전류... 전자기파의 흐름으로 이해하자

전류는 흔히 알고 계시듯 전자의 흐름입니다. 1암페어의 전류는 국제 표준 규격으로는

은을 전기분해해 초당 1가(價)의 은(銀)이온 0.00111807g 을 만들어낼 수 있는 양의 전류

입니다. 그러나 흔히 물리학적으로는 1초에 6.25 * 10^18개의 전자가 흐르는 양을 얘기합니다.

전류는 +극에서 -극으로 흐르는 것으로 우리는 배워왔습니다. 그러나 실제로 전자는 -극에서 +극으로 흐릅니다. 이러한 문제가 발생한 이유는 페러데이가 최초로 전기 이론을 세울때 실제로 미시구조 등에 대한 이해가 없이 임의로 +,-극을 정하고 임의로 전류가 +극에서 -극으로 흐른다고 정의한 데 있습니다. 어떠한 물리적 이유가 있어서가 아니라 관습적으로 쓰이고 있는 것이죠.

보통의 중등 교과서에서는 이러한 설명은 곤란하기 때문에

전류는 +에서 -로 흐르고 전자는 -에서 +로 흐른다

어쩔수 없이 왜곡된 채로
간략히 설명할 뿐입니다.

저는 학생들에게 전류는 전자의 흐름이 아니라 전자기파의 흐름이다... 라고 설명하면 어떨까 하는 생각을 합니다. 실제로 전기 회로에 신호를 보낸다면 신호는 광속으로 움직입니다. 하지만 전자의 움직이는 속도는 전압과 도체의 저항에 따라 다르겠지만 광속과 비교할 수 없을 만큼 매우 느립니다.

1. 하지만 전기신호는 광속으로 이동합니다.

2. 게다가 마침 전자기파는 +극에서 -극으로 이동합니다.

3. 실제로 일을 하는 것도 전자기파입니다.

그런 연유로 도선에서의 전류란

전자가 가속을 받으면서 전자기파를 발산하는 현상

정도로 표현하면 어떨까 하는 제 개인적 의견입니다.

물론 위의 표현들은 교육적 효과를 위한 것으로 엄밀히 말하면 틀린 구석들이 많이 있습니다. 예를 들어 전자기파는 +극에서 -극으로 "이동된다"기보다는 "유도된다" 정도가 맞습니다. 전자기파가 전부 도선을 타고 달리지는 않거든요.하여간 위의 표현들이 미시적 원론적 표현으로 정확하다고 장담하진 않겠습니다.

이러한 의미에서 전류의 실체는 전자기파의 흐름이라 가르치면 어떨까 하는 생각을 합니다. 전자기파는 +에서 -로 광속으로 이동하고 전자는 -에서 +로 이동한다. 전자의 이동량이 많을수록 전자기파의 세기는 강해진다. 이정도로 설명해주면 어떨까요?

물론 아는 몇몇 학생들에게만 이렇게 설명해서는 전혀 소용이 없습니다. 전국적인 교과서에 실리는 정도로도 곤란합니다. 물리학계에서 한국만 세계적으로 왕따를 당할수는 없지요. 전세계적으로 이러한 교과서를 바꾸고자 하는 움직임이 있어야만 하는데 제가 과연 이런 움직임을 이끌어 나갈만한 사람은 아니죠.

그래서 꿈은 원대한데 방법은 없네요... :)