Elektriğe Giriş

Elektrik Yükü

elektrik yükü

Elektrik yükü nedir ?  Bu soruya cevap vermeden önce kısa bir şekilde atomun yapısından bahsetmenin faydalı olacağını düşünüyorum.

Atomun yapısı

Atom maddenin en küçük yapıtaşıdır.  Bu kavram eski çağlarda ortaya atılmıştır. Milattan 500 yıl önce İyonyalı düşünürler ( Leukippos, Demokritos) maddenin atomlardan oluştuğunu ve bunun parçalanamaz en küçük parçacık olduğunu (atomos=iyonca: bölünemez) ileri sürmüşlerdir. Tabi biz bugün atomun parçalanabildiğini, aslında atomdan daha küçük atom altı parçacıklar olduğunu biliyoruz. Ancak bu durum “atom” ismini değiştirmemizi gerektirmiyor.

Atom çapı 0,00000001 milimetre kadardır. Her atomun bir çekirdeği bulunur. Bu çekirdeğin çapı ise atom çapından 10000 defa daha küçüktür. Atomun çekirdeği etrafında elektronlar dönerler.  Bunlar elektrik yüklü çok küçük parçacıklardır. Bir hidrojen atom çekirdeğinin bir metre çapındaki büyük bir küre olduğunu varsayarsak, elektron bu küre çevresinden 5 km etrafında baş döndürücü bir hızla dönen 0,5 mm çapındaki toplu iğne başı kadar bir şeydir. Elektronlar çeşitli şekillerde atom çekirdeğinden bir süre için uzaklaştırılabilir örneğin metaller üzerine çekiçle vurmak, sürtmek ya da ısıtmak şeklinde.

atomun yapısı
atomun yapısı

Elektronlar negatif elektrik yüklü olup, en küçük yük miktarını taşırlar. Bir elektron yükü  1.6 x 10-19 amper saniyedir. Elektronlar çekirdek etrafında yüksek bir hızla kesintisiz dönmektedir. Eğer bu elektronlar çekirdek tarafından çekilmemiş olsalardı bu kadar yüksek bir merkezkaç kuvvetiyle savrulup gideceklerdi. Ancak çekirdek pozitif yüklü olduğundan dengede kalabiliyorlar. Çekirdekte pozitif yüklü proton ve yüksüz nötronlar bulunmaktadır. Bunların her birinin ağırlığı bir elektronun ağırlığının 2000 katı kadardır. Her atomda elektron sayısı kadar proton olduğundan dışarıya doğru atomlar nötr yani yüksüzdür. Aynı elektrik yükleri birbirini ittiğinden her iki proton arasına çekirdekte bir nötron girmesi suretiyle atom çekirdeği dağılmadan durabilmektedir.

Elektrik Yükü

Atomun yapısından bahsettikten sonra şimdi elektrik yükü kavramından daha detaylı bahsedebiliriz. Kendi halinde duran bir maddenin çevresine karşı bir elektrik yükü olduğundan söz edilemez. Ancak en az iki farklı ya da aynı elektriklenmiş madde arasında bir çekme ya da itme; yani bir kuvvet söz konusu olduğunda elektrik yükü kavramı ortaya çıkar.

İnsanlar eski çağlarda bir yün parçasına sürtülmüş ebonitten bir çubuğun kağıt parçacıklarını çektiğini biliyorlar ama buna bilimsel bir yanıt bulamıyorlardı. İki madde birbirine sürtüldüğünde enerji alış-verişi nedeni ile madde atomlarının dış yapılarında değişikliler olmakta ve bu iki madde birbirine karşı yüklenmektedir. Sonra karşıt yüklenmiş maddeler birbirine yaklaştırıldığında birbirini çekmekte, aynı yüklenmiş maddeler birbirine yaklaştırıldığında birbirini itmektedir.

ebonit çubuk deneyi
yün kumaşa sürtülmüş ebonit çubuklar birbirini itiyor.

Şekilde görüldüğü gibi bir ebonit çubuk önce bir yün kumaşa sürtülerek yüklenmiş ve bir iple dengede asılmıştır. Sonra başka bir ebonit çubuk yüklenerek asılmış çubuğa yaklaştırıldığında asılı olanın itildiği gözlenmiştir. Aynı ebonit çubuğa yüklenmiş bir cam çubuk yaklaştırılmış olsaydı bu kez asılı çubuğun cam çubuğa doğru döndüğü görülürdü.

Doğada bulunan her maddenin daima kendine özgü bir elektrik yükü şekli vardır. Örneğin: sürtülmek suretiyle cam daima pozitif; ebonit, plastik gibi maddeler negatif yüklenir. Burada ifade edilen pozitif yüklenme elektron azlığını; negatif yüklenme elektron fazlalığını getirir.

Yaşanılan çevre koşulları içinde daima bir elektrik yükü söz konusudur. Yıldırım şimşek gibi doğa oluşumları aslında elektrik yüklerinin boşalma olaylarıdır. Buharlaşan suyun molekülleri yükselirken hava molekülleri arasından geçer. Bu geçiş esnasında sürtünme nedeniyle elektrik yüklenerek yıldırım-şimşek bulutlarını oluştururlar.

Sürtünen her şeyde elektrik yükleri oluşur. Örneğin bir otomobil giderken, bir uçak uçarken hava ile sürtünür ve elektrik yüklenir. Bazı durumlarda bu tür yüklenmeler yaşanılan ortam içinde yangın ve ölüm gibi sonuçlar verebilmektedir. Bu nedenle özellikle akaryakıt taşıyan araçlarda bu yükü atabilmesi için topraklama ( zincir sallandırma vb.) yapılmaktadır.

zincir sarkıtma
akaryakıt araçlarında zincir sarkıtma

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.