제3권: 전자기학 — 전기, 자기, 빛

Chapter 1: 전기의 세계

1. 전하와 전기력

1-2. 쿨롱의 법칙 — 전하 사이의 힘

얼마나 강하게? — 숫자가 필요하다

지난 절에서 우리는 전하가 무엇인지, 그리고 같은 전하끼리는 밀어내고 다른 전하끼리는 끌어당긴다는 사실을 배웠다. 이것만으로도 전기적 세계의 문이 열렸다.

하지만 물리학자는 "끌어당긴다"나 "밀어낸다"는 말만으로는 만족하지 않는다. 진짜 물리학은 **"얼마나?"**라는 질문에서 시작된다.

잠깐 상상해 보자. 만약 뉴턴이 "사과가 떨어진다"에서 멈추었다면 어떻게 되었을까? "사과는 떨어진다. 달도 떨어진다. 끝." — 이것만으로는 달의 궤도를 계산할 수도, 인공위성을 쏘아 올릴 수도, GPS를 설계할 수도 없었을 것이다. 뉴턴이 위대한 것은 중력이 얼마나 강한지, 즉 거리와 질량에 따라 중력이 어떤 규칙으로 변하는지를 정확히 밝혔기 때문이다.

전기력도 마찬가지다.

풍선 두 개를 머리에 문질러 대전시킨 후, 실에 매달아 가까이 놓으면 서로 밀어내며 벌어진다. 여기서 질문:

• 풍선을 더 가까이 놓으면 더 세게 밀어낼까, 더 약하게 밀어낼까?
• 풍선에 전하를 두 배 더 많이 옮기면 힘은 어떻게 될까?
• 전기력은 거리에 따라 어떤 규칙으로 변하는가?

이 질문들에 정확한 숫자로 답할 수 있어야, 비로소 번개가 치는 조건을 예측하고, 전자 회로를 설계하고, 입자 가속기를 만들 수 있다. 전기의 세계를 정복하려면 전기력의 정량적 법칙이 필요하다.

이 법칙을 발견한 사람이 바로 프랑스의 물리학자 샤를-오귀스탱 드 쿨롱(Charles-Augustin de Coulomb)이다.