전기란??

■전기란?

전기(전, 영: electricity)는 전하의 이동이나 상호작용으로 일어나는 다양한 물리 현상의 총칭. 번개, 정전기 등 일상적인 현상 외에 전자장이나 전자 유도 등 전기공학에 응용되는 현상도 포함한다.

 

●밤 번개

번개는 가장 극적인 전기 현상 중 하나입니다.

에너지원으로서 전기를 이용할 수 있는 범위는 넓다. 교통기관의 동력원, 공기조화, 조명 등 다양한 용도가 있다. 상용전원은 현대사회의 인프라이며 앞으로도 당분간은 그 위치에 머무를 것으로 보인다. 또한 전기공학은 전자공학으로 발전하여 전기통신, 컴퓨터 등이 개발되어 널리 보급되고 있다.

 

▲역사

자세한 내용은 전자기학의 역사 및 전기 공학의 역사를 참조하십시오.

개요

전기에 관한 현상은 예부터 연구되어 왔지만, 과학으로서의 진보를 볼 수 있는 것은 17세기 및 18세기가 되고 나서이다. 그러나 전기를 실용화할 수 있었던 것은 한층 더 나중의 일로, 산업이나 일상생활에서 사용되게 된 것은 19세기 후반이었다. 그 후 급속한 전기기술의 발전으로 산업과 사회가 크게 변화하게 되었다.

 

▲어원

전기를 나타내는 영어 단어 electricity는 그리스어 ηλεκτρον ([elektron], 앰버)에서 유래합니다. 고대 그리스인이 호박을 문지르는 것으로 정전기가 발생하는 것을 발견한 고사에 의한 것으로, 거기에서 고전 라틴어로 electrum 했다.

한편, 한어의 '전기'의 '전'은 번개의 별명이며, 말하자면 '전기'라는 것은 '번개의 소'라는 의미가 된다. 벤자민 프랭클린에 의한 연구는 종종 "번개 정체가 전기임을 발견했다"고 소개되지만, 이 문장은 자의적인 모순을 포함하게 된다. 물론 '전기'라는 한어가 프랭클린 시대 이후 만들어졌기 때문이다.

 

▲고대

고대 전기 연구자 탈레스

전기에 대한 지식이 없었을 무렵에도 전기를 발생시키는 어류의 전기 충격을 알고 있던 사람들이 있었다. 기원전 2750년경의 고대 이집트의 문헌에 그러한 물고기를 「나일강의 뇌신」이라고 하는 기술이 있어, 모든 물고기의 수호신이라고 기록하고 있다. 그러한 어류에 대한 설명은 천 년 이상 후의 고대 그리스, 고대 로마, 이슬람 학자들의 문헌에도 있다. 대 프리니우스와 스크리보니우스 라르그스와 같은 고대 저작자들은 덴키나마즈와 시빌레에이에 의한 감전의 예를 몇 가지 기록하고 있으며, 이들의 전기 쇼크가 도체를 전하는 것을 알고 있었다. 통풍이나 두통 등의 환자를 그러한 전기를 발하는 물고기에 닿게 하는 치료가 이루어진 적도 있다. 번개와 다른 자연계의 전기가 모두 같다는 발견은 중세 이슬람이라고 할 가능성도 있어, 15세기의 아랍어 사전에서 번개를 의미하는 raad라는 말이 시빌레에이도 나타내는 것으로 여겨졌다.

고대 지중해 주변 지역에서는 호박 막대기를 고양이 모피로 문지르면 날개와 같은 가벼운 물건을 끌어들이는 성질이 알려져 있었다. 기원전 600년경 밀레토스의 탈레스는 일련의 정전기에 대한 설명을 남기고 있지만, 그는 호박을 문지르고 생기는 힘은 자력이라고 믿고 있으며, 자철광과 같은 광물이 문지르지 않아도 발휘하는 힘과 같은 것이라고 생각했다. 탈레스가 그것을 자기력이라고 생각한 것은 잘못되었지만, 나중에 전기와 자기는 밀접한 관련이 있음이 밝혀졌습니다. 고대 그리스인들은 호박 버튼이 머리카락과 같은 작은 물건을 끌어당기거나 충분히 오랫동안 호박을 문지르면 불꽃을 건드리는 것도 알고 있었다. 이라크에서 1936년에 발견된, 기원전 250년경의 것으로 여겨지는, 바그다드 전지 되는 것은 갈바니 전지와 닮았다. 바그다드 전지는 파르티아인이 전기 도금을 알고 있던 증거로 하는 설도 있지만, 이것을 단순히 금속 봉에 두루마리를 감아 수납지 안에 묻은 항아리(즉 전지가 아니다)로 하는 설도 있다].

