Elektriklenme Çeşitleri Ve Elektrik Yükleri Arasındaki İlişki

ELEKTRİKLENME ÇEŞİTLERİ VE ELEKTRİK YÜKLERİ ARASINDAKİ İLİŞKİ

Elektrikle ilgili ilk kayıtlı bilgiler, milattan önceki yıllara kadar uzanır Filozof Thales çuha parçasına sürtünmüş kehribarın küçük cisimleri çektiğinden söz etmiştir Rönesans dönemine kadar bu olayın nedeni açıklanamamıştır Daha sonraki yıllarda yapılan deneyler kehribardan başka bazı maddelerinde aynı davranışı gösterdiğini ortaya koymuştur Bugün bu olaylar maddenin elektrikli yapısı ile açıklanmaktadır

Elektriklenme çeşitleri 4 gruba ayrılır Bunlar;

• Sürtünme İle elektriklenme

• Elektroskop

• Dokunma ile elektriklenme

• Etki ile elektriklenme

A) Sürtme ile elektriklenme

Saçlarınızı temizken taradığınızda tarakla saçlarınız arasında elektriklenme olur Kazağınızı çıkartırken bazı çıtırtılar duymuş ve kıvılcım atlaması görmüş olmalıyız Petrol tankeri arkasında yere sürtünen bir zincir dikkatimizi çekmiştir Çünkü her yerde görüldüğü gibi burada da elektriklenme olmuştur Sürtünme ile elektriklenmeyi bir deneyle açıklayalım

Deney:

1 Bir kağıt parçasını ufak 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 bir elektriklenme meydana gelir Sürtme ile elektriklenen ebonit çubuğun kağıt kırpıntılarını çektiğini görürüz

Cam, plastik ,ebonit, kehribar gibi cisimler ipek veya yün parçasına sürtündüğünde hafif cisimleri çekme özelliği kazanırlar Bu şekilde ortaya çıkan elektrik yüklerine durgun(statik) elektrik, bu özelliği kazanan cisimlere de ‘elektriklenmiş cisimler’ denir

Herhangi bir şekilde bir madde üzerinde toplanmış olan elektrik yüküne durgun(statik) elektrik denir Madde üç yolla durgun elektrikle yüklenebilir

1 Sürtünme ile

2 Dokunma ile

3 Etki ile

Elektrik yüklü iki cam çubuğun, yüklü iki ebonit çubuğun birbirini ittiğini, ancak yülü cam çubukla ebonit çubuğun birbirini çektiğini görürüz o halde cam ve ebonit çubuğun yükleri farklı olmalıdır Buda bize iki farklı yükün olduğunu gösterir Biri cam çubukta olan elektrik türü, diğeri plastik veya ebonit çubukta oluşan elektrik türüdür Elektrikle ilgili ilk deneyleri yapan Benjamin Franklın sürtme sonucu cam çubukta oluşan elektrik yüküne pozitif (+) ebonit çubukta oluşan elektrik yüküne negatif (-) elektrik yükü adını vermiştir

Sürtme ile elektriklenen diğer maddeler de ya camdaki gibi pozitif yada ebonitteki gibi negatif yükle yüklenir Aynı beze sürterek yüklenmiş iki can çubuğun yada iki ebonit çubuğun birbirini itmesi, aynı cins elektrikle yüklü cisimlerin birbirini ittiğini gösterir Öte yandan yüklü ebonit ve cam çubukların birbirini çekmesi zıt yükle yüklü cisimlerin birbirini çektiğini belirtir Sonuç olarak; Aynı işaretli yükle yüklenmiş cisimler birbirlerini iter, zıt işaretli yükle yüklenmiş cisimlerde birbirlerini çeker

B) Elektroskop

Elektroskop bir cismin yüklü olup olmadığını, yüklü ise yükümün cinsini bulmak için kullanılan araçtır Bu araç 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 aynı tür yükler birbirlerini iteceklerinden yapraklar açılır Elektroskoptaki yük miktarı arttırılırsa yapraklar daha çok açılır Negatif yükle yüklenmiş bir elektroskopun topuzuna parmağımızla dokunursak negatif yükler vücudumuz üzerinden toprağa akar, elektroskop nötr haline gelir ve yaprakları tamamen kapanır Pozitif yüklü elektroskopa parmağımızla dokunursak negatif yükler topraktan elektroskopa geçer ve yapraklar kapanır Bu olaya elektroskopun boşalması denir

