대전

중성 원자로 이루어진 물질이 외부 힘에 의해 전하가 재배치되어 전하량의 평형이 깨어짐으로써 양전하 또는 음전하를 띠게 되는 현상을 대전(electrification)이라 한다.

대전이 발생하는 방식에 따라 마찰에 의한 대전, 접지에 의한 대전, 유도에 의한 대전 등으로 나눌 수 있다. 미시적으로 보면 대전하고자 하는, 원래 전기적으로 중성이었던 물체 근처에 이미 대전된 다른 물체를 가까이 놓음으로써 대전된 물체가 만드는 정전기장에 의해 중성 물체의 전하 분포가 불균형을 일으키게 된다. 이 때 불균형 상태의 양전하와 음전하를 분리하는 작업을 함으로써 중성이었던 물체가 중성이 아닌 전하를 띠게 되는 것이다.

목차

마찰전기(Triboelectricity)에 의한 대전 방식이다. 전자친화도가 다른 두 물질을 마찰하면 두 물질 사이에서 전자의 이동이 생겨 전자를 뺏긴 물질은 양전하를, 전자를 얻은 물질은 음전하를 띠게 되는 현상이다. 두 물질이 단순히 접촉하는 것도 미시적 작용은 같다. 다만 마찰에 의해 접촉 면적을 늘리는 효과가 생긴다. 마찰전기의 세기 및 대전되는 전하의 극성과 관련해서, 마찰전기 현상을 미시적으로 완벽하게 이해할 수 있는 일반적인 법칙은 아직 없다. 경험적으로, 서로 다른 두 물질들을 여러 경우에 대해 비교하면서 상대적으로 양전하와 음전하가 발생되는 것을 관찰하여 물질들의 순서를 배열한 것을 대전열(order of electrification, triboelectric sequence)이라 한다.

마찰에 의한 대전이 두 물체간의 접촉을 통한 것이라면, 유도에 의한 대전은 접촉 없이 대전 상태를 만드는 것이다. 유도에 의한 대전을 일으키는 간단한 방법은, 각각 중성인 도체 A와 도체 B를 서로 접촉한 상태에서 도체 A의 근처에 음전하로 대전된 물체 C를 가까이 하는 것이다. 그러면 도체 A와 B가 지닌 음전하는 가능하면 물체 C로부터 멀어지게 되고, 물체 C에 가까운 쪽은 상대적으로 양전하를 띠게 된다. 이 때 도체 A와 도체 B를 기계적으로 분리하면 두 도체는 각각 양전하와 음전하로 대전된 상태가 된다.

접지에 의한 대전은 유도에 의한 대전 과정과 유사하다. 차이점은 두 개의 중성 도체 대신에 한 개의 중성 도체를 대전 시키는 것이다. 대전된 물체를 중성 도체에 가까이 하면 도체의 양전하와 음전하의 분포가 불균형을 일으키게 된다. 이 때 도체의 한쪽을 접지(ground)시키면 그 쪽에 몰려 있던 전하가 접지선을 통해 전하저장소인 땅으로 빠져나가며, 접지를 떼어내면 도체는 빠져나가지 않은 전하의 부호로 대전된 상태로 남는다.