[도전! 섭섭박사 실험실] 건전지 없이 전구에 불 켜기

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물질은 눈에 보이지 않는 원자들로 이루어져 있고, 원자에는 (+)전하를 띠는 원자핵과 (-)전하를 띠는 전자가 들어 있어요. 원자가 전자를 잃으면 (+)전하를 띠고, 전자를 더 받으면 (-)전하를 띠어요. 이처럼 원자가 전자를 얻거나 잃은 상태를 ‘이온’이라고 해요.

이온은 물질이 물에 녹거나 산화하면 생겨요. 이온이 들어 있는 용액을 ‘전해질 용액’이라고 하지요. 대표적으로 짠 소금물이나 이온음료가 있어요. 전해질 용액은 전하를 띤 알갱이들이 많기 때문에 전자가 이동하기 쉽고, 전기도 잘 통한답니다.

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전해질 용액만 있다고 해서 전기를 만들어낼 수는 없어요. 전해질 용액에 전자를 흘려 줄 물질이 필요하거든요.

우리가 쓰는 건전지에는 보통 (-)극에 아연판, (+)극에 탄소막대가 들어 있어요. 아연은 산화되면서 전자를 내어놓기 쉬운 금속이에요. 반면 산화되지 않는 탄소막대는 아연에서 나온 전자를 받아들이는 역할을 하지요.

전선으로 (+)극과 (-)극을 연결하면, 아연판에서 전해질 용액으로 흘러나온 전자가 전선을 통과해 탄소막대로 이동해요. 이 과정에서 전기가 흐른답니다.

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제안 독자 : 배준형, 박은혜, 이런 우라늄 쌍화차, david8553

우리가 쓰는 건전지의 시초는 1800년 이탈리아 과학자 볼타가 만든 ‘볼타전지’다. 볼타는 동물이 전기를 만들어낸다는 가설을 검증하기 위해 실험하다가 금속을 혀의 위와 아래에 놓았을 때 전기가 찌릿하고 통한다는 사실을 알아냈다.

이 사실을 바탕으로 볼타는 은판과 아연판, 소금물에 적신 골판지를 겹겹이 쌓아 세계 최초로 전지를 만들었다(오른쪽 사진). 볼타전지에서 은은 구리나 탄소막대와 같은 역할을 한다. 예전 10원짜리 동전(구리)과 새로 나온 10원짜리 동전(알루미늄) 사이에 소금물에 적신 휴지를 넣고 이를 층층이 쌓으면 현대판 볼타전지를 만들 수 있다. 알루미늄 대신 아연판을 이용해도 된다.

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전선을 둘둘 감은 코일 안에 자석을 넣고 위 아래로 흔들면 전선에 전류가 흘러요. 자석의 힘이 미치는 공간인 자기장이 바뀌면서 전선 안의 전자가 움직이기 때문이지요. 이런 현상을 ‘전자기 유도’라고 해요. 실제로 발전기에서 전기를 만들어내는 원리가 바로 전자기 유도랍니다. 긴 코일을 감싼 자석을 빠르게 회전시키며 전류를 흐르게 하는 거지요.

이 외에도 전구를 켜는 방법은 많을 거예요. 자신만의 방법으로 실험하는 모습과 실험 결과를 <어린이과학동아> 홈페이지(kids.dongascience.com)에 올려 주세요. 이번 화에 나온 실험을 직접 해 보아도 좋아요. 멋진 실험 모습을 뽑아 ‘반짝반짝 소개터’에 싣고 선물도 보내 드릴 거예요~.

많이 참여해 주세요!

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글 : 김은영 기자 gomu51@donga.com
사진 : 김은영 기자 gomu51@donga.com
사진 : 게티이미지뱅크 외
어린이과학동아 2016년 08호


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