 

▲근세

라이덴 병, Boerhaave 박물관, 라이덴

이탈리아 물리학자 카르다노는 'De Subtilitate'(1550년) 속에서 전기에 의한 힘과 자력을 아마 처음으로 구별했다. 1600년에 영국의 과학자 윌리엄 길버트는, 'De Magnete' 속에서 카르다노의 실적에 대해 상세히 설명, 그리스어 단어 「호박」elektron으로부터 라틴어 단어 electricus를 만들어냈다. electricity라는 영어 단어의 최초 사용은 토마스 브라운의 1646년 저작 'Pseudodoxia Epidemica'에 있다고 한다.

길버트에 이어 1660년에 게리케는 정전 발전기를 발명했다. 로버트 보일은 1675년에 전기에 의한 견인과 반발은 진공에서 작용할 수 있다고 말했다. 스티븐 그레이는 1729년에 물질을 도체와 절연체로 분류했다. 뒤 페는 이후 positive(양), negative(음)라고 불리게 되는, 전기의 2개의 형태를 최초로 동정했다. 대량의 전기 에너지 축전기의 일종인 라이덴 병은 1745년 라이덴 대학에서 뮌센 블루크에 의해 발명되었다. 왓슨 (William Watson)은 라이덴 병에서 실험했으며 1747 년 정전기 방전은 전류와 같다는 것을 발견했습니다.

18세기 중반, 벤자민 프랭클린은 사재를 투입하여 전기 연구를 실시하고, 1752년 6월, 번개를 동반한 폭풍 속 연을 튀긴다는 실험을 실시했다. 이 실험은 번개가 전기임을 보여주고, 이를 바탕으로 피뢰침을 발명하였다. 프랭클린은 종종 양전기 및 음전기 발명의 확립자로 간주된다.

 

▲현대

마이클 패러데이

1773년, 헨리 캐번디쉬는 하전 입자간에 작용하는 힘이 전하의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례하는 것을 실험에서 확인. 1785년 샤를 드 쿨롱이 쿨롱의 법칙으로 공식화되었다.

1791년, 루이지 가르바니는 동물 전기(생체 전기)의 발견을 발표. 신경 세포로부터 근육에 신호를 전달하는 매체가 전기임을 보여주었다 (Garvani Electric). 1800년, 알레산드로 볼타는 아연과 구리를 교대로 거듭한 볼타의 전착을 발명. 그때까지의 정전 발전기보다 안정적으로 동작하는 전원이 되었다.

1820년, 한스 크리스티안 엘스테드가 전자기학의 기초가 되는 전류에 의한 자기 작용을 발견. 앙드레 마리 암페르는 현상을 재현하여 더욱 상세한 연구를 실시했다. 장바티스트 비오와 펠릭스 사바르는 1820년 전류와 그 주위에 형성되는 자기장의 관계를 정식화(비오 사바르의 법칙). 1821년 마이클 패러데이는 그 현상을 응용한 전동기를 발명. 1830년 패러데이와 조셉 헨리가 전자기 유도 현상을 발견. 전기와 자기(와 빛)의 관계를 정식화한 것은 제임스 클락 맥스웰로, 1861년부터 1862년의 논문 On Physical Lines of Force에서 발표했다. 여기에는 윌리엄 톰슨의 1845년 논문이 영향을 주었다.

게오르크 옴은 1827년 옴의 법칙을 포함한 전기 회로의 수학적 분석을 발표했다. 구스타프 키르히호프는 1845년 키르히호프의 법칙을 발견. 이러한 성과를 바탕으로 헬만 폰 헬름홀츠(1853년), 샤를 테브난(1883년, 재발견), 봉수타로(?년)가 전기회로에 관한 전압, 전류, 전원의 사고방식을 확립했다.

이처럼 19세기 전반에 전기연구는 크게 진전되었으나 19세기 후반에는 전기공학이 급속히 발전했다. 니콜라 테슬라는 교류를 응용한 전기 기기(교류 발전기 외)를 발명. 이후 전기의 발전, 송배전에 큰 영향을 미쳤다. 또한, 형광등이나 무선기의 발명도 실시했다. 토마스 에디슨은 축음기, 전구 등을 발명. 예드릭 아뇨슈는 다이나모의 원리를 확립. 조지 웨스팅 하우스는 테슬라의 교류 전동기의 권리를 취득하여 교류 발전·송전 시스템의 확립에 기여했다. 베르너 폰 지멘스도 전기 산업의 발전에 공헌. 알렉산더 그레이엄 벨은 전화를 발명. 전기는 과학적 흥미의 대상에서 제2차 산업혁명의 추진력이 되어 일상생활에 빠뜨릴 수 없는 것으로 변모해 갔다.