학문
자석에서 밀어내는 힘과 당기는힘 뭐가 더강한가요
자석에서 밀어내는 힘과 당기는 힘 뭐가 더 강한가요? 그리고 막대자석을 보면 n s인지 플마인지 잇던데 만약 각도가 여러개 뭐 예시로 십자가 모양이나 구형태 자석이라면 어떠한가요? 그리고 n s말고 다른 극이 있나요?
1개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
질문이 여러 갈래라 하나씩 차근차근 짚어드릴게요.
먼저 밀어내는 힘과 당기는 힘 중 뭐가 더 강하냐는 질문인데, 같은 거리에서 같은 자석이라면 두 힘의 크기는 똑같아요. 같은 극끼리 마주 보면 밀어내고 다른 극끼리 마주 보면 당기는데, 그 힘의 세기 자체는 차이가 없어요. 거리가 같고 자석의 세기가 같다면 미는 힘과 당기는 힘은 정확히 대칭이거든요.
다만 실제로 만져보면 당기는 힘이 더 세게 느껴질 때가 있어요. 이건 당기는 힘이 원래 더 강해서가 아니라, 끌어당길 때는 두 자석이 서로 점점 가까워지기 때문이에요. 자석의 힘은 거리가 가까워질수록 급격히 강해지거든요. 그래서 당길 때는 둘이 딱 붙는 순간 엄청나게 세게 느껴지고, 밀어낼 때는 서로 멀어지려 하니까 거리가 벌어지면서 힘이 약해지는 것처럼 느껴지는 거예요. 힘 자체의 크기가 다른 게 아니라 거리 변화 때문에 생기는 착시 같은 거랍니다.
다음으로 자석의 극에 대한 질문이에요. 막대자석에 N과 S라고 적힌 건 자석의 두 극을 뜻해요. N은 북극, S는 남극이에요. 플러스 마이너스로 표시된 것도 같은 의미로 쓰기도 하는데, 정확히는 전지의 플러스 마이너스와 자석의 N S는 다른 개념이에요. 자석은 항상 N극과 S극이 짝을 이뤄요.
그런데 여기서 정말 중요한 사실이 있어요. 자석은 아무리 모양이 복잡해도 N극과 S극, 이 두 극만 존재해요. 십자가 모양이든 구형이든 도넛 모양이든 마찬가지예요. 다만 모양에 따라 극이 어디에 위치하느냐가 달라질 뿐이에요. 막대자석은 양 끝에 극이 하나씩 있지만, 구형 자석이나 특수한 모양은 극의 배치를 다르게 설계할 수 있어요. 예를 들어 냉장고에 붙이는 고무자석은 한 면에 N극과 S극이 줄무늬처럼 여러 번 번갈아 배열돼 있어요. 그래서 한쪽 면만 잘 붙는 거예요. 모양이 복잡해지면 극이 여러 군데 나타날 수는 있지만, 결국 모든 극은 N 아니면 S 둘 중 하나예요.
마지막으로 N S 말고 다른 극이 있냐는 질문인데, 답은 없어요. 자석에는 오직 N극과 S극 두 종류만 있어요. 게다가 더 신기한 건 이 둘을 떼어낼 수가 없다는 거예요. 막대자석을 반으로 자르면 N극만 따로 떨어질 것 같지만, 자르는 순간 잘린 면에 새로운 S극과 N극이 생겨서 양쪽 다 완전한 자석이 돼요. 아무리 잘게 쪼개도 항상 N과 S가 짝으로 나타나거든요. N극만 단독으로 존재하는 자석, 이걸 자기 홀극이라고 부르는데 이론적으로 가능한지 연구는 되고 있지만 아직 한 번도 발견된 적이 없어요. 그러니까 현재까지 우리가 아는 한 자석은 무조건 N극과 S극이 함께 있는 거랍니다.
정리하면 미는 힘과 당기는 힘은 같은 조건에서 크기가 같고, 자석은 모양과 상관없이 N극과 S극 두 극만 가지며, 이 둘은 절대 분리되지 않아요. 모양이 아무리 특이해도 이 원칙은 변하지 않는다는 게 자석의 가장 근본적인 성질이랍니다 :)