Elektriklenme Çeşitleri ve Elektrik Yükleri Arasındaki İlişki
Elektrikle alakadar ilk kayıtlı bilgiler, milattan önceki yıllara kadar uzanır. Filozof Thales çuha parçasına sürtünmüş kehribarın ufak cisimleri çektiğinden söz etmiştir. Rönesans dönemine kadar bu olayın nedeni açıklanamamıştır. Daha sonraki yıllarda yapılan deneyler kehribardan farklı birtakım maddelerinde eşdeğer davranışı gösterdiğini ortaya koymuştur. Bugün bu hadiseler maddenin elektrikli yapısı birlikte açıklanmaktadır.
Elektriklenme çeşitleri 4 gruba ayrılır. Bunlar;
- Sürtünme ile elektriklenme
- Elektroskop
- Dokunma ile birlikte elektriklenme
- Etki ile birlikte elektriklenme
A) Sürtme ile birlikte elektriklenme
Saçlarınızı temizken taradığınızda tarakla saçlarınız arasında elektriklenme olur. Kazağınızı çıkartırken birtakım çıtırtılar duymuş ve kıvılcım atlaması görmüş olmalıyız. Petrol tankeri arkasında yere sürtünen 1 zincir dikkatimizi çekmiştir. Çünkü bütün yerde görüldüğü gibi burada da elektriklenme olmuştur. Sürtünme birlikte elektriklenmeyi 1 deneyle açıklayalım.
Deney:
1. Bir kağıt parçasını küçük kırpıntılara ayıralım.
2. Cam çubuğu ve ebonit çubuğu, ipekli ve yünlü kumaşa ayrı ayrı kağıt kırpıntılarına yaklaştıralım.
3. Cam çubuğu ipekli kumaşa, ebonit çubuğa yün kumaşa sürterek kağıt kırpıntılara tekrar yaklaştırdığımızda 1 elektriklenme meydana gelir. Sürtme birlikte elektriklenen ebonit çubuğun kağıt kırpıntılarını çektiğini görürüz.
Cam, plastik ,ebonit, kehribar gibi cisimler ipek ya da yün parçasına sürtündüğünde hafif cisimleri çekme özelliği kazanırlar. Bu biçimde ortaya çıkan elektrik yüklerine durgun(sabit) elektrik, bu özelliği kazanan cisimlere de elektriklenmiş cisimler denir.
Herhangi bir biçimde bir nesne üzerinde toplanmış olan elektrik yüküne durgun(sabit) elektrik denir. nesne 3 yolla durgun elektrikle yüklenebilir.
1. Sürtünme ile
2. Dokunma ile
3. Tesir ile
Elektrik yüklü iki cam çubuğun, yüklü iki ebonit çubuğun kendilerini ittiğini, yalnız yüklü cam çubukla ebonit çubuğun kendilerini çektiğini görürüz o halde cam ve ebonit çubuğun yükleri değişik olmalıdır. Buda bize 2 değişik yükün olduğunu gösterir. Biri cam çubukta olan elektrik türü, öteki plastik ya da ebonit çubukta oluşan elektrik türüdür. Elektrikle alakadar ilk deneyleri yapan Benjamin Franklın sürtme sonucu cam çubukta oluşan elektrik yüküne pozitif (+) ebonit çubukta oluşan elektrik yüküne negatif (-) elektrik yükü adını vermiştir.
Sürtme birlikte elektriklenen diğer nesneler de ya camdaki gibi pozitif veya ebonitteki gibi negatif indir yüklenir. eşdeğer beze sürterek yüklenmiş 2 cam çubuğun veya 2 ebonit çubuğun kendilerini itmesi, eşdeğer cins elektrikle yüklü cisimlerin kendilerini ittiğini gösterir. Öte yandan yüklü ebonit ve cam çubukların kendilerini çekmesi zıt indir yüklü cisimlerin kendilerini çektiğini belirtir. netice olarak; eşdeğer işaretli indir yüklenmiş cisimler birbirlerini iter, zıt işaretli indir yüklenmiş cisimlerde birbirlerini çeker.
B) Elektroskop
Elektroskop bir cismin yüklü olup olmadığını, yüklü ise yükümün cinsini bulmak sebebiyle kullanılan araçtır. Bu vasıta cam kap içinde duran metal çubuğun ucuna asılmış iki metal yaprak ve diğer ucunda metal bir küreden (veya levha) oluşmuştur. Elektroskop yüksüzken metal yapraklar kapalıdır. Herhangi bir yolla elektroskopu yükleyecek olursak yapraklardaki eşdeğer çeşit yükler birbirlerini iteceklerinden yapraklar açılır. Elektroskoptaki yük miktarı arttırılırsa yapraklar daha epey açılır. Negatif indir yüklenmiş bir elektroskopun topuzuna parmağımızla dokunursak negatif yükler vücudumuz üzerinden toprağa akar, elektroskop nötr haline gelir ve yaprakları bütünüyle kapanır. Pozitif yüklü elektroskopa parmağımızla dokunursak negatif yükler topraktan elektroskopa geçer ve yapraklar kapanır. Bu olaya elektroskopun boşalması denir.
