자석은 어떻게 발견된 걸까?

 

자석 : 자성을 띄는 물체

 

자석은 철 성분을 끓어 당기는 특성을 가진 물집입니다. 자석에 대해서 모르는 분들은 없으실 거예요. 어렸을 때는 자석을 철 구조물에 붙여이면서 놓기도 했으니까요. 우리 여행 가면 그 지역의 혹은 나라의 특성으로 디자인한 예쁜 자석들이 많죠 저도 기념품으로 사 와서 냉장고 한벽에 다 붙여 놨었는데요. 자성은 전기와도 많은 관계가 있습니다. 

 

자석의 발견 

이미지 출처 : 디라이브러리

 

자석이 발견된 것은 여러가지 설이 있습니다. 그중에 하나는 마그네시아라는 지역에서 자성을 띄는 광물이 많이 발견되어 그 광물을 지역 이름을 따서 마그넷이라는 명명 되었다고 합니다. 자석을 본격적으로 사용되었다고 보는 기록은 기원전 3세기경 중국에서 자광철의 부족한 자성을 각종 혼합물질을 사용해 보강해 활용하기 시작했다고 합니다. 그렇게 만들어진 것이 나침반입니다. 지구는 자기장이 흐릅니다. 자석으로 만든 나침반은 지구의 자기장에 영향을 받아 방향을 확인할 수 있게 됩니다. 나침반의 발명은 인류의 역사를 바꿔 놓았습니다. 신대륙을 발견하고 새로운 세계로 안전하게 갈 수 있는 길잡이가 되어 주기 때문입니다.

 

 

 

자석은 다들 알고 계시듯이 각각 다른 위치에 우리가 주위에서 흔히 보는 자석은 영구자석으로 외부 자기장이 없이도 자기 현상을 나타내는 자성을 지닌 물질입니다. 영구자석은 강자성 물질로 만들어집니다. 대표적인 강자성 물질에는 철, 코발트, 니켈 등 전이금속과 네오디뮴, 가돌리늄 등 희토류 물질이 있습니다. 자연에서 얻어진 강자성 물질은 보통의 경우 자기를 띠지 않는데 이 강자성체에 외부 자기장을 걸어주면 자기장 방향으로 자기화됩니다.

이것은 마치 나침반의 바늘이 자기장 안에서 일정한 방향을 가리키며 배열하는 것과 유사하게 강자성체 내부의 자기모멘트들이 일정한 방향으로 정렬하기 때문입니다. 강자성 물질은 이 외부 자기장을 제거해도 자기모멘트들의 방향이 완전히 초기화되지 않고 정렬된 채로 남아있어서 자성을 잃지 않는 특징을 갖는 물질입니다. 이렇게 만들어진 자석을 영구자석이라고 부릅니다.

 

 

자석은 형태에 따라서 막대자석, 말굽자석, 고리자석 등이 있습니다. 지구도 하나의 커다란 자석과 같이 주위에 지자기장을 형성하는데 이때 나침반 바늘 중 지구 북극을 가리키는 쪽을 자기 N극, 남극을 가리키는 쪽을 자기 S극이라고 하고 이 둘을 자극(magnetic pole)이라고 부릅니다.

 

 

자석은 같은 극끼리는 밀어 내고 다른 극끼리는 잡아당기는 성질이 있습니다. 끌어당기는 힘을 ‘인력’, 밀어 내는 힘을 ‘척력’이라고 합니다. 이러한 인력과 척력의 크기는 거리가 멀어질수록 약해집니다. 자석은 둘로 잘라도 각각 자석의 성질을 유지하는 특징이 있습니다.

 

자석으로 전기를 만든다? 

 

전기가 흐를때 자기장이 생성이 됩니다. 자석에도 자기장이 생성이 되죠. 전원장치가 없는 전선과 검류기, 전선코일로 구성된 회로에 자석을 넣었다 뺐다 하면 자기장의 세기가 변화하면서 코일의 양 끝단에 각 양의 전하와 음의 전하가 축적되고 분리된 전하는 코일의 양 끝단에 전압이 발생합니다. 발전소에서도 이런 현상을 사용해 전기를 생산하고 있습니다. 이렇게 국민이 사용할 수 있을 정도로 전기를 생산하려면 강력한 영구자석으로 전기를 생산해 냅니다.