DURGUN ELEKTRİK
Durgun elektrik üzerindeki ilk çalışmalar M.ö VI.yüzyılda yaşamış olan yunan filozof Thales(tales) tarafından yapılmıştır.Thales,kehribarı hayvan postuna sürtüp saman ve küçük kağıt parçalarına yaklaştırldığında bunları çektiğini gözlemiştir.Daha sonra İngiliz bilgini William Gilbert bu özelliğinin yanlız kehribara ait bir özellik olmadığını ileri sürmüştür.Gilbert,cam ve plastik gibi maddelerin de yünlü ipekli kumaşlara sürüldükleri zaman zaman çöpleri çektiğini kanıtlamıştır.Bu olayların ve yağmurlu havalarda şimşek çakmasının,yıldırım düşmesinin nedeni durgun elektriktir.Günümüzde durgun elektriğin uygulama alanı bulunduğu pek çok alan vardır.Örneğin;fabrika bacalarındaki toz tutturucular durgun elektirkle çalışır.Kağıt,matbaa,tekstil ve petrol endüstrisinde durgun elektiriğin olumsuz etkilerini önleyen düzenekler vardır.Radyo,televizyon,hesap makinesi,fotokopi makinesi ve bilgisayarlar durgun elektriğin geniş ölçüde uygulama alanı bulunduğu elektronik araçlardır.
Elektrikle İlk Tanışma:Cisimlerin Elektriklenmesi
Kehribar,cam,ebonit,tarak gibi cisimler yünlü bir kumaş parçasına ya da bir hayvan postuna sürtülürse kağıt ve saman parçaları gibi hafif cisimlerri kendilerine çekerler.Yünlü kumaşa sürtülen balon,musluktan akan suyun yolunu değiştirir.bu tür özellik kazanmış cisimlere elektriklenmiş yada eletrikle yüklenmiş cisimler denir.kumaşa sürtülmeyen cam çubuk,kehribar,ebonit çubuk gibi cisimler yüksüzdür ve küçük kağıt parçalarını çekmez.Yünlü yada ipek kumaşa dsürtülen kehribar,ebonit ve cam çubuk elektirklenir.bu durumda küçük kağıt parçalarını çeker.Demir ve bakır çubuk yada bunlardan yapılan eşyalar sürtme ile etkilenmez ve kağıt parçalarını çekmez.Ancak yalıtkan bir sapla tutularak kumaş parçasına sürüldüklerinde elektriklenirler.Bu durumda küçük kağıt parçalarını çekerler.
Elektrik Yükleri Aarasındaki İtme ve Çekme
Elimizde iki cam çubuk alalım.Bu çubukları birbirinden ayırt etmek için birinin üzerine K,diğerine L,harflerini yazalım.K ile L cam çubuklarını ipek kumaşa sürterek elektrikle yükleyelim.Sonra Şekil III,1 deki gibi K cam çubuğunu dengede tutucak şekilde ortasından iple asalım.Daha sonra L cam çubuğu K çubuğuna yaklaştıralım.Bu durumda yüklü cam çubuklar birbirini iter.Cam çubukların birbirii itmesi,cam çubukların aynı tür elektrikle yüklendiklerini gösterir.Bu kezde ebonit çubuğu yünlü kumaşa sürterek elektirkle yükleyelim.Sonra Şekil III.2 dekibir iple asılı ve yüklü K cam çubuğuna yaklaştıralım.Yüklü ebonit çubuk,yüklü cam çubuğu çeker.Yüklü cam çubuğun yüklü ebonit çubuğu çekmesi;cam çubuk ile ebonit çubuğun farklı tür elektrikle yüklendiklerini gösterir.
