차근 차근 따라해봅시다.
 

    준비물:

    실험 과정:

 
 
 
 
 
  왜 그럴까 생각해봅시다.
 

1.

클립이 자석에 붙었다면 클립과 자석 사이에는 서로 끌어당기는 인력이 있나요, 서로 밀어내는 반발력이 있나요?

 

2.

자석과 클립 사이의 인력은 자석과 클립이 서로 닿아 있을 때에만 생기나요? 이 실험의 어떤 관찰로부터 그 사실을 알 수 있나요?

 

3.

자석과 클립 사이의 인력의 크기는 자석과 클립 사이의 거리에 따라 어떻게 달라질까요? 이 실험의 어떤 관찰로부터 그 사실을 알 수 있나요?

 

4.

자석의 힘은 종이를 뚫고 작용하나요? 이 실험의 어떤 관찰로부터 그 사실을 알 수 있나요?

 
 
 
     
  한번 더 정리해봅시다.
 
 

 

클립 가까이 자석을 가져가면 클립들이 자석에 붙습니다. 자석의 모든 부분에 붙을까요, 아니면 특정한 부분에 붙을까요? 아래의 동영상을 관찰해보세요.

 

 

동영상에서 본 것처럼 클립들은 자석의 특정 부분에 붙습니다. 막대자석의 경우 양쪽 끝입니다. 이렇게 클립이 붙는 부분을 자석의 극(또는 자극)이라고 합니다.

막대 자석의 양끝은 서로 다른 성질을 갖습니다. 아래의 동영상에서 두 자석의 극들끼리 가까이 하면 어떤 일이 일어나는지 관찰해봅시다.

 

 

두 자석의 같은 극끼리는 서로 밀어내는 반발력을 작용하고, 서로 다른 극끼리는 끌어당기는 인력을 작용합니다. 자석 사이에 작용하는 힘을 자기력이라고 합니다.

 

 

그런데 왜 막대자석의 극은 양쪽 끝에 있을까요? 막대자석과 같은 자석 안의 모습은 아주 아주 아주 작은 자석들이 나란히 한 방향으로 질서 정연하게 배열해 있는 것과 비슷합니다.

 

 

이렇게 나란히 한 방향으로 배열해 있으면 맨 바깥쪽 외에는 모두 S극과 N극이 서로 마주보고 있게 됩니다. 그러면 S극의 기운과 N극의 성질이 상쇄되어 자석의 성질이 사라집니다. 그래서 막대자석은 양끝에 클립과 같은 물체들이 붙고, 그 부분을 자석의 극(N극과 S극)이라고 합니다.

 

 

따라서 모든 자석은 한쪽면이 N극이면 그 반대쪽 면이 S극이 됩니다. 이렇게 항상 자석인 물체를 특별히 영구자석이라고 부르기도 합니다. 그렇게 부르는 이유는 자석 안의 아주아주아주 작은 자석의 질서정연한 배열을 흩어놓을 만한 큰 힘이 있기 전까지는 자석의 성질이 계속 남아 있기 때문입니다.

 

만약 다음과 같은 일이 벌어진다면 막대자석은 어떻게 될까요?

 

 

두 동강난 막대자석은 각각 N극만 가진 자석, S극만 가진 자석이 되었을까요? 그렇지 않습니다. 각각은 다시 N극과 S극을 모두 가진 완전한 자석이 됩니다. 왜 그러냐구요?

그것은 이미 말한 것처럼 막대자석이 아주아주 작은 자석들로 이루어져 있기 때문입니다. 자석의 중간이 잘라지더라도 잘라진 조각의 한쪽 끝은 N극이, 다른 쪽은 S극이 되기 때문입니다.

 

 

그런데 자석에 클립을 붙일 때 자석과 클립이 서로 닿기도 전에 끌립이 딸려와 붙습니다. 두 자석이 서로 밀어내거나 끌어당길 때에도 마찬가지입니다. 두 개의 자석을 한 손에 나하씩 들고 가까이 하면 어느 정도 가까워졌을 때 서로 밀어내거나 끌어당기는 것을 느낄 수 있습니다. 왜 그럴까요?

그것은 저속이 주위까지 힘을 미치기 때문입니다. 이렇게 자석의 힘이 미치는 공간을 자기장이라고 합니다. 두 자석이 만나지 않아도 자기장이 만나면 서로 힘을 작용합니다.

 

 

 

자석 주변에 자석이 어떻게 힘을 발휘하는지는 자석 주변에 아주 작은 나침반을 여러 개 놓아보면 눈으로 볼 수 있습니다. 나침반의 N 극은 자석의 S 극이 끄는 방향으로 향하고, 나침반의 S 극은 자석의 N 극이 끄는 방향으로 향합니다.

 

 

자석의 자기력은 자석으로부터 멀리 갈수록 작아집니다. 그리고 이 자기력은 종이와 같은 물체를 통해서도 작용합니다.

 

  

 

 

 

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