요즘 사람들은 전기가 무엇인지 잘 알아요. 또 전기를 이용해 많은 일을 하지요. 하지만 옛 이집트 사람들은 전기메기의 충격이 전기라는 사실을 몰랐어요. 그때는 전기라는 말조차 없었지요. 옛 이집트 사람들에게는 전기메기의 충격이 설명할 수 없는 놀라운 자연 현상의 하나일 뿐이었어요.
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자석을 이용해서 보통의 쇠붙이도 자석으로 만들 수 있어요. 자석으로 쇠붙이를 한 방향으로 여러 번 문지르는 거예요. 옛 중국의 송나라(960년~1279년) 사람들은 이 기술을 이용해 훨씬 더 효율적인 지남철을 만들었어요. 먼저 쇠붙이를 갈아 쇠바늘을 만든 다음 쇠바늘을 자철석으로 문질러 자석 바늘을 만들었지요. 자석 바늘을 나뭇잎에 올려놓고 물에 띄우면 자석 바늘은 빙그르르 돌다 남북 방향으로 늘어선 채 멈췄어요.
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물질 사이에 일어나는 화학 변화를 ‘화학 반응’이라고 해요. 구리판과 아연판은 소금물과 만나 화학 반응을 일으키는데 그 결과 구리판과 아연판은 각각 (+)극과 (-)극이 된답니다. 화학 반응을 이용해 전류를 만드는 장치를 ‘전지’라고 해요. 1800년에 볼타가 만든 전지를 흔히 ‘볼타 전지’라고 해요. 요즘의 전지도 재료만 다를 뿐 원리는 볼타 전지와 같아요. 전압을 나타내는 단위 V(볼트)는 전지를 처음 발명한 볼타의 이름에서 유래했어요. 텔레비전이나 선풍기 리모컨에 쓰는 전지의 전압은 1.5V이고, 가정용 전기의 전압은 220V예요.
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자기력선이 변한다는 것은 자기장이 변한다는 뜻이에요. 패러데이가 발견한 것은 결국 변하는 자기장 안의 도선에 전류가 흐르는 현상이에요. 패러데이가 발견한 이 현상을 ‘전자기 유도’라고 해요.
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전하 주변에는 전기장이 펼쳐 있어요. 전하가 멈춰 있으면 전기장도 변하지 않지요. 마치 고요한 수면 같아요. 전하가 가속 운동을 하면 사정이 달라져요. 가속 운동이란 속도나 방향이 바뀌는 움직임이에요. 전 선에서 흐르는 전류의 방향이 앞뒤로 계속 바뀌는 것도 가속 운동이에요. 전류의 방향이 바뀐다는 것은 전하의 방향이 바뀐다는 뜻이니까요.
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러더퍼드의 원자 모형에 따르면 원자는 한 덩어리가 아니에요. 원자의 중심에는 양전하를 띤 원자핵이 있고 전자는 원자핵 둘레를 돌고 있어요. 나중에 러더퍼드는 원자핵이 양전하를 띤 새로운 입자로 이루어져 있다는 사실을 밝혔어요. 그 새로운 입자가 바로 ‘양성자’예요.
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원자는 원자핵과 그 둘레를 도는 전자로 이루어져 있어요. 음전하를 띤 전자가 원자핵 둘레를 회전한다는 건 원자핵 둘레를 따라 전류가 흐른다는 뜻이에요. 코일에 전류가 흐르면 자기장이 생기듯이 전자가 원자핵 둘레를 회전할 때도 자기장이 생기지요. 그 결과 원자 하나하나는 작은 자석이 된답니다.
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양자 역학에 따르면 빛은 파동이지만 입자이기도 해요. 전자는 입자이지만 파동이기도 하지요. 양자 역학에서는 광자(빛의 입자)나 전자 같은 물질의 가장 작은 단위를 ‘양자’라고 부르는데 양자는 이전의 물리학으로 설명할 수 없는 신비로운 성질을 가지고 있어요. 양자 시대는 양자의 특성을 활용해 정보를 처리하고 통신하는 시대예요.