A- DURGUN ELEKTRİK VE ELEKTRİKLENME :
1- Maddenin Yapısı ve Atom :
Boşlukta yer kaplayan, hacmi, kütlesi ve eylemsizliği olan her şeye madde denir. Maddenin kendi özelliğini taşıyan en küçük yapı taşına atom denir.
• Atom, küre şeklindedir ve merkezinde çekirdek bulunur.
• Atom, elektrikli yapıya sahiptir yani içerisinde (+) ve (–) yükler bulunur.
• Atom, gözle ya da mikroskoplarla görülmez.
• Atomda; proton, elektron ve nötron denilen üç tanecik bulunur. Bu taneciklere atomun temel tanecikleri denir.
• Atomda, protonlar (+) yüklü, elektronlar (–) yüklü, nötronlar ise yüksüz taneciklerdir.
• Atomdaki elektrik yüklerinin kaynağı atomun yapısında bulunan (–) yüklü elektronlar ve (+) yüklü protonlardır.
• Atomda, (+) yüklü protonlar ve yüksüz nötronlar atomun çekirdeğinde bulunur, (–) yüklü elektronlar ise çekirdeğin etrafında belirli (yörüngelerde) sürekli dolanırlar.
• Atomda, proton ve nötronlar hareket etmezler, hareket eden tanecikler ise sadece (–) yüklü elektronlardır.
• Elektriklenme olayının nedeni elektronların hareket etmesi yani yer değiştirmesidir.
• Atomda, (normal şartlarda) (+) yüklü protonların sayısı, (–) yüklü elektronların sayısına eşittir.
a) Nötr Atom ve Cisim :
Proton sayısı elektron sayısına yani (+) yük sayısı (–) sayısına eşit olan atoma nötr atom denir.
Proton sayısı elektron sayısına yani (+) yük sayısı (–) sayısına eşit olan cisme nötr cisim denir.
b) Pozitif (+) Yüklü Atom ve Cisim :
Proton sayısı elektron sayısından yani (+) yük sayısı (–) sayısından fazla olan atoma pozitif (+) yüklü atom denir.
Nötr haldeki atom dışarıya elektron yani (–) yük verirse pozitif (+) yüklü atom haline geçer.
Proton sayısı elektron sayısından yani (+) yük sayısı (–) sayısından fazla olan cisme pozitif (+) yüklü cisim denir.
Nötr cisim dışarıya elektron yani (–) yük verirse pozitif (+) yüklü cisim haline geçer.
Proton sayısı elektron sayısından yani (+) yük sayısı (–) sayısından az olan atoma negatif (-) yüklü atom denir.
Nötr haldeki atom dışarıdan elektron yani (-) yük alırsa negatif (–) yüklü atom haline geçer.
Proton sayısı elektron sayısından yani (+) yük sayısı (-) sayısından az olan cisme negatif (-) yüklü cisim denir.
Nötr cisim dışarıdan elektron yani (-) yük alırsa negatif (-) yüklü cisim haline geçer.
2- Elektrik Yükü Çeşitleri (Artı ve Eksi Yükler) :
Doğada iki çeşit elektrik yükü vardır. Bunlar pozitif yani (+) artı ve negatif yani (–) eksi elektrik yükleridir.
• Aynı cins elektrik yükleri birbirlerini iterler.
• Aynı cins elektrik yüküyle yüklü cisimler birbirlerini iterler.
• Zıt elektrik yükleri birbirlerini çekerler.
• Zıt cins elektrik yüküyle yüklü cisimler birbirlerini çekerler.
• Nötr cisimler birbirlerini itmez ya da çekmezler.
• Pozitif (+) yüklü cisimler nötr cismi çekerler.
• Negatif (–) yüklü cisimler nötr cismi çekerler.
• Cisimlerin birbirlerine uyguladıkları itme ya da çekme kuvveti, cisimlerin üzerindeki yük miktarı ile doğru (aralarındaki uzaklığın karesi ile ters) orantılıdır.
3- Durgun (Statik) Elektrik :
İki cisim birbirine temas ettiğinde (sürtüldüğünde veya dokundurulduğunda) veya yaklaştırıldığında (etki ettiğinde) cisimlerin üzerinde elektrik yükleri birikir. Cisimlerin üzerinde biriken elektrik yüklerinin tamamına (toplamına) durgun (statik) elektrik denir.