C) Dokunma ile birlikte elektriklenme
Sürtme birlikte elektriklenmede sürtülen cisimlerden birimden sökülen elektronlar diğerine geçerek ona negatif yüklenmesini sağlarken elektronu sökülen cisimde pozitif indir yüklenir. Bunu bir deneyle açıklayalım.
Deney:
1- Ebonit çubuğu yünlü kumaş parçasına sürtüp nötr elektroskopun topuzuna dokunduralım
2- Ebonit çubuğu elektroskopun topuzundan uzaklaştıralım.
3- Elektroskopun yapraklarını gözleyelim.
Yüklü bir cismi nötre bir elektroskopun topuzuna dokundurduğumuzda yaprakların açıldığını gözleriz. Bunun nedeni negatif yüklü ebonit çubuktan elektroskopa yük (elektron) geçişi olması ve yaprakların eşdeğer indir yüklenerek birbirlerini itmesidir.
Ebonit çubuk uzaklaştırıldığında yaprakların açık kalması, dokunma birlikte elektriklenmenin kalıcı olduğunu gösterir.Elektrikle yüklü bir cisim, nötr farklı bir cisme dokundurulursa yüklü cisimdeki çok elektronların bir kısmı, nötr cisme geçerek onu da negatif indir yükler. Kendisinde ise eşdeğer miktar negatif yük azalması olur. Toplam yükte değişme olmaz. Bu cisimler birbirlerinden ayrıldıklarında herikiside negatif indir yüklenmiş olur. Bu biçimde dokunma sonucu oluşan yükler kalıcıdır.
Yüklü bir cismin yükü veya nötr diğer bir cisme dokundurulunca yük alışverişi olur. Cisimler özdeş ise toplam yükü denk bi şekilde paylaşırlar. değişik büyüklükte iseler toplam yükü büyüklükleri birlikte orantılı bir şekilde paylaşırlar. Dokunma öncesi cisimlerdeki toplam yük, dokunmadan sonraki toplam yüke eşittir.
D) Tesir ile birlikte elektriklenme
Elektrikle yülü ebonit veya cam çubuk ufak kağıt parçalarına ya da elektrik sarkacındaki küreye yaklaştırıldığında bunları çeker. Bu durum cisimlerin sürtme veya dokunma olmadan da birbirlerini etkilediklerini gösterir.
İletken bir cismin, yüklü bir cisim yardımıyla dokunmadan elektrikle yüklenmesine tesir birlikte elektriklenme ya da elektrostatik indüksiyon denir. tesir birlikte elektriklenmede yüklü cisimle nötr cisim birbiri ile dokunmadığından aralarında elektron alışverişi olmaz. ancak nötr cismin elektronlarının yerleri değişir. Yüklü cisim uzaklaştırılırsa elektronlar tekrar eski yerlerine döner. Bu biçimde cisim yine nötr haline gelir.
Elektrikli bir cismin nötr iletken bir cismi çekmesi
ELEKTRİKLENME ÇEŞİTLERİ
Elektriklenme Çeşitleri bir cisim elektrikle yüklenmesi demek,onun atomlarından elektron sökerek merkezine ya da atomlarına dışarıdan elektron eklemek demektir.Cisimleri Elektrikle yüklemenin epey muhtelif yoları bulunur.Bu yollardan yalnızca 3'ünü bilmemiz yeterlidir.
Bunlar:
1-Sürtünmeyle Elektriklenme
2-Dokunmayla Elektriklenme
3-Etkiyle Elektriklenme
1-SÜRTÜNME İLE ELEKTRİKLENME: Günlük yaşantımızda kazağımızı çıkardığımızda ya da saçlarımızı tararken çıtır çıtır sesler duyarız.Bunlar cisimlerin sürtünmeyle elektriklenmesinin sonucudur. Yünlü bir kumaşı bir cam parçasına sürttüğümüzde, cam elektron kaybederek (+) yüklenir,kumaş bu elektronları alarak (-) yüklenir. İkinci bir misal bir şekilde ipek kumaşa sürtülen cam çubukta cam (+) İpek ise (-) yüklenir.Demek ki,birbiri ile sürtülen nesneler denk ve zıt işaretli yüklenirler. Sonuçta iki elektrik yükü mevcuttur.Bunlardan elektron alan (-) yüklü,Elektron veren ise (+) yüklüdür.