C) Dokunma ile elektriklenme

Sürtme ile elektriklenmede sürtülen cisimlerden birimden sökülen elektronlar diğerine geçerek ona negatif yüklenmesini sağlarken elektronu sökülen cisimde pozitif yükle 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 aynı yükle yüklenerek birbirlerini itmesidir

Ebonit çubuk uzaklaştırıldığında yaprakların açık kalması, dokunma ile elektriklenmenin kalıcı olduğunu gösterirElektrikle yüklü bir cisim, nötr başka bir cisme dokundurulursa yüklü cisimdeki fazla elektronların bir kısmı, nötr cisme geçerek onu da negatif yükle yükler Kendisinde ise aynı miktar negatif yük azalması olur Toplam yükte değişme olmaz Bu cisimler birbirlerinden ayrıldıklarında herikiside negatif yükle yüklenmiş olur Bu şekilde dokunma sonucu oluşan yükler kalıcıdır

Yüklü bir cismin yükü yada nötr diğer bir cisme dokundurulunca yük alışverişi olur Cisimler özdeş ise toplam yükü eşit olarak paylaşırlar Farklı büyüklükte iseler toplam yükü büyüklükleri ile orantılı olarak paylaşırlar Dokunma öncesi cisimlerdeki toplam yük, dokunmadan sonraki toplam yüke eşittir

D) Etki ile elektriklenme

Elektrikle yülü ebonit yada cam çubuk küçük kağıt parçalarına veya elektrik sarkacındaki küreye yaklaştırıldığında bunları çeker Bu durum cisimlerin sürtme yada dokunma olmadan da birbirlerini etkilediklerini gösterir

İletken bir cismin, yüklü bir cisim yardımıyla dokunmadan elektrikle yüklenmesine ‘etki ile elektriklenme’ veya ‘elektrostatik indüksiyon’ denir Etki ile elektriklenmede yüklü cisimle nötr cisim birbirine dokunmadığından aralarında elektron alışverişi olmaz Yalnız nötr cismin elektronlarının yerleri değişir Yüklü cisim uzaklaştırılırsa elektronlar tekrar eski yerlerine döner Bu şekilde 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 veya atomlarına dışarıdan elektron eklemek demektirCisimleri Elektrikle yüklemenin çok çeşitli yoları vardırBu yollardan sadece 3’ünü bilmemiz yeterlidir

Bunlar:

1-Sürtünmeyle Elektriklenme

2-Dokunmayla Elektriklenme

3-Etkiyle Elektriklenme

1-SÜRTÜNME İLE ELEKTRİKLENME: Günlük yaşantımızda kazağımızı çıkardığımızda veya saçlarımızı tararken çıtır çıtır sesler duyarızBunlar cisimlerin sürtünmeyle elektriklenmesinin sonucudur Yünlü bir kumaşı bir cam parçasına sürttüğümüzde,cam elektron kaybederek (+) yüklenir,kumaş bu elektronları alarak (-) yüklenir İkinci bir örnek olarak ipek kumaşa sürtülen cam çubukta cam (+) İpek ise (-) yüklenirDemek ki,birbirine sürtülen maddeler eşit ve zıt işaretli yüklenirlerSonuçta iki elektrik yükü mevcutturBunlardan 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 ile aynı yükle yüklenirİletkenler birbirine dokundurulduğunda geçen yükler aslında negatif yüklerdirÇünkü pozitif yükler çekirdek demek olduğundan,bunların taşınması maddenin olduğu gibi taşınması demektir Dokunma ile yüklenmede cisimlerin yükleri nasıl paylaşacakları,tamamen cismin fiziksel ve geometrik yapısına bağlıdırElektrikle yüklü cisimler birbirine dokundurulduğunda,üzerinde dengelenmemiş(fazla)yükü pay ederlerBu paylaşma olayı küresel cisimlerin yarı çapları ile doğru orantılıdır Özet olarak; a) Dokundurulan cisimler özdeş ise yükü aralarında eşit bölüşürler b) Birbirine değdirilen cisimler eğer küresel yapıdaysa,başlangıçtaki net yükü,yarıçaplarıyla doğru orantılı olarak bölüşürler Örnek olarak;başlangıçta dokundurulan kürelerden birinin yarıçapı diğerinin iki katıysa,net yükten küçük olan diğeri iki pat alırYani toplam yük üçe bölünürBiri küçük küreye,ikisi büyük küreye verilir c) İşaretleri farklı küreler birbirine dokundurulursa öncelikle nötrleşme olayı görülürKalan yük pay edilir ÖRNEK: İpek ipliğe bağlı,(-) yüklü iletken bir kürecik,,yüksüz iletken bir silindirin içine sarkıtılıyorKürecik,silindirin dibine değdikten sonra,silindirin iç ve dış yüzeyleri ile küreciğin üzerindeki yük dağılımı nasıl olur? ÇÖZÜM: (-) yüklü iletken kürecik silindirin dibine değince silindire elektron geçerElektron yükleri cisimlerin dış yüzeylerinde dağıldığından,elektron silindirin dış yüzeyine dağılır İletken bir cismin içerisinde oyuk varsa ve bu oyuğa yüklü bir cisim içten değdirilirse tüm yük oyuk cismin dış yüzeyine dağılırDokunan cisim de ise hiç yük kalmaz NOT: Yüklü metal küre,metal kutuya içten değdirilince yükler hemen metal kutunun dış yüzeyine kaçarYani metal kürede hiç yük kalmazBu sonuç;metal kutunun önceden yüklü olup olmadığına bağlı değildir UYARIokunma ile elektriklenmede cisim(küre,elektroskop vb),dokun durulanın yükünün aynı işaretlisi bir yükle yüklenir

ELEKTROSKOP: Bir cismin elektrikle yüklü olup olmadığını,elektrikle yüklü ise cismin hangi cins elektrik yükü ile yüklü olduğunu anlamaya yarayan basit elektrik aletidir Elektroskopun yapısında;bir ucunda altın veya alüminyumdan yapılı İki yaprak ve diğer ucunda ise metal bir küre ve metal bir çubuk vardır Bu sistem yaprakları görebilmek ve onları hava esintisinden korumak için bir muhafaza içerisine yerleştirilmiştirElektroskop yüksüz olduğu vakit yaprakları kapalıdır Yüklendiği zaman yapraklar aynı elektrik yükü ile yükleneceğinden birbirini iterek açılırlarYaprakları(-) yükle yüklenmiş elektroskopa,(+) yüklü cam çubuk dokundurulduğunda yapraklar kapanır Eğer elektroskop (-) yük ile yüklenmiş ise,bu (-) yüklü elektroskopun baş topuzuna (+) yüklü cam çubukla dokunacak olursak yapraklar kapanırÇünkü zıt elektrik yükleri birbirini çekeceğinden yaprakları kapatır ÖRNEK: Negatif yüklü bir elektroskopa,pozitif yüklü bir çubuk yaklaştırılıyor Yapraklarının durumu ne olur? ÇÖZÜM: Zıt yükler birbirini çekeceğinden yapraklardaki (-) yüklerin bir kısmı (+) yüklü çubuk tarafından elektroskopun topuzuna doğru çekilirBu durumda yapraklarda (-) yükün azalması oluryapraklar tam kapanmaz ama biraz kapanır

3-ETKİ İLE ELEKTRİKLENME: Cam bardaklar üzerinde birbirine dokunan yüksüz ve iletken çubuklar varken sisteme yaklaştırdığımızda sistemde yük ayrımına neden olur Bu olaya elektrostatik indüksiyon(etki ile elektriklenme) denir UYARI: Etki ile elektriklenmede iletken cisim (küre,elektroskop vb) etki edenin yükünün ters işaretlisi bir yükle yüklenir ÖRNEK: Negatif yüklü bir A çubuğunu dokunmayacak şekilde yüksüz bir B çubuğuna yaklaştırdıktan sonra 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 gider 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