전기는 조명을 켜고 전기 자동차에 동력을 공급하며 심지어 우리의 언어에 스며들게 합니다. 결국 매력은 종종 "불꽃을 느끼는 것"으로 묘사됩니다. 하지만 이 물리적 현상을 일으키는 요인에 대해 얼마나 알고 계십니까?
오늘은 전기에 대한 놀라운 사실 10가지를 살펴보겠습니다.
1. 전기의 발견에 대한 보고는 많이 과장되어있습니다.
전기의 역사를 탐구하면 전기의 발견에 대한 상충되는 보고서를 찾을 수 있습니다. 1750년대 뇌우 속에서 연에 달린 열쇠를 날리던 벤자민 프랭클린 은 원래 전기의 선구자 였습니까? 아니면 기원전 600년에 호박과 깃털로 실험을 하여 처음으로 정전기를 발견한 그리스 철학자 밀레토스의 탈레스였습니까?
더 보기 : [전기과학] 누가 전구를 발명했을까요?
사실 둘 다 아니었습니다. 인용되지 않은 많은 출처에서 Miletus의 Thales가 정전기를 발견했다고 인정하지만 2012년 Journal of Electrostatics 에 발표된 조사그는 실제로 호박이 문지르면 깃털과 같은 가벼운 물체를 끌어당긴다는 사실을 발견했다고 주장한 적이 없음을 발견했습니다. 오히려 그는 무생물도 영혼을 가질 수 있다는 그의 주장을 뒷받침하기 위해 정적을 언급했습니다. 그리고 벤 프랭클린의 연 실험은 과학자들이 전기가 존재한다는 사실을 이미 알아낸 후에 일어났습니다. 프랭클린은 번개가 실제로 전기 방전인지 알아보기 위한 방법으로 연 실험을 제안했지만 역사가들은 그가 직접 실험을 수행했는지 확실하지 않습니다.
실제로 많은 다른 사람들이 수 세기에 걸쳐 다양한 방식으로 전기를 알아냈습니다. BBC 에 따르면 영국 의사 윌리엄 길버트는 1500년대 후반과 1600년대 초반에 자석과 전기를 실험했습니다. 그는 전하를 설명하기 위해 1600년에 "electricus"라는 용어를 만들었습니다. 17세기 영국 과학자이자 신화 파괴자 Thomas Browne은 그의 저서 " Vulgar Errors "에서 수많은 도시 신화를 시험했습니다. "전기"라는 용어는 1682년 사망하기 전에 만들어졌습니다. Ben Franklin과 그의 동시대 사람들은 1700년대에 이 사건에 있었고 1800년까지 이탈리아 발명가 Alessandro Volta는 아연으로 원시 배터리를 만들어 실제로 전기를 생성하는 방법을 알아냈습니다. 1831년 영국의 과학자 마이클 패러데이(Michael Faraday)는 코일 내에서 자석을 회전시켜 전류를 발생시키는 방법을 발견했습니다.
2. 전기는 전자를 움직임일 뿐이다.
전기는 이제 매우 보편적이어서 전기를 가능하게 하는 힘을 쉽게 잊을 수 있습니다. 그렇다면 전기는 왜 존재할까요? 답은 아원자 입자와 관련이 있습니다.
우주에서 물질을 구성하는 원자는 각각 음전하를 띤 전자 구름에 의해 궤도를 도는 핵으로 구성됩니다. 이러한 전자 중 일부는 원자핵에 매우 단단히 결합되어 있는 반면 다른 전자는 자유 행위자에 더 가깝습니다. 미국 에너지 정보국 에 따르면 힘이 가해지면 이러한 전자가 움직일 수 있습니다. 움직이는 전자는 전기입니다.
3. 번개는 태양보다 5배 뜨거운 열을 발생시킵니다.
폭풍 구름에 의해 생성된 정전기에 의해 구동되는 번개는 전기의 힘을 가장 잘 보여주는 것 중 하나입니다 . 영국 기상청 에 따르면, 평균 번개는 엄지손가락의 너비와 길이가 2~3마일(3.2~4.8km)입니다. 번개에 전달된 에너지는 태양 표면보다 5배 더 뜨거운 상상할 수 없는 화씨 54,000도(섭씨 30,000도)까지 공기를 가열합니다. Met에 따르면 이것은 지구 어딘가에서 초당 약 44회 발생합니다.
4. 천둥이 치면 식물에 불꽃이 튄다.
뇌우 동안 식물은 때때로 작은 전기 스파크를 방출하여 폭풍으로 인한 전기장에 반응합니다. 이 스파크는 코로나로 알려진 희미한 푸른 연무를 만들 수 있습니다.
이상하게도 이러한 방전 은 공기의 질에 영향을 미칠 수 있습니다 . Journal of Geophysical Research: Atmospheres에 발표된 2022년 연구에서 연구자들은 코로나가 라디칼이라고 하는 반응성이 높은 화학 물질을 높은 수준으로 생성한다는 사실을 발견했습니다. 라디칼은 전자가 부족하고 주변 원자에서 전자를 훔쳐 주변의 화합물을 변경할 수 있습니다. 이것은 공기에서 일부 유해한 화합물을 제거할 수 있지만 새로운 대기 오염 물질도 생성할 수 있다고 연구원들은 보고했습니다.
5. 뇌는 전구에 전원을 공급할 수 있습니다.
신경 세포는 전기의 작은 펄스에 의해 통신하는데, 이는 화학적 신호에 반응하여 전하를 띤 분자가 세포 안팎으로 흐르도록 하는 신경 세포 막의 변화에 의해 촉발됩니다. 즉, 뇌는 자체적으로 전기를 생성합니다.
