Elektrostatik, Durgun Elektrik,elektrik Yükü, Elektrostatik Kuvvet,elektrostatik Alan

Elektrostatik, durgun elektrik,elektrik yükü, elektrostatik kuvvet,elektrostatik alan

Elektrostatik,

durgun elektrik yüklerinin özelliklerini inceleyen bilim dalıdır Ancak bu tanımı biraz daha açmak gerekir; çünkü adı geçen elektrik yükleri, belli bir ısıl çalkantının etkisi altındadır ve elektrik alanlar içinde harekete zorlanır Bu yüzden tam anlamıyla «hareketsiz Dolayısıyle, elektrostatiğin, ELEKTRİK biliminin yüklü taneciklerin birbiriyle etkileşimini inceleyen bir dalı olduğunu belirtmek daha doğru olur Elektrik yüklerinin hareketlerini inceleyen başka bir bilim dalı da elektrodinamik'tir Elektrodinamik, elektrik akımı gibi fizik olaylarını ve buna ilişkin elektrik yüklerinin davranışını inceleyen temel dallardan biridir ELEKTROMAGNETİZMA, hareketli elektrik yüklerinin oluşturduğu etkiyi konu edinen ve gelişmesini elektrodinamiğe borçlu olan bir başka bilim dalıdır

Elektrostatik ve elektrik:

1800i yılına kadar, kararlı ve düzenli akım sağlayacak bir elektrik aracı geliştirilemedi Ancak o yıl, İtalyan fizikçi Alessandro VOLTA, günümüzdekilerin öncüsü sayılan ilk «Volta pilnni buldu Bu üretecin ve ondan geliştirilen benzeri aygıtların yapımı sonucu, bilim adamları ilk kez, hareketli yüklerin etkisini inceleme olanağı buldular XIX yüzyılın sonlarına doğru James Clerk MAXWELL, elektromagnetizma yasalarını ortaya koymayı başardı

Volta pilinden önce, elektrik alaylarının incelenmesi, elektrostatikle sınırlı kalıyordu 1800'lerden önce elektriğin tarihçesi, bütünüyle elektrostatiğin tarihçesinden oluşur «Elektriklenme Elektrostatik, yüklü kuvvetler arasındaki itme ve çekme kuvvetlerinin ikisini de kapsar: Aynı türden yükler birbirini iter; ayrı türden yükler birbirini çeker Sözgelimi, iki elektron arasında itici bir kuvvet vardır Oysa atomda, eksi yüklü elektronlar ile artı yüklü protonlar (çekirdekte) arasındaki çekme kuvveti, atomun bir arada tutulmasını sağlayan en büyük etkendir Elektrostatik kuvvet, bu anlamda, evrenin tutucusu ya da yapıştırıcısı olarak düşünülebilir Kütle çekimi kuvveti, elektrostatik kuvvetten çok daha zayıftır

Elektrik yükü:

Elektrostatikte (ve elektrikte) en önemli yüklü tanecikler, eksi yük taşıyan elektronlardır Elektrik yükü birimi coulomb'dur ve tıpkı kütle, zaman, uzunluk gibi, temel birim ya da boyutlardan biridir Bir elektron, 1,6 x 10-19 coulomb'luk eksi yük taşır Elektrondan aşağı yukarı 2 000 kez daha büyük olan proton da, aynı nicelikte, ama artı yük taşır
Akan elektronlardan oluşan elektrik akımı, amperle ölçülür ve iletken bir ortamdan, bir saniyede bir coulomb'un geçmesi biçiminde tanımlanır Her elektronun ancak çok küçük yük taşıdığı düşünülürse, devreden saniyede geçen elektron sayısının çok büyük olduğu anlaşılır: Yaklaşık altı milyon kez
milyon kez milyon

Elektrostatik kuvvet:

Yüklü tanecikler ya da kütleler arasındaki çekme ve itme kuvvetlerini tanımlayan matematik bağıntı, «Coulomb Yasası Söz konusu bağıntının matematiksel gösteriliş biçiminde elektrostatik kuvvet, iki yüklü kütle arasındaki uzaklığın karesiyle ters orantılı olduğundan, bu eşitlik «ters kare

Elektrostatik alan:

Görünüşte hiç bir bağ olmamasına karşılık, iki yüklü tanecik arasında bir elektrostatik kuvvet oluştuğundan, fizikte, bu iki yüklü tanecikten her birinin, öteki tarafından üretilen bir elektrostatik kuvvet alanı (Bk ALAN VE KUVVETLER) içinde bulunduğunu varsaymak yararlı olmaktadır
Bu yüzden, her yüklü taneciğin çevresinde bir elektrik alanının varlığından söz edilir Yüklü tanecikten dışarı doğru her yönde ve tekdüze olarak yayılan kuvvet alanı, bir kütlenin çevresini saran birçok eşmerkezli küre olarak düşünülebilir Kürenin yüzeyi üstünde, elektrik yükünün etkisi aynıdır; ne var ki, kütleden uzaklaşıldıkça, bu etki gidereK azalır
Kuramsal olarak kuvvet alanı, uzay içinde sonsuza kadar uzanabilir Bununla birlikte uygulamada, ters kare yasasının yapısı gereği, yüklü bir taneci
ğin çevresindeki elektrostatik alan, kütleden biraz uzaklaşılınca hızla azalır Sözgelimi, çekirdekten birkaç atom çapı uzakta bulunan elektron, çekirdeğe çok düşük bir kuvvetle çekilir
Artı yüklü atom çekirdeği çevresinde böyle bir alanın bulunması, yörüngedeki elektronların davranışlarını belirler