2-DOKUNMA İLE ELEKTRİKLENME: Yüklü bir metal yüksüz diğer bir metale dokundurulursa, yükün bir kısmı ona geçer ve kendisi birlikte eşdeğer indir yüklenir. İletkenler birbiri ile dokundurulduğunda geçen yükler aslında negatif yüklerdir. Çünkü pozitif yükler çekirdek demek olduğundan,bunların taşınması maddenin olduğu gibi taşınması demektir. Dokunma birlikte yüklenmede cisimlerin yükleri nasıl paylaşacakları,bütünüyle cismin fiziksel ve geometrik yapısına bağlıdır.Elektrikle yüklü cisimler birbiri ile dokundurulduğunda,üzerinde dengelenmemiş(çok) yükü hisse ederler.Bu paylaşma olayı küresel cisimlerin yarı çapları birlikte doğru orantılıdır. Özet olarak; a) Dokundurulan cisimler özdeş ise yükü aralarında denk bölüşürler. b) birbiri ile değdirilen cisimler şayet küresel yapıdaysa,başlangıçtaki net yükü,yarıçaplarıyla doğru orantılı bi şekilde bölüşürler. Örnek olarak;başlangıçta dokundurulan kürelerden birinin yarıçapı diğerinin 2 katıysa,net yükten ufak olan öteki iki pat alır.Yani toplam yük üçe bölünür.Biri ufak küreye,ikisi büyük küreye verilir. c) İşaretleri değişik küreler birbiri ile dokundurulursa öncelikle nötrleşme olayı görülür.Kalan yük hisse edilir. ÖRNEK: İpek ipliğe bağlantılı,(-) yüklü iletken bir kürecik,,yüksüz iletken bir silindirin içine sarkıtılıyor.Kürecik,silindirin dibine değdikten sonraları,silindirin iç ve dış yüzeyleri birlikte küreciğin üzerindeki yük dağılımı nasıl olur' ÇÖZÜM: (-) yüklü iletken kürecik silindirin dibine değince silindire elektron geçer. Elektron yükleri cisimlerin dış yüzeylerinde dağıldığından,elektron silindirin dış yüzeyine dağılır. İletken bir cismin içerisinde oyuk varsa ve bu oyuğa yüklü 1 cisim samimi değdirilirse bütün yük oyuk cismin dış yüzeyine dağılır.Dokunan cisim de ise asla yük kalmaz. NOT: Yüklü metal küre,metal kutuya samimi değdirilince yükler hemen metal kutunun dış yüzeyine kaçar.Yani metal kürede asla yük kalmaz.Bu sonuç;metal kutunun önceden yüklü olup olmadığına bağlantılı değildir. UYARI okunma ile birlikte elektriklenmede cisim(küre,elektroskop vb.),dokun durulanın yükünün eşdeğer işaretlisi 1 indir yüklenir.
ELEKTROSKOP: Bir cismin elektrikle yüklü olup olmadığını,elektrikle yüklü ise cismin hangi cins elektrik yükü birlikte yüklü olduğunu anlamaya yarayan yalın elektrik aletidir. Elektroskopun yapısında;bir ucunda altın ya da alüminyumdan yapılı İki yaprak ve diğer ucunda ise metal bir küre ve metal bir çubuk bulunur. Bu sistem yaprakları görebilmek ve onları hava esintisinden korumak sebebiyle bir muhafaza içerisine yerleştirilmiştir.Elektroskop yüksüz olduğu zaman yaprakları kapalıdır. Yüklendiği vakit yapraklar eşdeğer elektrik yükü birlikte yükleneceğinden kendilerini iterek açılırlar.Yaprakları(-) indir yüklenmiş elektroskopa,(+) yüklü cam çubuk dokundurulduğunda yapraklar kapanır. şayet elektroskop (-) yük birlikte yüklenmiş ise,bu (-) yüklü elektroskopun baş topuzuna (+) yüklü cam çubukla dokunacak olursak yapraklar kapanır. Çünkü zıt elektrik yükleri kendilerini çekeceğinden yaprakları kapatır. ÖRNEK: Negatif yüklü bir elektroskopa, pozitif yüklü bir çubuk yaklaştırılıyor. Yapraklarının durumu ne olur? ÇÖZÜM: Zıt yükler kendilerini çekeceğinden yapraklardaki (-) yüklerin 1 kısmı (+) yüklü çubuk tarafından elektroskopun topuzuna doğru çekilir.Bu durumda yapraklarda (-) yükün azalması olur.yapraklar bütün kapanmaz fakat biraz kapanır.
3-ETKİ İLE ELEKTRİKLENME: Cam bardaklar üzerinde birbiri ile dokunan yüksüz ve iletken çubuklar varken sisteme yaklaştırdığımızda sistemde yük ayrımına niçin olur. Bu olaya elektrostatik indüksiyon(etki birlikte elektriklenme) denir. UYARI: tesir birlikte elektriklenmede iletken cisim (küre,elektroskop vb.) tesir edenin yükünün ters işaretlisi 1 indir yüklenir. ÖRNEK: Negatif yüklü bir A çubuğunu dokunmayacak biçimde yüksüz bir B çubuğuna yaklaştırdıktan sonraları B çubuğunu bir iletkenle bağlayıp tekrar iletkeni kaldırırsak ve sonrada A ve B yi birbirinden uzaklaştırırsak B çubuğunun yükü ne olur' B çubuğu topraklandığında A çubuğunun itmesiyle üzerindeki elektronların bir kısmı toprağa masraf topraklama kesildiği ve A çubuğu uzaklaştırıldığında B deki (-) yüklerin sayısı azaldığından denge bozulur ve B çubuğu (+) yüklenmiş olur. Yaklaştırılan cisim (+) yüklü ise nötr cisimdeki (-) yükleri çektiğinden A ucu (-) B ucu (+) yüklenmiş olur.