İki Tür Elektrik:Artı ve Eksi Yükler
Amerikalı filazof ve devletin adamı Benjamin Franlin ipek kumaşa sürtülen cam çubuğun yüküne artı yük;yünlü kumaşa sürtülen ebonit çubuğun yüküne ise eksi yük adı verilmiştir.Bizde cam çubuk ve onun gibi davranan cisimlere artı yüklü;ebonit çubuk ve onun gibi davranan cisimlere eksi yüklü cisimler diyeceğiz.Aynı maddelerden yapılmış cisimler,yünlü kumaş parçasına sürüldüklerinde hep aynı tür elektirk yükü ile yüklenir.Aynı tür durgun elektrik yüküne sahip cisimler,tıpkı mıknatısın aynı kutupları gibi birbirlerini iter.Aynı tür durgun elektrikle yüklü iki cisim daha çok yük kazanırsa birbirine yaklaştırıldıkları zaman aralıklarındaki uzaklık sada da artar.Bu nedenle yüklü iki cisim arasındaki itme kuvveti,yükün miktarına bağlıdır.Farklı tür durgun elektrik yüküne sahip cisimler ise birbirne çeker.Çekme kuvveti de farklı yüklü cisimlerin sahip oldukları yük miktarına bağlıdır.
Elektrik Kaynağı:Maddenin Temel Taşı Atomlar
Bir parça bakır teli ortasından keserek önce iki parçaya bölelim.Sonra parçalardan birini tekrar ikiye bölerek bölme işlemine art arda devam edelim.Sonuçta bakır telin özelliklerini taşıyan en küçük birime ulaşılır.Bu birime bakır atomu denir.Elektrik yüklerini açıklamak için genelllikle atomların yapısından yararlanılır.Atom,nötron,proton ve elektron denilen üç temel parçacıktan oluşur.Bunlardan nötron ve proton atamun çekirdeğinde,elektronlar ise atom çekirdeğinin çevresinde yer alır.Elektronlar eksi yüklü,protonlar artı yüklü,nötronlar ise yüksüzdür.Değişik elementlerin atomları değişik sayıda proton ve elektron içerir.Ancak aynı elementin atomlarının içerdiği protonların ve elektronların sayısı birbirine eşittir.Atom çekirdeğindeki proton sayısı ile çekirdeğin çevresinde dolanan eletron sayısı eşit ise o atom nötrdür.
Dokunma ve Etki ile Elektriklenme
Bir cismin elektrikle yüklü olup olmadığını yada elektrikle yüklü ise hangi tür elektrikle yüklü olduğunu anlamak için elektroskop adı verilen araçtan yararlanılır.Elektroskop,koruyucu bir cam ve metal küre ile açılıp kapanabilen metal yapraklardan oluşur.Sürtme ile yüklenmiş bir cisim elektroskopun metal tablasına dokundurulursa elektroskobun yaprakları aynı yükle yükleneceğinden birbirini iter.Aynı zamanda gösterge görevi yapan metal yaprak bir mil üzerinde dönebildiğinden gösterge kadranı üzerinde sapar.Göstergesinde sapma oluşan elektroskoba yüklü elektroskop denir.Elektirk yüklü bir elektroskop topraklandırıldığında nötr duruma gelir.Negatif yüklü bir elektroskop topraklandığında fazla elektronlar toprağa atılır.Pozitif yüklü bir elektroskop topraklandığında ise topraktan elektronlar elektroskoba gelir ve elektroskobu nötr duruma getirir.Yukarıdaki deneyde yüklü cam yada ebonit çubuğu elektroskobun tablasına dokundurduğumuzda elektroskobun yaprakları aynı yükle yüklenir.
Aynı yükler birbirini ittiğinden elektroskobun yaprakları birbirinden ayrılır.Yüklü bir elektroskoba yine yüklü bir cisim yaklaştırıldığında elektroskobun yaprakları açılıyorsa cisim ile elektorskobun aynı yükle yüklü oldukları anlaşılır.Tersine elektroskobun yaprakları kapanıyorsa elektroskop ve cismin farklı yüklere sahip oldukları anlaşılır.
