Bir cismin elektrik yüklü olup olmadığını, cisim yüklü ise yükünün cinsinin ne olduğunu belirlemek için kullanılan araçlara elektroskop denir.
Elektroskopta metal (iletken) bir topuz, topuza bağlı olan metal (iletken) bir çubuk ve çubuğa da bağlı olan metal (iletken) yapraklar bulunur.
Elektroskopta cisimlerin yükleri, yaprakların durumuna ve hareketine göre belirlenir.
Elektroskobun uygulamaları
1. Nötr bir elektroskoba (+) ya da (–) yüklü bir cisim yaklaştırılırsa etki ile elektriklenme sonucu elektroskobun topuzu yaklaştırılan cisim ile zıt cins, yaprakları ise aynı cins elektikle yüklenir. Bunun sonucu yapraklarda yük fazlalığı oluşacağından elektroskobun yaprakları açılır.
2. Nötr bir elektroskoba (+) ya da (–) yüklü bir cisim dokundurulursa, dokunma ile elektriklenme sonucunda elektroskobun topuzu ve yaprakları dokundurulan cisim ile aynı cins elekrikle yüklenir. Bunun sonucunda elektroskopta yük fazlalığı oluşacağından elektroskobun yaprakları açılır.
3. (+) ya da (–) yüklü bir elektroskoba (+) ya da (–) yüklü bir cisim yaklaştırıldığında;
a) Elektroskobun yük cinsi ile yaklaştırılan cismin yük cinsi aynı ise etki ile elektriklenme sonucunda aynı cins yükler birbirini iteceğinden elektroskobun topuzundaki yük miktarı azalır. Yapraklarındaki yük fazlalığı artacağından elektroskobun yaprakları biraz daha açılır.
b) Elektroskop ile yaklaştırılan cismin yükleri zıt ise etki ile elektriklenme sonucunda zıt cins yükler birbirini çekeceğinden elektroskobun topuzundaki yük miktarı artar. Elektroskobun yapraklarında yük fazlalığının büyüklüğü değişeceğinden üç durum gözlenebilir.
İletken ve Yalıtkan Maddeler :
a) Yalıtkan Maddeler :
Elektrik yüklerinin yani elektronların (elektrik enerjisinin) üzerinden serbestçe akamadığı (geçemediği) maddelere yalıtkan maddeler denir.
(Elektrik akımını iletemeyen maddelere yalıtkan maddeler denir).
Plastik, cam, tahta, hava, porselen, kauçuk, silgi, kâğıt, saf su, alkol, şekerli su, ebonit, mika, teflon, bakalit yalıtkan maddelerdir.
Yalıtkan maddeler elektriklenebilir yani üzerinde elektrik yükleri birikir. Yalıtkan maddelerin üzerinde biriken elektrik yükleri yani elektronlar belli bir bölgede kalır (birikir ve akamaz) ve (madde üzerine) dağılmaz. Elektrik yüklerinin dağılmamasının sebebi, yalıtkan maddeyi oluşturan atomların, elektrik yüklerini yani elektronları çok güçlü bir şekilde çekmesidir. (Yalıtkan maddelerin direnci büyük olduğu için elektrik yükleri akamaz).
b) İletken Maddeler :
Elektrik yüklerinin yani elektronların (elektrik enerjisinin) üzerinden serbestçe akabildiği (geçebildiği) maddelere iletken maddeler denir.
(Elektrik akımını iletebilen maddelere iletken maddeler denir).
Metaller (altın, gümüş, bakır, demir, çinko, alüminyum), çivi, alüminyum folyo, tuzlu su, asitli su, sirke (bazlı su, insan vücudu) iletken maddelerdir.
İletken maddeler de yalıtkan maddeler gibi (sürtünme, dokunma ve etki yoluyla) elektriklenebilir yani üzerinde elektrik yükleri birikir. Fakat iletken maddelerin üzerinde biriken elektrik yükleri yani elektronlar belli bir bölgede kalmayıp iletken madde üzerine dağılırlar. Elektrik yüklerinin dağılmasının sebebi, iletken maddeyi oluşturan atomların, elektrik yüklerinin yani elektronların geçişine izin vermesidir yani elektronları güçlü bir şekilde çekememesidir. (İletken maddelerin direnci küçük olduğu için elektrik yükleri akabilir).
c) Yarı İletken Maddeler :
Elektrik yüklerinin yani elektronların (elektrik enerjisinin), yalıtkanlardan daha fazla, iletkenlerden daha az geçebildiği maddelere yarı iletken maddeler denir.
