전자와 자기 그리고 앙페르의 오른나사 법칙

원자 내의 전자의 움직임에 따라 서로 강하게 상호작용한다.

모든 물질은 분자로 구성되어 있다. 그리고 분자는 원자핵과 전자로 구성된 원자가 모여 이루어진다. 원자는 중심에 원자핵이 위치하고 그 주변을 전기적 성질을 띄고 있는 전자가 주변을 흐른다. 원자의 중심에 있는 원자핵은 양전하의 성격을 띠고, 주변에 있는 전자는 음전하의 성격을 가진다.

원자의 구조 - 핵 주변을 전자가 돌아다닌다.

머리카락에 플라스틱을 비비면 전자가 이동하면서 한쪽은 양극, 다른 한쪽은 음극을 띄면서 끌어당기는 성질을 보인다. 이렇게 전기는 물질에 고여 정전기로 있을 수도 있지만, 도체로 연결하면 전자가 이동하기도 한다. 이런 흐름이 우리가 에너지로 쓰는 전류다. 이렇듯 전기는 원자와 원자 사이에 전자의 흐름에 의해 구성된다.

전자는 자전하고 핵 주변을 공전하면서 이동한다. 이런 이동은 자기 쌍극자를 만든다.

전기와는 달리 자기는 한 원자 내에서의 구조로 발생한다. 원자 중심에 있는 원자핵이 스스로 돌고, 그 주변을 마치 태양 주변의 지구처럼 전자가 스스로 돌면서 공전하면 전류 고리가 생긴다. 그러면 원자 자체에서 N극과 S극의 성질을 나타내는 자기 쌍극자가 형성된다. 전기는 음전하 또는 양전하가 각각 홀로 존재할 수 있지만 자기는 기초 단위에서부터 N극과 S극이 항상 동시에 존재한다. 이렇듯 전기와 자기는 물질을 이루는 원자 내 전자에 의해 발생하기 때문에 서로 강한 상호 작용을 하게 된다.

전류가 흐르는 도선 가까이 나침반을 두면 나침반의 바늘이 가리키는 방향이 변한다. 프랑스의 과학자 앙페르는 실험을 통해 전류가 흐르는 도선에 생기는 자기장의 방향을 관찰하였다. 앙페르는 전류가 오른손의 엄지손가락 방향으로 흐를 때 자기장은 나머지 네 손가락을 말아쥔 방향으로 형성된다는 것을 밝혔는데, 오른손 엄지를 위로 치켜든다면 나머지 말아 쥔 네 손가락은 반시계방향을 나타내게 된다. 이러한 발견은 앙페르의 오른나사 법칙이라는 이름으로 널리 알려졌다.