Potansiyel ve gerilim:

Çekim alanındaki bir kütle, bu alan içindeki yerine bağlı olarak, bir potansiyel enerji taşımaktadır Bu kütle düşmeye bırakılırsa, taşıdığı potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür ve kütle de giderek hız kazanır Aynı biçimde, elektrostatik bir alanda bulunan yüklü bir kütlenin, bu alan içindeki yerine göre bir «potansiyel Alan içindeki iki nokta arasındaki potansiyel farkı ya da gerilim, artı yüklü birim taneciği bir noktadan ötekine taşımak için gereken enerji niceliğiyle ölçülür

Uygulamalar:

Elektrostatik özellikten yararlanan aygıtlar, yalından karmaşığa kadar uzanan çeşitli biçimlerdedir Elektrik ve elektronik devrelerde sık sık kullanılan KONDANSATOR'ler, elektrodinamiğin bir uygulaması olmalarına karşın, gerçekte elektrostatik araçlardır Elektrik yükleri, kondansatörden geçemez, ama kondansatörün levhaları üstünde toplanırlar Elektrostatik alanındaki en e&ki buluşlardan biri, çalışma ilkesi çağdaş kondansatörlere benzeyen «Leyden Şişesi 1787'de bulunan altın yapraklı elektroskop da, hem kuramsal bakımdan, hem de uygulama açısından yalın bir aygıttır İletken bir çubuğa asılmış iki küçük altın yapraktan oluşur Çubuk, genellikle çok ince ve kısadır Çubuğun öteki ucuna metal bir levha tutturulmuş ve bu levhanın altında kalan bölümün tümü, kapalı bir cam koruyucu içine alınmıştır Yüklü bir cisim (sözgelimi bir kumaşa sürtülmüş cam çubuk), bu levhaya değdirilirse, elektrik yükü, metal çubuktan yapraklara doğru akar Böylece altın yapraklar, aynı türden elektrik yükü kazanır ve aynı işaretli yükler birbirini iteceğinden ayrılırlar Yapraklar arasındaki ayrılma niceliği, kabaca yükün büyüklüğünü gösterir Metal levha ve çubuktan yapraklara ne kadar yük taşınırsa, itici kuvvet de o kadar büyük olacaktır Cam koruyucu elektrik yüklerinin havaya dağılmasını önlediğinden (çünkü yalıtkandır), elektroskopta da yük birikimi oluşur Bu aygıta, günümüzün laboratuvarlarında da raslanabilir

XIX yüzyılda Elektrofor ve Wimshurst makinası gibi, elektrostatik yük üretip depolayabilen daha ileri laboratuvar aygıtları geliştirilmiştir Etkili ve güvenilir yük kaynakları olan bu aygıtlar, cam ya da plastik bir çubuğu kumaşa sürtmekten çok daha iyi sonuç verirler Ancak temel ilkeleri aynıdır, yani sürtünmeyle elektriklenmedir
Elektrostatik makinaların en gelişmiş Van de'Graff jeneratörüdür Aygıt, yalıtkan temel üstünde yükselen bir sütunun tepesine yerleştirilmiş büyük bir metal küreden oluşmaktadır Sütunun içinde sürekli dönen bir kayış bulunur; ancak, kayışın yapıldığı malzeme, hem elektrik yüklerini üstüne toplama, hem de bunları yükleyici jeneratördendim metal küreye aktarabilme özelliği taşır Kuramsal olarak herhangi bir yalıtkan, kayış olarak kullanılabilir; ama uygulamada, genellikle kauçuklu malzemeler üstün tutulmaktadır

Metal kürenin büyüklüğü, yüzeyinde büyük miktarda yük toplanabileceğini ve toprağa oranla milyonlarca voltluk bir potansiyel farkı oluşacağını gösterir Bu yüksek gerilim, çoğunlukla TANECİK HIZLANDIRICILARI'nda kullanılarak, yüksek hızlı elektron demetleri elde edilir Elektron demetleri, altın ve tungsten gibi hedeflere çarptırıldıklarında, X ışınlarının yayılmasına neden olurlar X IŞINLARI da, kanser hücrelerinin tedavisinde, ameliyat aygıtlarının mikroptan arındırılmasında, nükleer tepkimelerin incelenmesinde ve benzeri işlemlerde kullanılır