전기자기학 공부하기 힘드시죠?
우리가 일상에서 접하지 못해던 용어 그리고 알 수 없는 수학 연산자들 공식들 등등...
아무리 쉽게 설명한다고 해도 어려운 학문이 전기자기학 입니다.
하지만 어렵다고 해서 전기자기학을 배울 수 없는 것은 아닙니다.
저도 처음엔 전기자기학을 쳐다보기도 싫었는데요
전기자기학이란 학문이 어떻게 만들어졌고 발견하게 되었는지 알게된 후 부터는
재미가 생겼다고 할까요? 적어도 더이상 쳐다보기 싫은 학문은 아닙니다^^
혹시 새로운 친구를 만났을 때
경험한 이런저런 이야기 나누면서 점점 친해졌던 경험 있으셨나요?
전기자기학도 마찬가지로 전기자기학이란 학문이 탄생하기까지
과거의 있었던 이런저런 일들을 알게되면
이해하면서 공부하기가 좀 수월 할 겁니다^^
오늘은 전기자기학과 친해지기 위해 전기자학의 역사를 알아보도록 하겠습니다.
기원전 2750년 고대 이집트 문헌의 기록을 보면 전기물고기에 관한 기록이 있습니다.
사람들은 그 물고기를 모든 물고기의 수호신으로 알고
[나일강의 뇌신]이라는 이름도 붙여주었다고 합니다.
두통이 있는 환자에게 전기물고기로 전기충격을 주는 치료 요법도 있었다고하네요.
그 당시 사람들은 전기라는 단어는 사용하지 않았지만 전기의 존재는 알고 있는 것으로 추정하고 있습니다.
철학의 아버지라고 불리는 고대 그리스 철학자 탈레스는 기원전 6세기
나무 진액으로 만들어진 호박이라는 화석을 아름답게 다듬는 과정에서
헝겊이나 천으로 문지르는데 이렇게 마찰할때면 호박에 작은 물체들이 달라붙는 것을 보고
다양한 실험을 통해 마찰이 자성을 띠게 한다는 발견 하였습니다.
여러가지 실험을 통해 자성이 강한 물질과 약한 물질을 나누기도 했습니다.
탈레스가 마찰에 의해 자성을 띠게 할 수 있다는 것을 발견 후 2000년이 흐른 뒤 1600년에
영국의 물리학자 윌리엄 길버트가 중국에서 발명된 나침반이 항상 북쪽을 가르키는 원인을
작은 지구 모형인 테렐라를 만들어 여러가지 실험을 통하여 지구는 거대한 자석이라는 것을 증명했습니다.
그때 당시 많은 사람들은 이런 증명이 나오기 전까지
자석으로 되어있는 거대한 섬이 북쪽에 있을 것이라고 믿었다고 합니다.
윌리엄 길버트는 여러가지 실험을 기반으로 하여 [자석에 관하여]라는 책을 만들었는데요.
이 책의 내용 중에 "전기와 자기는 별도로 설명되어야 한다"는 내용이 있는데
그때는 맞는 이론이였을지 몰라도
지금 우리는 전기와 자기는 서로 땔 수 없는 관계라는 것이 알고있죠.
지구가 거대한 자석이라는 것이 증명된 후 여러 물리학자들은 전기에 대한 관심이 점점 더 높아져 갔습니다.
이렇다 할 성과 없이 연구에 연구만 거듭되던 150년이란 시간이 지난후 미국의 벤저민 프랭클린은
1745년에 네델란드 과학자 피에터 반 뮈스헨브록이 만든 전기를 담을 수 있는
라이덴병이 방전하면서 번쩍이는 불빛을 보고 전기에 관심을 갖기 시작합니다.
벤저민 프행클린은 번개는 전기가 방전 할때의 번쩍임과 같은 현상이라 생각하고
유명한 연 날리기 실험으로 번개가 전기라는 사실을 증명합니다.
그리고 실험을 통해 번개는 높고 뽀족한 곳에 먼저 반응하다는 사실을 알고
이런 현상을 이용해 피뢰침을 발명합니다.
1791년 이탈리아 해부학자 루이지 갈바니는 개구리 해부 실험을 진해중에
칼을 개구리 다리에 대려고 하는 순간 죽은 개구리 다리가 반응하며 움직이는 것을 발견합니다.
이런 반응을 기초로 여러가지 실험을 통해
전기는 뇌에서 만들어지는 것이며 이것을 생물전기라고 발표합니다.
