Elektriklenme Nedir? Elektriklenme Çeşitleri Nelerdir?

Nötr durumdaki maddelerin dışarıdan elektron alarak ya da dışarıya elektron vererek üzerindeki elektrik yüklerinin sayısının değişmesine yani elektron proton dengesinin bozulmasına elektriklenme denir.

Herhangi bir yolla iki cisim arasında elektron alışverişi olduğunda cisimlerden biri elektron kaybederken diğeri elektron kazanır. Ancak bu alışveriş sonucunda cisimlerdeki toplam yük miktarı değişmez. Benjamin Franklin‘in de söylediği gibi doğadaki toplam yük miktarı daima sabittir. Buna yüklerin korunumu yasası denir.

Cisimler iki yolla elektriklenir.

1-) Sürtünme İle Elektriklenme

Birbirine sürtünen nötr iki cisimden birinin atomları sürtünme ile verilen enerji sayesinde elektronlarını kaybeder. Diğer cisim de bu elektronları alır. Elektron alan cisimde (-) yük fazlalığı oluşurken kaybeden cisimde de (+) yük fazlalığı oluşur. Sürtünme sonrasında iki cisimden biri (+), diğeri de (-) yükle yüklenmiş olur. Böylece sürtünme ile maddelerin elektriklenmesi gerçekleşir. Elektron alma veya verme isteği maddenin atomik bağ yapısıyla ilgilidir.

Örneğin aşağıdaki görseldeki gibi yün kumaşa sürtülen ebonit (plastik) çubuk, (-) yükle yüklenirken kumaş da (+) yükle yüklenir. Yine aşağıdaki görseldeki gibi ipek kumaşa sürtülen cam çubuk, (+) yük-le yüklenirken kumaş da (-) yükle yüklenir. Aynı etki cam çubuk ile plastik malzemenin birbirine sürtünmesiyle de elde edilir. Plastik bir malzemeye sürtülen cam çubuk (+), plastik ise (-) yükle elektriklenir.

Sürtünen cisimler sadece birbirleriyle yük alışverişi yaptığından kazandıkları yük miktarları bir-birlerine eşit, yüklerin cinsleri ise birbirlerine zıttır. Sürtünen cisimlerin ebatlarının farklı olması bu gerçeği değiştirmez. Başlangıçta nötr olan ve ebatları farklı elektron alışverişi için uygun seçilmiş iki cisim birbirine sürtüldüğünde yük dağılımları aşağıdaki gibi olur.

Sürtünme ile elektriklenmenin sebep olduğu olaylara ya-şamdan örnekler verilebilir. Örneğin yün kazağı çıkarttıktan sonra saç tellerinin havalanması sürtünme ile elektriklenme yüzündendir. Kazak ile saç telleri arasında oluşan sürtünme kazağın (+) yükle, saç tellerinin ise (-) yükle yüklenmesine sebep olur. (-) yükle yüklenen her bir saç teli, birbirini iteceğinden saç telleri havalanır. Sürtünme olduğu için saçtan kazağa yük atlaması gerçekleşerek küçük kıvılcımların oluşmasına sebep olur. Aşağıdaki görselde görüldüğü gibi kaydıraktan kayan çocuklarda da bu olayın benzerine rastlanır. Plastik kaydırağa sürekli sürtünen çocuk ve kaydırak zıt yükle yüklenir. Yüklenmenin gerçekleştiği çocuğun saçlarından anlaşılır.

Sürtünme ile elektriklenmenin sebep olduğu olaylardan biri de yıldırım ve şimşektir. Atmosferdeki bulutlar genelde yerden 2 km yüksekte ve küçüktür. Ancak bazı bulutların alt yüzeyi yerden 2 km, üst yüzeyi ise yerden 14 km yüksekte olabilir. Bu tip bulutların içerisindeki su buharı, atmosferin üst katmanlarında soğuk havanın etkisiyle yoğuşarak ve donarak suya ve buz kristallerine dönüşür. Yoğuşma ve donma olayında ortama verilen ısı, bulutun içindeki havayı genleştirir. Genleşen sıcak hava, bulut içinde güçlü hava akımları oluşturarak yükselir. Hava akımının içindeki su molekülleri ve buz kristalleri, tıpkı kazağa sürtünen saç gibi sürtünerek elektriklenir. (-) yüklenen molekül ve kristaller genellikle daha ağır olduklarından bulutun alt kısmında, elektron kaybeden (+) yüklü molekül ve kristaller ise bulutun üst kısmında birikir. Sürekli gerçekleşen bu olay sonucunda bulut o kadar fazla zıt yükle yüklenir ki oluşan elektrik alan, arada-ki havanın iyonlaşmasını sağlar. Böylece (-) yükler, (+) yüklerin olduğu tarafa doğru hareket eder. Hareket, bulutun kendi içinde olabildiği gibi bulutlar arasında da meydana gelebilir. Bu olay şimşek olarak bilinir. Yük boşalması bulutla yer arasında gerçekleşirse yıldırım adını alır. Aşağıdaki görselde şimşek ve yıldırım olayları verilmiştir.

