자석에는 N극과 S극이 왜 있어요?자석과 철의 숨바꼭질
N극과 S극, 자석과 나침반
아이들을 약 3살이 지나면 숨바꼭질을 좋아하게 된다. 무엇인가를 찾아가는 보물찾기와 같은 기분이 드는 것일까. 우리 아이들 역시 아빠, 엄마와 함께 하는 숨바꼭질을 굉장히 좋아했다. 우성이와 승희도 3~4살부터 아빠 엄마와 함께 집 안에서 숨고 찾고 하면서 즐겁고 신나는 시간을 보내곤 했다. 사람을 찾는 숨바꼭질도 재미있지만, 어떤 물건을 찾는 보물찾기 같은 것도 집에서 아이들과 함께 해보면 재미있고 즐겁게 지낸다.
우성이 7살, 집에서 자석으로 쇠를 찾기 놀이를 했던 기억이 있다. 냉장고에 아이들과 우리가족 사진을 붙여 놓는다. 이때 동그란 자석을 사용해서 사진을 붙여 놓는데, 우성이는 이 자석을 가지고 놀기를 한창 좋아했었다. 때론 자석을 떼었다 붙이고 클립과 같은 쇠를 자석에 붙여보기도 하면서 놀았었다. 이때 내 머릿속에는 자석으로 집에 있는 쇠를 한번 찾아보자는 놀이 아이템이 떠올랐다.
우성이는 자석에 철을 모아서 냉장고에 붙여놓고 놀이를 한다.왜 자석에는 N극과 S극이 있어요?
“우성아. 자석은 어떤 것을 끌어당겨요?”
“쇠를 끌어당겨요.”
“그럼 집에 숨어있는 쇠를 한번 찾아볼까요?”
“네, 아빠 제가 잘 찾을 수 있어요.”
우성이는 자석을 들고 문고리와 경첩과 나사, 화장실에서, 방안에서, 주방에서 열심히 자석으로 쇠를 찾고 다녔다. 쇠를 찾으면 흥분된 말투로 ‘아빠 빨리 와서 보세요.’라고 말했다.
그 후로도 우성이는 냉장고에 붙은 자석을 떼어서 붙였다 떼었다 하면서 가지고 놀았다. 어느 날, 내게 와서 신기한 것을 찾았다고 하면서 자석을 손바닥 위와 아래에 놓는 것이었다. 그리고 손바닥을 뒤집으면서, “제 손바닥에 붙은 두 개의 자석이 두꺼운 손을 뚫고 서로 붙어있어요.”라고 말하면서 흥분을 감추지 못했다.
이때, 나는 아이에게 질문했다.
“두개의 자석이 어떻게 두꺼운 우성이 손바닥에서 같이 붙어있을까요?”
“자석의 힘이 세서 그런가 봐요. 이 자석이 서로 붙어있으면 제가 떼기가 조금 힘들더라고요.”
“자석에는 N극과 S극이 있는 것 알죠?”
“네. 한쪽은 N극이고 반대쪽은 S극이에요. 지구도 북쪽은 N극, 남쪽은 S극을 가지고 있잖아요. 아빠, 지구도 자석과 같이 큰 자석이라고 생각할 수 있을 것 같아요.”
아이와 함께 N,S극에 대해서 이야기 중에...나는 순간 멈칫하면서 아이에게 되물었다.
“우성아 북쪽은 S극 아니에요?”
“아빠, 북쪽이니깐 North N극이 아닌가요?.”
이때 나도 갑자기 헷갈렸다. 북극이 N극을 띄는 것이 아닌지 잠시 생각해봤다. 나침반은 북극은 N극 남쪽은 S극으로 표시돼 있으니 북극이 S극이 맞았다. 그리고 우성이게 다시 설명을 해주었다.
“우성아 북극은 S극을 띄는데, 헷갈릴 수 있을 것 같아요. 나침반을 처음 발견한 사람이 정한 것을 관습적으로 사용하면서 정해진 것인데요. 나침반을 처음 발견했을 때, 북쪽을 가리키는 방향을 N극(North)이라고 정하고, 남쪽을 가리키는 방향을 S극(South)으로 정해진데서 유래해요.”
“N극은 S극을 끌어당기고, S극은 N극을 끌어당기기 때문에 북극은 S극이 되잖아요.”
“아빠, 그냥 북극을 N극으로 정했으면 좀 편했을 것 같아요.”
우성이는 또 자석이 왜 철만을 끌어당기는 것을 궁금해했다. 나도 내가 알고 있는 지식을 최대한 동원해서 알려주고자 했다.
“자석은 철을 끌어당기는 힘인 자성을 가지고 있어요. 철 뿐만 아니라 니켈 같은 금속도 자성을 띠는데 이런 것은 강자성체라고 말해요. 강한 자성을 가지는 물체라는 뜻이죠.”