(Elektrik akımını yalıtkanlardan fazla, iletkenlerden daha az iletebilen maddelere yarı iletken maddeler denir).
Silisyum, germanyum, karbon (kömür), bakır oksit yarı iletken maddelerdir.
d) Süper İletken Maddeler :
Elektrik yüklerinin yani elektronların, iletkenlere göre üzerinden daha kolay akabildiği maddelere süper iletken maddeler denir.
(Elektrik akımını, sıcaklık azaldıkça dirençleri küçüldüğü için daha iyi iletebilen maddelere süper iletken maddeler denir).
Altın, gümüş, bakır, platin, düşük sıcaklıkta süper iletken maddelerdir.
NOT :
1- Elektrik tellerinin bakırdan yapılmasının nedeni ucuz ve bol miktarda olmasıdır.
2- Elektrik tellerinin üzerinin yalıtkan maddelerle kaplanmasının nedeni hem ısı kaybını önlemek hem de zararlı etkisini yok etmek içindir.
3- Plastik saplı tornavidanın demir kısmı elektriklenebilir ve elektrik yükleri demir kısımda kalabilir. Bunun nedeni, demir kısımda biriken elektrik yüklerinin yalıtkan olan plastik saptan vücuda geçemeyip, vücuttan da toprağa aktarılamamasıdır.
Çıplak elle tutulan demir çivi elektriklenemez. Bunun nedeni de demir üzerinde biriken elektrik yüklerinin vücuda geçmesi, vücuttan da toprağa akmasıdır.
Şimşek ve Yıldırım Olayları :
Nötr haldeki maddeler temas (sürtünme ve dokunma) ya da etki ile elektriklenebilirler. Şimşek ve yıldırım olayları elektriklenme sonucu atmosferde meydana gelen doğa olaylarıdır.
Güneş`in ısı etkisiyle yeryüzündeki deniz, göl, akarsu, baraj veya topraktan buharlaşan su buharı, atmosferin troposfer tabakasında birikerek bulutları oluştururlar. Atmosferdeki bulutlar rüzgarın etkisiyle hareket ederken (bulutlardaki su taneciklerinin hava moleküllerine sürtünmesi sonucu) hava moleküllerine sürtünerek elektriklenirler.
a) Şimşek :
Atmosferde elektriklenen bulutlar hareket ederken nötr haldeki buluta yaklaşınca (veya nötr haldeki buluta çarpınca) nötr haldeki bulutun kendine yakın olan kısmını zıt elektrik yüküyle yükler.
Atmosferde zıt elektrik yüküyle yüklü iki bulut arasında, (–) yüklü buluttan (+) yüklü buluta doğru gerçekleşen (şiddetli) elektron yani elektrik yükü boşalmasına (elektron atlamasına) şimşek denir.
Şimşek oluşurken meydana gelen şiddetli sese gök gürültüsü denir.
Şimşek oluşurken elektron boşalması sırasında hava molekülleri ısınır, kor haline gelir ve ışık şeklinde kıvılcım görülür.
b) Yıldırım :
Atmosferde elektriklenen bulut, yeryüzünün kendine yakın yerlerinden geçerken bu yerleri etki ile elektrikleme sayesinde zıt elektrik yüküyle yükler.
Zıt elektrik yüküyle yüklü bulut il yer arasında gerçekleşen (şiddetli) elektron yani elektrik yükü boşalmasına yıldırım denir. Yıldırım olayında elektrik yükleri yani elektronlar buluttan yere veya yerden buluta doğru akabilirler.
Yıldırımlar daima çevresine göre yüksek olan yerlere düşerler.
c) Paratoner :
Yüksek yerleri yıldırımdan korumak için kullanılan düzeneklere paratoner (yıldırımlık = yıldırım savar) denir.
Paratonerlerde, yüksek yerlerin en üst kısmına sivri uçlu metal çubuk konur ve bu çubuk iletken tellerle toprağa gömülü olan metal plakaya bağlanır.
(–) yüklü bulut yaklaşınca paratonerdeki (–) yükler toprağa itilir ve paratonerin buluta yakın olan ucu (+) yükle yüklenir. Bu (+) yükler sivri uçtan buluta püskürtülür ve bulutun, paratonerin üstüne gelen bölgesi nötrleştirilir. Bu sayede buluttan yere yük boşalması engellenir. Buluttan yere yük boşalması olduğunda ise bu yükler sivri uç tarafından alınarak iletken kablolar sayesinde topraktaki metal plakaya iletilir ve metal plaka sayesinde toprağa dağıtılır.
Paratonerler yüksek yerleri yıldırım düştükten sonra değil, yıldırım düşmesini engelleyerek korur.