뇌에 있는 860억 개의 모든 뉴런이 생성하는 전력은 전력 소모가 적은 전구에 전력을 공급하기에 충분합니다.
6. 전기의 '윙윙' 소리는 전 세계적으로 다르다.
전기는 우리 집과 직장으로 향하는 전류가 교류이기 때문에 윙윙거립니다. 전류는 초당 여러 번 방향을 바꿉니다. 이에 비해 배터리 충전에 자주 사용되는 직류는 한 방향으로만 흐릅니다. 전기 장치 근처에서 들리는 "메인 윙윙거리는 소리"는 실제로 장치 내부의 전자석 진동의 부작용입니다.
교류의 윙윙거리는 소리는 전류 플립플롭의 속도에 따라 달라집니다. 미국, 캐나다 및 일부 남미 국가에서는 전류가 초당 60회 번갈아가며, 나머지 대부분의 국가에서는 초당 50번 번갈아 가며 흐릅니다. 윙윙거리는 소리는 현재 교대 주파수의 약 두 배입니다. , Gary Woods, 텍사스 라이스 대학의 전기 및 컴퓨터 및 공학과 실습 교수는 라이브 사이언스에 말했습니다. 따라서 미국에서는 전기가 120헤르츠에서 윙윙거리거나 B와 B-플랫 사이에서 중간 C보다 2옥타브 아래에서 윙윙거립니다. 유럽에서는 100헤르츠에서 윙윙거리거나 A-플랫과 G 사이에서 중간 C에서 2옥타브 아래에서 윙윙거립니다.
7. 전기 소비량은 계속 증가하고 있습니다.
세상은 전기를 많이 사용합니다. 2019년 현재 전 세계 전력 소비량은 22,848테라와트시입니다. 이를 관점에서 보자면 1테라와트는 1조 와트입니다. 이는 전구의 전체 양입니다.
국제에너지기구(International Energy Agency)에 따르면 산업은 전체의 약 41%를 소비했습니다. 주거용이 약 27%, 상업용 및 공공 서비스용이 약 21%가 그 뒤를 이었습니다. 나머지는 전기 자동차를 포함한 운송 및 기타 용도로 사용되었습니다. 전기 소비는 적어도 1970년대 이후 꾸준히 증가해 왔습니다. 2019년 사용량은 2018년보다 1.8% 증가했습니다. 중국은 전 세계에서 가장 큰 전력 소비국이며 미국과 인도가 그 뒤를 잇고 있습니다.
8. 꿀벌은 전기를 띤다.
꿀벌 떼는 충격적인 영향을 미칠 수 있으며, 단지 침 때문만은 아닙니다. 2022년 10월 iScience 저널에 발표된 연구에 따르면 꿀벌 떼는 뇌우에 의해 생성된 것과 유사한 전기장을 생성할 수 있습니다 .
꿀벌은 식물 표면과 공기를 끊임없이 문지르며 그들의 작은 날개는 초당 수백 번 뛰고 있습니다. 그 결과 쉽게 정전기를 발생시킬 수 있습니다. 과학자들은 떼가 날아가면서 벌집 근처의 전하를 측정하기 전까지는 이 정전기가 작은 규모라고 생각했습니다. 그들은 꿀벌이 미터당 100볼트, 때로는 미터당 최대 1,000볼트의 전위 기울기를 생성할 수 있음을 발견했습니다. 이는 일반적인 폭풍 구름에서 발견되는 기울기보다 8배 더 큽니다. 생물학적으로 생성된 이러한 기울기는 대기 먼지 및 기타 미세 오염 물질의 움직임에 영향을 미칠 수 있다고 연구원들은 보고했습니다.
9. 일부 박테리아는 전기를 내뿜습니다.
해저 깊숙한 곳과 땅속 깊은 곳에서 Geobacter 속의 박테리아 는 작은 스노클을 내보내고 전기를 내뿜습니다. 이 박테리아가 산소에 접근할 수 없다는 사실 때문에 필요한 이상한 트릭입니다. 대사 활동은 과도한 전자를 생성합니다. 유산소 생활을 하는 인간과 다른 유기체는 산소를 사용하여 이러한 여분의 전자에 결합하고 신체에서 제거합니다. 그러나 혐기성 유기체(산소를 사용하지 않는 유기체)는 그런 사치를 누리지 못합니다.
그래서 Geobacter 종은 인간의 머리카락보다 100,000배 더 얇은 스노클을 보내어 전자를 자신과 주변 환경으로 밀어냅니다. 2021년 연구원들은 이 작은 전선이 사이토크롬이라는 단백질로 만들어졌다는 사실을 발견했습니다 . Geobacter 의 콜로니는 전기 장치에 전원을 공급하는 데에도 사용할 수 있지만 박테리아는 전기를 많이 만들지 않기 때문에 장치가 작아야 합니다.
10. 다이아몬드가 형성되려면 약간의 전기 충격이 필요합니다.
다이아몬드는 소녀의 가장 친한 친구일 수 있지만 전기는 다이아몬드의 가장 친한 친구입니다. 과학자들은 2021년 에 지구의 맨틀 깊숙이 형성되는 다이아몬드가 형성되기 위해 약간의 전기적 도움이 필요하다고 보고했습니다 . Science Advances 저널에 발표된 연구에 따르면 탄소는 약 1볼트의 작은 충격 없이는 반짝이는 블링블링으로 변하지 않는 것으로 나타났습니다.
이것은 아마도 녹은 암석과 다른 유체가 전하를 전도할 수 있는 맨틀에서 많은 문제를 나타내지 않을 것입니다. 가정용 배터리보다 약한 작은 전기장은 다이아몬드를 형성하는 결정화 과정을 시작하기 위해 추가 전자를 제공할 가능성이 높습니다.
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