2-) Dokunma İle Elektriklenme

Aşağıdaki görselde gördüğünüz gibi yüklü bir cisim, nötr iletken başka bir cisme dokundurulduğunda (-) yükler (elektronlar) birinden diğerine doğru akmaya başlar. Yük akışı her iki cismin potansiyelleri eşit oluncaya kadar devam eder. Böylece başlangıçta nötr olan iletken, temas sonucu yüklenip elektriklenmiş olur.

Yük akışını sağlayan etki, potansiyellerin farklı olmasıdır. Potansiyeller eşit olunca yük akışı da durur. Dokunan cisimler küre ise potansiyeller eşitlendiğinde fazla yük, yarıçaplar oranında paylaşılmış olur.

Aşağıda görülen yarıçapları r1 ve r2, yükleri q1 ve q2 olan küreler, Aşağıdaki görselin b kısmında görüldüğü gibi iletken telle birleştirilip anahtar kapatılırsa aralarında yük alışverişi olur. Yük alış verişi tamamlandıktan sonra kürelerin son yükleri görsel c’deki gibi q’1 ve q’2 olur.

Ardından son yüklerin değerini öğrenmemiz için toplam yük sayısını toplam yarıçapa böldüğümüzde ve yarıçap başına düşmüş olan yük miktarı ile her bir kürenin yarıçapıyla çarpılarak son yükleri bulunur.

Kürelerin dokunma sonrası yük miktarları,

 olur.

Kürelerin yük paylaşımından sonra başlangıçtaki toplam yükü korunarak sabit kalacaktır.

Bu durumda, q1 + q2= q’1 + q’2 olur.

Toplam yükün paylaşımı sonucunda cisimler, aynı cins yükle yüklenirler. Yalıtkanlarda yükler, hareket edemediği için dokunma sonucunda yalıtkana yük geçişi gerçekleşmez. Bu yüzden nötr bir yalıtkan dokunma ile elektriklenmez.

3-) Etki İle Elektriklenme

İletken nötr bir cisme yüklü başka bir cisim dokunmayacak şekilde yeterince yaklaştırılırsa yükün cinsine göre iletkenin içindeki elektronlar itilir veya çekilir. Elektronların bu hareketi sonucunda (+) ve (-) yükler, iletkenin içinde farklı uçlarda birikir. Bu olaydan yola çıkarak aşağıdaki görselde a’daki gibi yüksüz ve birbirine değmekte olan L ve M küresine (-) yüklü K küresi yaklaştırıldığında aynı cins yükler birbirini iteceğinden elektronlar M küresine doğru itilir. Bu durumda L ve M’nin üzerin-deki yük dağılımları görsel b’deki gibi olur. K küresi uzaklaştırılmadan iletken L ve M küresi birbirinden ayrılırsa görsel c’deki gibi iletkenler, eşit büyüklükte ve zıt yüklerle yüklenmiş olur. Böylece başlangıçta nötr olan L ve M iletkenleri etki ile elektriklenmiş olur.

Yalıtkan bir cisme yüklü cisim yaklaştırılırsa içerisinde serbest elektronlar bulunmadığı için iletkenler gibi elektriklenmez. Ancak yalıtkanın yüklü cisme yakın olan yerlerindeki atomlarının yük dağılımları biraz değişir. Bu durum sadece yüklü cisme yakın atomlarda görülür. İletkenler-deki gibi diğer atomlardan elektron gelmemiştir. Bu olaya kutuplanma adı verilir. Kutuplanma olayı aşağıda görülmektedir. Saça sürtülen tarağın nötr ve yalıtkan olan kağıt parçalarını çekmesi kutuplanma sayesindedir.

Herkese iyi çalışmalar ve derslerinde başarılar dileriz.Teşekkürler…

Kaynak = http://www.eba.gov.tr/ekitap?icerik-id=4818