Thales)는 모피로 호박(amber)을 문질렀을때 주위의 가변운 물체를 끌어당기는 현상을 관찰하였습니다. 이와 같이 두 물질이 마찰에 의해서 발생되는 전기를 마찰전기(triboelectricity)라 하며, 물체가 전기를 띠게 되는 현상을 대전(electrification)이라 합니다. 또한 대전된 물체를 대전체(charged body)라고 하고 대전체가 갖는 전기를 전하(electric charge)라 합니다.

 전하에는 2종류가 있으며 각각 양전하(positive charge), 음전하(negative charge) 또는 정, 부라 하며 실험결과에 의하면 같은 종류의 전하 사이에는 반발력이 작용하고 서로 다른 종류의 전하 사이에는 흡입력이 작용합니다. 이러한 전하는 어떤 것으로 마찰해야 어떤 종류의 전기를 띠게 되는가 하는 것은 다음의 마찰전기 계열(triboelectric series)에 의하여 결정할 수가 있습니다. ' 모피, 유리, 운모, 비단, 무명, 나무, 호박, 금속, 유황 ' 이들 가운데 임의의 2개를 서로 마찰하면 왼쪽에 있는 것이 정(+), 오른쪽에 있는 것이 부(-)로 대전하게 됩니다. 그러나 온도나 습도에 따라 영향을 받게 됩니다.

 전기의 이동을 허락하지 않는 물질을  부도체(non-conductor)라고 합니다.일반적으로 고무, 베이클라이트(bakelite) 부도체 입니다.

전기가 자유로이 이동할 수 있는 물질을 도체(conductor)라고 하며 일반적으로 은,구리 등이 도체입니다.

Si 나 Ge같은 물질의 경우 낮은 온도에서나 자유전자가 거의 존재하지 않으나 외부의 영향(열, 빛, 전계 등)에 의해서 자유전자가 발생하여 전도 쉽게 됩니다. 이와 같은 물질을 반도체라고 합니다.

일반적으로 모든 물질은 분자(molecule)로 이루어져 있으며 분자는 또한 원자(atom)의 모임으로 되어 있습니다. 그리고 원자는 양전기를 갖은 원자핵(nucleus)과 부전기를 띤 전자로 되어 있습니다.

원자는 진공 중에 정전기를 가진 원자핵이 있으며 그 주위에서 부전기를 띤 전자가 회전하고 있습니다. 이러한 원자핵과 그  주위의 전자사이에는 쿨롱의 힘(coulomb force)이 작용하고 있습니다. 원자핵에는 원자의 종류에 따라 정해지는 수의 양자와 중성자라고 부르는 입자가 밀접히 결합되어 있다. 소립자는 각각의 고유질량과 전기량을 갖고 있습니다. 이 소립자의 최소기준 단위는 전자 1개가 가지고 있는 전하로, 전하의 단위는 MKS 단위계의 쿨롱[C]를 씁니다.

전자1개의 전하는 e=1.602 x 10^-19[C]입니다. 1[C]의 전하는 6.25x10^18개의 전자가 갖는 전하량이라 합니다.

평상시에는 원자핵의 정전하와 부전하의 총량은 같고 중화되어 있지만 외부에서 열, 전계 등의 에너지를 가하면 원자핵 주위에 있는 전자의 일부는 원자핵의 구속을 벗어나 자유로이 물질내를 이동할 수 있게 됩니다. 

원자 내의 외부에서 다른 전자가 들어오면 원자 전체로서는 부의 전기량이 과잉되게 됩니다. 이러한 상태를 부로 대전되었다고 합니다. 즉 대전현상이라고 합니다.