Elektroskoba dokunulmadığı sürece,elektroskobun yaprakları uzun süre açık kalır.bu da bize dokunma ile yüklenmenin kalıcı olduğunu gösterir.Ancak yüklü bir elektroskop zamanla hava ile etkileşerek boşalır.Yaptığımız deneylerle de gördüğümüz bir yüklü bir cismin,yüksüz olan bazı cisimlere yaklaştırıldığında onları uzaktan etki ile geçici olarak yükler etkiyle geçici olarak yüklenmede cisimdeki toplam yük sıfır olduğundan etkinin ortadan kalkması halinde etkiyle yüklenen cisim ilk haline döner ancak etki ile yüklenen cismin toprakla bağlantısı sağlanırsa cisim kalıcı olarak yüklenir.Yapılan deneyler metallerin elektrik yüklerini eletronların metal üzerindeki hareketi ile ielttiğini,ebonit ve camın ise elektrik yüklerini iletmediği gösterir.Bu nedenle elektrik yükleri ileten cisimlere ileten elektrik yüklerini iletmeyen cisimlere de yalıtkan cisimler denir.
İletken ve Yalıtkan Maddeler
Yapılan bütün deneyler elektriklenme olaylarında toplam elektrik yükünün değişmediğini,sadece bir yerden başka bir yere gittiğini eletrik yüklerinin yok edilmeyeceğini göstermiştir.Nasıl ki kütle yok edilmez ve yoktan var edilmez ise elektrik yükleri de yok edilemez ve yoktan var edilemez.Bu yüklerin korunumu yasası olarak bilinir.Bütün katı cisimler elektiriği iletebilirmi?Elektriği iletebiliyorsa bu katı maddelerin elektriği iletme eğilimleri farklımıdır.?Bu soruları yanıtlamak için aşağıdaki deneyleri yapalım.Yaptığımız deneylerde bakır tel,çivi,kapı anahtarı gelin teli gibi katıların elektirk akımını ilettiğini;cam çubuk,tahta,silgi,cetvel,kağıt gibi katıların eleltrik akımını iletmediğini görürüz.Elektirk yükünün içinde akabildiği maddelere iletkenler denildiğini biliyoruz.bazı iletken ve yalıtkan maddeler verilmiştir.Bu maddelerle deneyinizde kullandığınız maddeleri karşılaştırınız.Metaller çok düşük sıcaklık derecelerie kadar soğutulduklarında bazı seramik malzemeler ise yüksek sıcaklık derecelerie kadar ısıtıldıklarında elektriğe karşı direnç gösteremezler.Elektriğe karşı direnç göstermeyen iltekene süper iletken denir.
Atmosferde Doğal Elektriklenme:Şimşek,Yıldırım
Bir balonun çevresindeki eksi yük çevreye zarar vermeden havaya yada yere akar.Oysa bir bulut yüklendiğinde boşalması hemtehlikeli hemde çarpıcı olur.Toprağın iletken olduğunu biliyoruz.Toprak bir tür elektron okyonusudur.Bu nedenle topraktan istenildiği kadar elektron alınabileceği gibi istenildiği kadarda elektron verilebilir.Bulutlar su taneciklerinden oluşur.
Fırtınalı ve yağışlı havalarda oluşan bir bulutun üst tabakası ile alt tabakası arasındakisıcaklık farkı hava akımları buluttaki su taneciklerinin sürtünme ile elektirklenmelerine neden olur.Bunun sonucunda bulutun üst tabakaları artı alt tabakalarıise eksi yüklü duruma gecer etkiyle elektriklenme sonucu bulutların altına gelen toprak da zıt yükle yani artı yükle yüklenir.Bu tür bir yüklenme bulutların arasındada oluşur.Bulutun elektriklenmesi artıkça yalıtkan olan havayı iletken duruma geçirir.Hava iletken hale gelince bulutla yer arasında büyük bir kıvılcım şeklinde çok şiddetli bir elektrik boşalması olur.Elektriğin bulutla yer arasında gürültülü bir biçimde ışıklı bir yol izleyerek geçişine yıldırım adı verilir.
