이 우주의 모든 물질은 기본적으로 다음과 같은 구성 요소로 이루어져 있습니다. 원자원자는 양성자, 중성자, 전자로 구성됩니다. 양성자는 양전하를 띠고, 전자는 음전하를 띠며, 중성자는 전하를 띠지 않습니다. 원자는 일정 수의 전자, 양성자, 중성자를 포함합니다. 전자의 수와 양성자의 수가 같으면 원자의 전체 전하는 0이 됩니다. 이러한 원자는 전기적으로 중성입니다. 전자의 수가 양성자의 수보다 많으면 전자가 과잉되어 음전하를 띠게 됩니다. 반대로 전자의 수가 양성자의 수보다 많으면 양성자가 과잉되어 양전하를 띠게 됩니다.
모든 물질은 기본적으로 원자로 구성되어 있습니다. 따라서 물체를 구성하는 원자의 전자 수와 양성자 수가 같으면 그 물체는 전하를 띠지 않거나 중성입니다. 반대로, 물체를 구성하는 원자의 전자 수가 양성자 수보다 많으면 그 물체는 음전하를 띕니다. 마찬가지로, 물체를 구성하는 원자의 전자 수가 양성자 수보다 적으면 그 물체는 양전하를 띕니다.
일상생활에서 접하는 많은 물체는 본질적으로 전기적으로 중성입니다. 하지만 이러한 물체도 전기적으로 대전될 수 있습니다. 전기적으로 중성인 물체를 전기적으로 대전된 물체로 바꾸는 방법은 마찰이나 유도를 이용하는 것입니다. 전기 전하 실험 중성 물체를 다른 물체와의 마찰을 통해 전기적으로 대전된 물체로 바꾸는 방법이 설명되었습니다. 유도를 이용한 물체 대전 실험 유도 현상을 이용하여 중성 물체를 대전된 물체로 변환하는 과정에 대해서도 논의하였다. 마찰법에서는 대전시키려는 물체를 다른 물체와 접촉시키는 반면, 유도법에서는 대전시키려는 물체를 접촉시키지 않고 단순히 대전된 물체 가까이 가져가기만 하면 된다.
처음에는 중성이었던 플라스틱 조각이 마른 털이나 머리카락으로 문지르면 전기적으로 대전됩니다. 플라스틱이 전기적으로 대전되었다는 증거는 마른 털이나 머리카락으로 문지른 두 개의 플라스틱 막대가 서로 밀어내는 것입니다. 두 플라스틱 막대가 서로 밀어내는 이유는 둘 다 같은 전하를 띠고 있기 때문입니다. (이 주제에서 설명했듯이) 전하벤저민 프랭클린(1706-1790)의 제안에 따른 합의에 따르면, 플라스틱이 가지는 전기적 전하는 음전하로 규정됩니다. 플라스틱이 음전하를 띠는 이유는 플라스틱 내 전자의 수가 양성자의 수보다 많기 때문입니다. 플라스틱은 처음에는 중성이므로, 현재 플라스틱이 가진 과잉 전자는 마른 털이나 머리카락에서 유래한 것으로 추정할 수 있습니다. 털이나 머리카락의 전자는 플라스틱과 마찰이 발생할 때 플라스틱으로 이동합니다. 털은 처음에는 중성이므로, 전자가 플라스틱으로 이동하면 털은 전자가 부족해지고 양성자가 과잉이 됩니다. 양성자가 과잉이 되면 털은 양전하를 띠게 됩니다. 마찰 후, 플라스틱은 음전하를 띠게 되고 털은 양전하를 띠게 됩니다.
털에서 플라스틱으로 이동하는 전자의 수는 플라스틱에서 잃는 전자의 수와 같습니다. 마찰 후 플라스틱은 전자가 과잉되어 음전하를 띠게 되고, 털은 전자가 부족해져 양전하를 띠게 됩니다. 플라스틱의 순전하는 전자 수에서 양성자 수를 뺀 값입니다. 마찬가지로 깃털의 순전하는 양성자 수에서 전자 수를 뺀 값입니다. 마찰 과정에서 전하가 손실되거나 생성되는 것이 아니라, 전하가 이동하는 것입니다. 플라스틱은 음전하를 띠게 되고 깃털은 양전하를 띠게 됩니다. 따라서 전기 전하는 영원합니다.
전하 보존 법칙 닫힌 계에서는 전하가 생성되거나 소멸되지 않고 단지 한 물체에서 다른 물체로 이동할 뿐이라고 합니다. 한 물체가 양전하를 띠게 되면 다른 물체는 동시에 음전하를 띠게 되며, 각 물체는 동일한 순전하를 갖게 됩니다. 위 설명에서 말하는 닫힌 계는 다음과 같이 설명할 수 있습니다. 예를 들어, 플라스틱과 털이 서로 마찰할 때, 전하 이동은 플라스틱과 털 사이에서만 일어난다고 가정합니다. 따라서 털과 플라스틱만이 서로 상호작용합니다. 하지만 실제로는 우리 주변에 공기가 존재하므로, 플라스틱과 털 사이의 마찰 과정에는 공기도 관여합니다. 공기를 고려하더라도 전하 보존 법칙은 플라스틱, 털, 그리고 공기 모두에 적용됩니다. 마찰 후 플라스틱이 예를 들어 5만큼 음전하를 띠고, 털이 예를 들어 3만큼 음전하를 띠게 된다면, 주변 공기도 2만큼 음전하를 띠게 됩니다. 따라서 이 세 물체 사이의 총 전하는 0이 됩니다. 플라스틱과 털만 접촉할 경우, 플라스틱이 5만큼 음전하를 띠게 되면 털은 5만큼 양전하를 띠게 되므로 플라스틱과 털의 전체 전하는 0이 됩니다. 2, 3, 5와 같은 전하는 단지 예시일 뿐입니다. 실제 전하량은 이처럼 크지 않고, 전자나 양성자의 전하량의 몇 배에 해당합니다. 이 주제를 더 자세히 공부하시기 바랍니다. 전하 물체가 가진 전하량에 대한 이해를 돕기 위해.