이 소식을 들은 이탈리아 물리학자 알렉산드로 볼타는
죽은 개구리가 반응한 것은 개구리를 고정시킨 도체와 실험용 칼이 서로 반응을 일으킨 것으로 추측하고
여러가지 실험을 통해 두가지 서로다른 금속과 전해질로 만든 볼타전지를 발명합니다.
이것은 적은양의 전기를 담는 라이덴병과는 차원이 다른
좀 더 높은 수준의 전기과학실험을 가능하게하는 획기적인 발명이였습니다.
1819년 덴마크 물리학자 외르스테드가 볼타전지를 이용해 전기에 관한 실험을 하고 있는 중에
전류가 흐르는 도선 옆에 우연히 나침반을 두었는데 나침반이 반응하는 것을 보고
전기와 자기는 서로 어떤 관계가 있을 것이다는 것을 알아냅니다.
이 현상은 전기와 자기는 별개의 현상으로 알고 있었던 시대에 엄청난 발견이였습니다.
외르스테드의 우연한 발견으로 전세계 물리학을 연구하던 사람들은
이때 부터 전기와 자기의 관계를 알아내기 위한 연구를 시작합니다.
그로부터 몇년 후 영국의 위대한 물리학자 마이클 패러데이는
실험을 통해 전기가 흐르는 도선 주위에 자기장이 발생한다는 것을 발견합니다.
이것은 전기에너지를 자기장을 이용하여 회전운동으로 전환 시킬 수 있는 전동기의 원리가 되었습니다.
이때 패러데이는 인류의 미래를 바꿔줄 의문을 갖습니다.
"전기가 자기를 만들었다면 자기도 전기를 만들 수 있지 않을까?"
패러데이는 의문을 풀기 위해 끊임없는 실험을 합니다.
그리고 인류의 발전에 큰 획을 긋는 발견을 합니다.
바로 자기를 이용하여 전기를 발생시키는 방법을 찾았낸 것입니다.
우리가 이렇게 전기를 이용하며 고도의 문명생활을 할 수 있는 것은
패러데이의 발견 때문이라고 이야기 해도 과언이 아니다.
하지만 아쉽게도 패러데이는 높은 수준의 교육을 받지 못해 이런 실험에 대한 결과를
수학적으로 설명하지 못했습니다.
1862년 맥스웰은 패러데이의 실험의 결과에 관심을 갖고 오랜시간 연구합니다.
그리고 결국 패러데이의 평생에 걸친 실험의 결과에 마침표를 찍습니다.
패러데이가 발견한 전기가 유도되는 현상을 수학적으로 정리할 수 있게 된것이지요.
이것이 그 유명한 전자유도법칙입니다.
맥스웰은 이 뿐만 아니라 여러가지 전자기적 현상을 수학적으로 정리 하면서 전자기를 통합한
맥스웰의 제 4방정식으로 전자기 현상을 정리합니다.
이때부터 우리는 전기와 자기의 관계 다룬 학문 전자기학을 발전시키고 연구하고 배워오고 있는 것입니다.
전기라는 현상을 인간이 알게 된 것은 기원전 2750년이지만
전기와 자기를 통합한 학문을 본격적으로 배우고 연구한 것은 200년이 되지 않습니다.
200년이란 짧은 시간에 인류의 과학이 이렇게 발전 할 수 있었던 것은
그 전의 많은 물리학자 그리고 과학자들의 인내와 노력이 거름이 되었다고 생각합니다.
위대한 발견자들은 자신들이 이런 위대한 것을 발견 할 수 있을 것이라고 미리 알았을까요?
만약 이 위대한 발견자들이 힘들다고
원하는 결과를 얻지 못했다고 포기 했다면
지금의 세상은 어떤 모습을 하고 있을까요?
저는 위대한 발견자들의 긍정의 의지와 노력과 인내를 존경합니다.
이글을 읽는 분이 전기관련 자격증을 준비하고 계시다면
절대 포기하지 말길 바랍니다.
포기 한다면 자신의 발전된 미래는 절대 보지 못 할 것입니다.
모르는 것은 배우면 됩니다.
오늘 배운 전기자기학의 역사처럼 말이죠^^
오늘 전기자기학의 역사를 알고나서 전기자기학과 좀 친해지셨다는 느낌 받으셨나요?
그럼 지금 당장 전기자기학 책을 펴시고
패러데이를 생각하면서
전자유도법칙에 관한 내용을 확인해 보세요^^
뭔가 좀 새롭게 보이실 겁니다.^^
당신이 전기자격증을 취득하는 날까지
전기관련자격증 취득을 위한 사람들의 모임(전취모)에서 당신을 돕습니다^^
그럼 다음 블로그에서 인사드릴께요^^ 안녕^^