전자기력

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1. 개요2. 세기와 작용 범위3. 전자기장4. 가장 일상적인 힘5. 전자기력의 응용 힘

1. 개요

전자기력(電磁氣力, electromagnetic force) 또는 전자기 상호 작용(電磁氣相互作用, electromagnetic interaction)은 대전체 사이에서 전자기장을 통해 작용하는 힘이다. 게이지 보손인 광자가 매개하는 힘이다.

이전에 학술적으로 분리되어 있던 전기력과 자기력을 물리학자 제임스 클러크 맥스웰이 통합시켜 정립한 개념으로, 이후 정의된 통합보다는 그나마 일반인 수준에서 이해하기 꽤 쉬운 통합이다.

2. 세기와 작용 범위

기본 상호 작용 중 2번째로 강한 힘이며, 약한 상호 작용보다 강하고 강한 상호 작용보단 약하다. 다만, 약한 상호 작용은 매개 입자의 질량 문제로 유효거리가 극단적으로 짧아졌을 뿐이지 세기 자체는 전자기력보다 강하다. 즉 '동등한' 조건이면 약한 상호 작용보다도 약하다.

3. 전자기장

이 힘이 미치는 범위 같은 개념으로 전기장과 자기장이 만들어지고, 전기장과 자기장이 모여서 전자기파가 만들어지는데, 빛도 전자기파의 일부분이다. 이 전기장과 자기장을 4개로 정리한 공식을 약 500페이지에 걸쳐 죽어라 배우는 학문이 바로 전자기학. 다만 거시적(근사적)으로는 맥스웰 방정식으로 설명할 수 있지만, 현대엔 양자전기역학으로 설명한다.

4. 가장 일상적인 힘

모든 물체는 전하를 가지고 있고 물체들이 전하를 갖고 있기 때문에 정전기라는 현상이 일어난다. 왠지 어감상으론 전기나 자석을 이용한 기계에만 적용될 것 같은 힘이지만, 실제론 중력을 제외하고 일상생활에서 볼 수 있는 대부분의 현상들의 근원이다. 중력 및 원자력과 관련이 없으면 모두 이놈 때문에 생겨나는 것이라고 보면 된다. 애초에 우주의 4대 상호 작용 중에서 강한 상호 작용과 약한 상호 작용, 중력을 제외하면 전자기력만 남기 때문에 당연한 말이긴 하다.

물질에서 물질을 밀거나 끌 때 생기는 마찰력이나, 줄이 팽팽할 때 생기는 장력이나, 원자들이 결합할 때 나타내는 화학 결합, 화학 반응, 화학 작용, 물질대사, 생체신호, 체세포분열, 감수분열, 펩타이드 결합등 정말로 많은 힘과 현상들을 까고 까보면 대부분 이 힘으로 귀결된다. 빛은 그 자체가 전자기력이다. 심지어 소리도 전자기력으로 발생하는데, 예를 들어 박수를 치는 행위도 전자기력이 있기 때문에 가능하다. 양 손을 이루는 원자들의 전자가 서로 반발하여 더 이상 접근할 수 없기 때문에 멈추고, 이때 발생한 에너지는 소리 및 여러 에너지 형태로 발산하는 것. 물론 이것들도 모두 전자기적 상호 작용에 의해 전달된다. 그리고 박수를 치라고 뇌에서 손으로 명령을 내리는 것도 전기적 신호로 이루어진다.

벌레 같이 크기가 작은 것은 중력보다는 이 전자기력의 지배를 더 크게 받는다. 표면장력이 그 사례이다.