【 청년일보 】 우리가 일상생활 속에서 흔히 접할 수 있는 냉장고, TV, 전자레인지, 휴대폰 등 모두 전자제품이다. 전자가 음의 전하를 가지고 있다는 말을 많이 들어봤을 것이다. 그 뜻이 무엇이고 어떤 의미를 지니는지 알아보자.

먼저 '힘'에 대해서 알아보자. '힘'은 두 물체가 서로 상호작용(밀고 당기기)하는 정도를 나타내는 물리량으로, '접촉힘'과 '비접촉힘'이 있다.

접촉힘은 두 물체가 '접촉'해야만 작용하는 힘으로 축구공을 차거나 야구공을 칠 때 작용하는 힘 등이 있다. 비접촉힘이란 두 물체가 떨어져 있어도 작용하는 힘으로, '만유인력'·'전기력'·'자기력' 등이 있다. 여기서 비접촉힘이 미치는 공간을 장(field, 場)이라고 하며 전기력이 미치는 공간은 '전기장', 자기력이 미치는 공간은 '자기장'이라고 한다.

그렇다면 전하란 도대체 무엇일까? 전하(charge)는 전기장에서 물체의 고유성질로 기본 상호작용(전기력)의 원인이 되는 성질이다. 다른 예시로는 중력장에서 물체의 고유성질로 기본 상호작용의 원인이 되는 성질은 질량이다.

그렇다면 전하라는 성질은 어디에 존재할까? 바로 물질을 이루고 있는 기본적인 구성단위인 원자에서 찾아볼 수 있다.

원자의 구조를 살펴보면 중심에는 원자핵이 있고, 원자핵에는 여러 개의 중성자와 양성자가 있다. 여기서 양성자는 양의 전하를 가지고 중성자는 전하를 띄지 않는다.

원자핵의 바깥에는 전자가 원자핵의 주위를 돌고 있는데 음의 전하를 가지고 있다. 평상시에는 양성자가 가진 전하의 크기와 전자가 가진 전자의 크기는 같다.

예를 들면 양성자가 3개 있으면 전자도 3개가 있어 전기적으로 중성을 띄고 있다. 그 중에서 하나의 전자가 탈출해서 자유전자가 되면 원자는 양성자가 3개이고 전자가 2개이니 전기적으로 1개의 양성자가 가진 전하량과 같게 되고 탈출한 자유전자는 1개의 전자가 가진 전하량과 같게 된다.

1개의 전자가 가지는 전하량은 -1.602×〖10〗^(-19)[C]이라고 정의할 수 있고, 1개의 전자가 가진 전하량은 너무 작으니 개수를 늘려서 6.24×〖10〗^18개의 전자가 가진 전하량을 -1[C]이라고 정의할 수 있다. 여기서 숫자 뒤에 붙은 [C]은 단위다.

1960년 도량형총회(General Conference on Weights and Measures)에서 전 세계적으로 단일화된 단위계로 국제단위계(International System of Units, SI단위계)를 채택했다. SI단위계에 포함된 7개의 기본단위에는 ▲m(meter, 길이) ▲kg(kilogram, 질량) ▲s(second, 시간) ▲C(Coulomb, 전하) ▲K(Kelvin, 온도) ▲cd(candela, 밝기) ▲mol(mol, 물질량)이 있다.

물리적인 원리에 따라 기본단위들을 조합해 유도한 단위들을 '유도단위'라고 하며, ▲m^2(넓이) ▲m^3(부피) ▲m/s(속력, 속도) ▲〖m/s〗^2(가속도) ▲〖kg∙m/s〗^2(힘) 등이 있다. 유도단위의 단위가 복잡한 경우에는 간단한 단위기호로 대체해 사용하고, 일반적으로 그 물리량에 대해서 가장 많은 공헌을 한 사람의 이름을 따서 대문자로 사용하며 대괄호 안에 표시한다.

정리해보면 전하의 개념은 전기장에서 물체의 고유성질로 기본 상호작용(전기력)의 원인이 되는 성질이고 단위는 샤를 드 쿨롱(Charles Augustin de Coulomb)의 이름을 따서 [C] Coulomb 이고 6.24×〖10〗^18개의 전자 =-1[C]이라고 정의한다.
 

【 청년서포터즈 6기 이영재 】