ELEKTRİK YÜKLERİ ve ELEKTRİKLENME
Elektrik yükleri ve elektrik yüklerinin meydana gelmesi. 1 elektron ve protonun yükü. Maddelerin elektriksel durumları. Elektrostatik konu anlatımı.
Elektrik Yükü
Elektrik yükünü atomlardaki proton ve nötronlar meydana getirir. Bir atomda proton sayısı nötron sayısından büyükse o atom pozitif (+) yüklüdür. Eğer atomda elektron sayısı proton sayısından büyük olursa atom negatif ( - ) yükle yüklenmiş demektir.
Bir atom temel olarak nötron, proton ve elektronlardan meydana gelir. Nötron ve protonlar birbirlerine sıkıca bağlanmıştır. Bu parçacıklar birbirinden kolayca ayrılamaz. Bu nedenle protonlar hareketsizdir.
Elektronlar ise çekirdek çevresinde serbestçe hareket etmektedirler. Elektronları bulundukları yerden koparmak için çok fazla enerjiye ihtiyaç duyulmaz. Elektronların bu özelliği kolayca atomdan atoma ve yörüngeden yörüngeye hareket etmelerini sağlamaktadır. Dolayısıyla bir atomun pozitif veya negatif yükle yüklenmesini elektronlar belirler.
Nötr bir atomda elektron sayısı, proton sayısına eşittir. Yüklü bir atomda ise elektron ve proton sayıları farklıdır.
Bir atom elektron kazanırsa negatif elektrik yüklü olur, elektron kaybederse pozitif elektrik yüklü olur. Bir atomun ve dolayısıyla bir maddenin pozitif veya negatif yükle yüklenmesini elektron kazanması veya elektron kaybetmesi belirler.
Bir atom ( - ) yüklüdür dediğimizde bu atomdaki elektron sayısının proton sayısından fazla olduğunu, ( + ) yüklüdür dediğimizde proton sayısının elektron sayısından fazla olduğunu anlarız. Bununla birlikte nötr atomlarda da yük vardır. Ancak nötr atomlarda proton sayısı elektron sayısına eşit olduğundan yüksüz kabul edilirler. Nötr atomlara yüksüz denilmesinin sebebi proton ve elektron yüklerinin birbirlerini dengelemesidir.
Elektronlar hareket edebilecekleri bir yol bulurlarsa atomu terk edebilirler. Herhangi bir maddede, örneğin cam çubuktaki atomların elektron kaybetmesi cam çubuğun pozitif yükle yüklenmesine sebep olur. Plastik bir tarak sürtünmeyle elektriklenirse plastik taraktaki atomlar elektron kazanır ve tarak (-) yükle yüklenmiş olur.
Elemanter Yük
1 proton veya elektronun yüküne elementer yük (birim yük) adı verilir.
1 Elementer yük = 1.6x10-19 C
1 elektron yükü = 1 Elementer Yük = 1,6x10-19 C dur.
Elektrik Yükleri Kuantumludur
Elektrik yüklerinin bir özelliği de kuantumlu olmasıdır. Bir elektrik yükü birim yükün tam katları şeklinde ifade edilir.
Örneğin +5 elektrik yükü 5.1,6.10-19 C = 8.10-19 C’dur.
Elektrik Yükleri Korunumludur
Elektrik yükleri korunumludur. Doğayı bir bütün olarak ele alırsak elektriksel yük farkı 0’dır. Bir elektron bir maddeden diğerine geçebilir, ancak yok olmaz. Uygun ortamlarda tekrar aynı maddeye dönebilir, başka maddelere geçebilir. Elektronun terk ettiği maddedeki boşluğu başka elektronlar doldurabilir. Ancak doğadaki toplam yük dengesi bozulmaz. Elektron veya protonlar yoktan var edilemez.
Katı bir maddede (örneğin; iletken bir telde) hareketli elektrik yüklerini elektron adı verilen parçacıklar oluşturur. Bu katılarda, elektronlar katı maddelerin içerisinde yer alan boşluklarda hareket eder. Hareket halindeki elektrik yüklerine elektrik akımı adı verilir. İletkenlerde elektrik yüklerinin hareketini sağlamak için bir akım kaynağına ihtiyaç vardır. Örneğin bir pil bir elektrik yükü üretme kaynağı vazifesi görür. Devreye sürekli akım sağlayabilir. Bu durumda elektronlar iletken içinde atomdan atoma atlayarak hareket edebilir. Bu hareket ışık hızı ile olmaktadır.
Elektrik akımını ileten maddelere iletken maddeler denir. Bu maddeler elektronların serbest hareket edebildikleri maddelerdir. Elektrik akımını iletmeyen maddelere yalıtkan maddeler denir. Bu maddeler elektronların içinde hareket edemediği maddelerdir.
Elektrostatik
Elektrostatik durgun haldeki elektrik yüklerini ve bu yüklerden kaynaklanan olayları inceleyen fizik dalıdır.
Cisimleri elektrikle yüklemek için 3 yöntem vardır. Bunlar; sürtünme ile elektriklenme, etki ile elektriklenme ve dokunma ile elektriklenme çeşitleridir.
Sürtünme ile elektriklenme iki farklı cismin birbirine sürtülmesi nedeniyle meydana gelir. Sürtünme nedeniyle maddelerden birindeki elektronlar diğerine geçiş yapmaktadır.
Örneğin; bulutlar fırtınalı havalarda sürekli hareket halindedir. Bulutlarda meydana gelen sürtünmeler sonucu bulutlar elektrik yükleriyle yüklenirler. Yüklü bir buluttaki elektrik yüklerinin diğer bulutlara atlaması ile şimşek dediğimiz hava olayı meydana gelir. Eğer bulutlardaki elektrik yükleri yeryüzündeki bir cisme atlarsa yıldırım olarak bilinen hava olayı oluşur. Yıldırım çok büyük bir elektrik yüküdür ve düştüğü yeri yakar.
Bir cam çubuk ipek kumaşa sürtülürse cam çubuk pozitif (+), ipek kumaş negatif (-) yükle yüklenir.
Plastik bir çubuk yünlü bir kumaşa sürtülürse Plastik çubuk negatif (-) yükle, yün kumaş pozitif (+) yükle yüklenir.
Plastik çubuk kağıt parçacıklarına yaklaştırılırsa kağıt parçalarını çektiği görülür. Bu çekim kuvvetine elektromanyetik kuvvet adı verilir. Sebebi üzerindeki serbest elektronların sürekli hareketleri sonucu hem elektrik hem de manyetik alanın oluşmasıdır. Elektromanyetik alan güçlü bir çekim kuvvetine sahiptir.
Elektrik yük değerleri farklı iki cisim birbirine dokundurulursa cisimlerin yükleri eşitleninceye kadar birinden diğerine yük geçişi olur.
Aynı cins elektrik yükleri birbirini iterken zıt yüklü elektrik yükleri birbirini çeker. Bundan yararlanılarak cisimler elektrikle yüklenebilmektedir.
Yalıtkan Maddelerde Elektriklenme Olayı
Yalıtkan maddelerde elektronlar serbest hareket edemez. Ancak bu maddeleri meydana getiren yük moleküllerin yük merkezlerindeki elektronlar elektriksel bir etki altında kalınca az da olsa kayarak veya dönerek kutuplanma olayını gerçekleştirir. Bu olay sonucunda yalıtkan cisim elektrikle yüklenmiş olur.
Dokunma İle Elektriklenme Formül ve Hesaplamalar
SANATSAL BİLGİ
22/10/2016