4- Elektriklenme :
İki cisim birbirine temas ettiğinde (sürtüldüğünde veya dokundurulduğunda) veya yaklaştırıldığında (etki ettiğinde) cisimlerin üzerinde elektrik yüklerinin birikmesine (toplanmasına) yani cisimlerin üzerindeki elektrik yüklerinin sayısının değişmesine elektriklenme denir. Elektriklenme sonucunda cisimlerin üzerindeki yük dengesi değişir.
Cisimler, temas (sürtünme ve dokunma) ve etki ile elektriklenebilirler.
Temas (sürtünme ve dokunma) ve etki ile üzerinde elektrik yükleri biriken (toplanan) cisimlere elektriklenmiş cisimler denir. Elektriklenmiş cisimlere dışarıdan herhangi bir etki uygulanmazsa cisimlerin üzerinde birken elektrik yükleri oldukları yerde kalırlar, hareket etmez ve dağılmazlar.
Cisimler, temas ve etki ile elektriklenebilirler. Temas ile elektriklenme, sürtünme ve dokunma ile elektriklenme olarak iki çeşittir.
a) Sürtünme İle Elektriklenme :
İki cisim birbirine sürtüldüğünde cisimler arasında elektron yani (–) yük alışverişi olur ve bu sayede cisimler elektriklenir. Cisimlerin bu şekilde elektriklenmesine sürtünme ile elektriklenme denir.
• Sürtünme ile elektriklenmede cisimler arasında elektron (yani – yük) alışverişi olur.
• Sürtünme ile elektriklenmede elektron (yani – yük) veren cisim pozitif (+) yükle yüklenir.
• Sürtünme ile elektriklenmede elektron (yani – yük) alan cisim negatif (–) yükle yüklenir.
• Sürtünme ile elektriklenmede cisimler arasında alınan ve verilen elektron yani (–) yük sayıları eşittir.
• Sürtünme ile elektriklenen cisimler başlangıçta nötr haldedir.
• Sürtünme ile elektriklenmede cisimler zıt yükle yüklenirler.
• Sürtünme ile elektriklenen cisimler eşit sayıda ve zıt yükle yükleneceği için elektriklendikten sonra tekrar birbirlerine dokundurulurlarsa nötr hale geçerler.
b) Dokunma İle Elektriklenme :
Yüklü bir cisim (+ veya – yüklü) nötr bir cisme dokundurulursa, nötr cismi kendi elektrik yüküyle yükler. Nötr cismin bu şekilde elektriklenmesine dokunma ile elektriklenme denir.
• Dokunma ile elektriklenen cisimler aynı cins yükle yüklenirler.
• Dokunma ile elektriklenen cisimler aynı cins yükle yüklenecekleri için elektriklendikten sonra birbirlerini iterler.
• Dokunma ile elektriklenmede daima elektronlar yani (–) yükler hareket ederler.
• Dokunma ile elektriklenmede cisimlerin kazandıkları yükler kalıcıdır.
• Dokunma ile elektriklenen cisimlerin sahip oldukları toplam elektrik yükleri, cisimler arasında büyüklüklerine göre paylaşılır.
• Dokunma ile elektriklenen cisimler küre şeklinde ise sahip oldukları elektrik yüklerini yarıçapları ile doğru orantılı olarak (yarıçapları oranında) paylaşırlar.
c) Etki İle Elektrikleme :
Yüklü bir cisim (+ veya – yüklü) nötr haldeki bir cisme dokundurulmadan yaklaştırılırsa, nötr cismi etki ile elektrikleyebilir yani nötr cismin belli yerlerindeki elektrik yüklerinin sayısını değiştirebilir. Cisimlerin bu şekilde elektriklenmesine etki ile elektrikleme (veya elektrostatik indüksiyon) denir.
• Etki ile elektriklemede elektron yani (–) yük alışverişi olmaz.
• Etki ile elektriklenmede cisimlerin üzerinde biriken yani cisimlerin kazandıkları elektrik yükleri kalıcı değildir.
• Etki ile elektriklenmede, yüklü cisim uzaklaştırılırsa, nötr cisimdeki yükler tekrar dağılır yani yükler eski haline geri döner.
• Etki ile elektriklenmede, elektriklenen cismin uçlarında eşit sayıda fakat zıt yükler birikir. (Cisimlerin uçlarında biriken elektrik yükleri eşit sayıdadır).
• Cisimlerin etki ile elektriklenebilmesi için topraklama yapılması gerekir.
• Etki ile elektriklenmede, elektriklenen cisim ile elektriklenmeyi sağlayan cisim daima zıt yüklerle yüklenirler.
6- Elektriklenmiş Cisimler Arasındaki İtme ve Çekme :
• Aynı cins maddeler aynı yollarla elektriklenip birbirlerine yaklaştırılırsa birbirlerine dokunmadan birbirlerini iterler.
