배터리와 전자기

실험을 해 봅시다 두 개의 금속, 구리와 아연이 있습니다 이를 전도체인 선에 연결하고 금속을 전해질에 넣습니다 이건 식초입니다 방울이 아연에는 맺히는데 구리에는 맺히지 않습니다 이렇게 보면 두 금속은 달라 보입니다 그리고 금속을 연결하는 두 선을 연결하면 변화가 일어납니다 구리에 방울이 생기기 시작하죠 마치 무언가 선을 통해 아연에서 끌여당겨지고 그것이 구리쪽에서 반응을 일으키는 것 같아 보입니다 사실 이건 전하의 흐름입니다 아연에서 전자가 나오고 전도체인 선을 통해 구리로 전달되는 겁니다 이 흐름을 전하의 불균형 혹은 두 금속간 전자의 압력이라고 생각해 봅시다 정전기 실험에서 보았던 순간적인 방전과 연결지어 볼 수도 있습니다 18세기가 끝날 즈음 알레산드로 볼타는 이 현상을 연구하고 있었습니다 볼타는 이 병들을 연결하면 전하의 흐름이 증폭된다는 것을 발견했습니다 1800년대에 들어 볼타는 필요 이상의 전해질이 있는 병을 제거해 이를 더 간단히 만듭니다 볼타는 동전 같은 여러 개의 작은 구리판과 같은 수의 아연판 그리고 물을 흡수하는 동그란 스펀지를 준비했습니다 구리판과 아연판을 항상 같은 순서로 쌓고 두 판 사이에는 젖은 스펀지를 넣었습니다 그리고 이를 쓰러지지 않을 때까지 쌓았습니다 이를 볼타 파일이라고 하는데 역사상 최초로 지속적인 전하의 흐름 바로 전류를 제공한 배터리입니다 판이 더 많을 수록 양쪽 끝에서 더 큰 전하의 압력이 생겼습니다 전하의 압력은 전압이라고 하는데 알레산드로 볼타의 이름을 따서 볼트라는 단위를 씁니다 양극이 서로 다으면 충격이 여러 번 일어났습니다 처음엔 전류가 조그만 스파크와 방울이외에 소통수단으로 사용될 수 있다는 것이 분명하지 않았습니다 문자를 방울들의 유무로 나태나고자 한 적도 있습니다 그 방법을 사용한 방울 전신은 각 알파벳에 대응하는 26개의 회로가 있었습니다 이 전신은 전류를 제공하는 배터리가 방울이 생성되는 극을 담는 병과 떨어져 있을 수 있다는 사실을 이용했습니다 창의적이긴 하지만 다루기 힘든 이 방법은 실생활에는 적용되지 않았습니다 1819년에 시연된 실험이 모든걸 한순간에 뒤바꿨습니다 단지 나침판 주위에 선을 놓고 배터리에 선을 연결하면 나침판과의 접촉이 없어도 선을 연결하는 순간 바늘이 돌아갔습니다 오직 가능한 설명은 전류를 통과시키는 선이 일시적인 자기장을 형성한다는 것이었습니다 그리고 이 사실은 자기장의 방향을 찾으려는 테스트로 이어졌습니다 처음에는 자기장이 전류를 따라 선의 방향으로 생기거나 열처럼 선 바깥으로 내뿜어진다고 생각했습니다 결국 자기장은 선과 직각으로 동그랗게 생긴다는 추론을 했고 따라서 선으로 원을 만들면 자기장은 원 중심을 통과해 밖을 둘러쌉니다 이것은 전류를 탐지하고 측정하는 검류계의 발명으로 이어졌습니다 검류계는 단지 중간에 나침판이 있는 코일입니다 코일에 전류를 가하면 자기장은 코일 중간을 통과해 바깥을 둘러쌉니다 따라서 바늘은 항상 힘의 방향에 대해 직각을 가리키고 힘이 클수록 바늘이 더 많이 움직이게 됩니다 1824년 윌리엄 스터전은 이 자기장을 더 크게 만드는 법을 보여주었습니다 코일을 못 같은 쇠에 감는 것만으로 자기력을 증폭시킬 수 있었습니다 쇠는 자기장의 생성을 돕는데 효과적인 물체입니다 이 성질을 도자성이라 합니다 또한 선을 많이 감을수록 자기장의 힘이 몇 천배 증폭됩니다 이는 전자석이라 합니다 이를 이용해 멀리 떨어진 곳에서 전류를 사용해 충분한 정확성과 힘으로 바늘을 움직이는 자기장을 만들 수 있었습니다 긴 선과 센 배터리만 있다면 말입니다 이 시점은 정보에 대한 지식의 초창기였습니다 사람들은 정보를 메시지를 통해 메시지 안의 문자의 수로 생각했습니다 따라서 목적은 간단했습니다 누가 가장 빠르게 문자를 전송할 수 있는가? 그렇기 때문에 가장 빠른 시스템을 가진 사람은 보내는 사람의 문자당 비용을 줄일 수 있었습니다 누구든지 이것을 먼저 실현하는 사람에게는 노다지가 기다리고 있었습니다