그리고 알루미늄 캔과 동전에 자석을 붙여보라고 하면서, “알루미늄과 같은 것은 자석이 붙지 않는 것은 비자성체라고 말해요. 자성을 가지지 않는 물체라는 뜻이에요.”
“아빠, 그러면 왜 자성을 띄는데요?”
음…, 자성을 왜 띠냐는 물음에 나는 잠깐 머릿속이 멍해졌다. 어떻게 설명을 해줘야 할지 고민을 하다가 입을 열었다. 그리고 종이를 한 장 집어서 우성이 머리를 문지르면서 머리카락이 쭈뼛쭈뼛 서면서 종이에 달라붙는 현상을 보여주었다.
“종이를 머리카락에 문지르면 어떤 현상이 생겨요?”
“문지르니깐 정전기가 생겨요.”
“마찰에 의해서 정전기가 생기고 머리카락이 종이에 붙는 것처럼 자석도 좀 전에 말한 강한 자성을 가지게 돼요. 자석은 정전기를 만들지 않아도 스스로 철을 끌어당기는 힘을 가지고 있어요.”
사실 과학적으로 완벽하게 설명하는 것에 한계가 있었다. 그래도 최대한 아이가 알아들을 수 있을 정도로 설명해주었다. 최대한 정확하게 설명을 해주고 싶은 마음을 가지고 있지만 우성의 질문이 예측되지 않기 때문에 사실 준비를 할 수도 없는 노릇이다. 내가 알고 있는 지식을 최대한 활용해서 우선 설명을 해주고 나중에 자세한 정보를 찾아보고 다시 아이와 자성에 관해서 이야기했다.
나침반■지식탐구 심화
나침반의 역사
나침반은 남북을 가리키는 자성을 이용해서 동서남북 방위를 알려주는 장치이다. 영어로는 Compass라고 하는데, 원을 방위로 나눈다는 뜻이다. 나침반은 항해도구로 매우 중요하게 사용이 되었는데 누가 언제 발명을 했는지 정확하게 알려진 것은 없다. 일반적으로 세계 3대 발명품인 종이, 화약, 나침반을 중국에서 발명되었다고 전해지고 있다.
서양에서 나침반을 사용한 기록은 13세기 이후이며, 중국에서 아랍, 유럽으로 전해진 것으로 추정된다. 처음에는 천연자석을 나침반으로 사용을 했다고 한다. 오늘날과 비슷한 형태의 나침반은 14세기에 등장했다고 한다.
자침과 방위표를 하나로 통합한 것은 14경에 이탈리아에서 제작되었고, 지금과 같은 모양의 나침반은 19세기 후반 영국의 물리학자 톰슨(William Thomson, 1824-1907)이 만들었다.
16세기 영국의 물리학자 윌리엄 길버트(William Gilbert, 1544년 ~ 1603년)는 나침반이 남북을 가리키는 이유를 처음으로 설명하였다.
자석에 관한 전설
자석은 중국에서 B.C. 2600년경 중국 오제(五帝)의 한 사람인 황제(黃帝)가 자석을 이용해 만든 지남차 (指南車, 차의 방향을 바꿔도 차에 매달린 인형의 팔이 항상 남쪽을 가리키는 데서 유래함)를 만들었다고 한다.
영어는 Magnet이라고 한다. 자석이 산출된 그리스의 마그네시아(Magnesia)에서 유래한다. Magnus라는 양치기가 쇠가 붙은 지팡이를 끌어당기는 이상한 바위를 발견했다고 전해진다. 이 돌을 실에 매달아 놓으면 항상 같은 방향으로 향했다고 한다. 그리고 그 암석은 Magnetite라 불리는 철광석의 한 종류이고, 끌어당기는 힘이 Magnetism이라고 불렸다.
천연 자석이 이용되기 시작한 것은 공중에 이것을 매달았더니 한쪽 끝이 항상 북쪽을 가리킨다는 사실이 발견된 다음부터이다. 이렇게 줄로 메달아 놓은 마그네타이트(Magnetite)는 안내하는 돌이란 뜻인 로드스톤(Loadstone)이라 불렸다.
<부모 지식 탐구 at home> 매거진은 집과 일상에서 직접 경험한 아이의 호기심과 궁금증에 아빠가 대답하면서 답을 찾아가는 대화와 그에 대한 부모가 알아야 할 지식 등을 담고자 한다. 부모가 모든것을 알아야만 지적 대화를 할 수 있는 것이 아닌 아이와 함께 찾고 배우면서 알아가면서 지적 호기심을 채워가는 방법을 알리고자 글을 쓴다.
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