• Aynı cins maddeler elektriklenirse üzerlerinde aynı cins elektrik yükleri birikir yani maddeler aynı cins elektrik yüküyle yüklenirler.
• Aynı cins elektrik yüküyle yüklü cisimler birbirlerini iterler.
• Farklı cins maddeler aynı yollarla elektriklenip birbirlerine yaklaştırılırsa birbirlerine dokunmadan birbirlerini çekerler.
• Farklı cins maddeler elektriklenirse üzerlerinde farklı cins elektrik yükleri birikir yani maddeler farklı cins elektrik yüküyle yüklenirler.
• Farklı cins elektrik yüküyle yüklü cisimler birbirlerini çekerler.
• Elektriklenmiş cisimler arasındaki uzaklık artarsa itme veya çekme kuvveti azalır.
• Elektriklenmiş cisimler üzerindeki elektrik yüklerinin sayısı (miktarı) artarsa itme veya çekme kuvveti artar.
SONUÇLAR :
1- İki plastik çubuğun üzerinde biriken elektrik yükleri aynı olduğu için plastik çubuklar aynı cins yükle yüklenirler ve birbirlerini iterler.
2- İki cam çubuğun üzerinde biriken elektrik yükleri aynı olduğu için cam çubuklar aynı cins yükle yüklenirler ve birbirlerini iterler.
3- Cam ve plastik çubuklar farklı cins maddeler olduğu için üzerlerinde farklı cins yükler birikir yani çubuklar farklı cins yüklerle yüklenirler ve birbirlerini çekerler.
Herhangi bir cismi tek cins elektrik yüküyle yüklemek veya yüklü cismi nötr hale getirmek için uygulanan yönteme topraklama denir. Topraklama olayında yüklü cisimden toprağa veya topraktan yüklü cisme doğru negatif (–) elektrik yükü yani elektron akışı olur.
• Topraklama yapılırken cisim iletken tel ile toprağa bağlanır.
• Toprak yani yerküre nötrdür.
• Toprak istenildiği kadar elektron alır veya verir.
• Herhangi bir cismin topraklanan ucu (veya cismin kendisi) daima nötr hale geçer.
• Topraklama olayında sadece elektronlar yani (–) yükler hareket ederler.
NOT :
1- Cisimlerin elektriklenmesine örnekler:
• Temiz saçın kabarması ya da tarak tarafından çekilmesi.
• Yün ya da naylon giysilerin vücudun hareketi ile elektriklenmesi ve çıkartılırken kıvılcım oluşturması veya ses çıkarması.
• Ortamdaki toz taneciklerinin hava ile temas ederek elektriklenmesi sonucunda televizyon ekranında toz birikmesi.
2- Bileşik kapların özelliğine göre kaplardaki sıvı basınçları eşit oluncaya kadar devam eden sıvı akışı, elektrik yükü akışına benzetilir.
3- Sürahideki suyun farklı büyüklüklerdeki bardaklara boşaltıldığında toplam su miktarının değişmemesi ve bardakların farklı hacimde su almaları, büyüklükleri farklı olan cisimlerin farklı elektrik yükü almalarına ve toplam yük miktarının değişmemesine benzetilir.
4- Havadaki nem oranı elektriklenmeyi etkiler. Nemli havada bulunan çok sayıdaki elektrik yükleri cisimlerin elektriklenmesini zorlaştırır. Bu nedenle havadaki nemin az olduğu kuru ortamlarda elektriklenme daha kolay olur.
5- Cisimlerin temas ile elektriklenmesinde, cisimlerin birbirine dokunması yeterlidir. Sürtünme olayı, cisimlerin birbirine temas eden yüzeyini arttırır ve elektriklenmeyi kolaylaştırır.
6- Elektronik malzemelerle çalışılan ortamlarda oluşan elektriklenme, elektronik devre elemanlarının etkileyerek bozulmalarına neden olacağı için bu ortamlarda çalışanlar elektriklenmeyen ve antistatik malzemelerden yapılan terlik, ayakkabı, önlük gibi eşyalar kullanır.
7- Plastik, kağıt ve tekstil gibi yalıtkan malzemelerle çalışılan yerlerde elektriklenme nedeniyle üretilen maddeler birbirlerine veya makinelere yapışarak kaliteyi düşürür. Elektriklenme nedeniyle ortamdaki toz ve kir parçacıkları malzemelere yapışabilir. Elektriklenmeyi önlemek için iyonize hava üfleyici denilen araçlar yardımıyla ortam nemlendirilir.
