Sürtünmeyle Elektriklenme Nedir? Nasıl Oluşur?

Sürtünmeyle Elektriklenme Nedir? Sürtünmeyle elektrik nasıl oluşur? Sürtünmeyle elektriklenme örnekleri, deneyi, hakkında bilgi.

Sürtünmeyle Elektriklenme Nedir? Nasıl Oluşur?

Bazı cisimlerin birbirine sürtülmesi elektronların birinden ötekine aktarılmasına sebep olur. Elektronlar negatif elektrik yükü birimidir ve bunları alan cisim negatif, öteki ise pozitif elektrik ile yüklenmiş olur. Cisimlerden birinin üzerindeki pozitif yük miktarı, ötekine aktarılan negatif yük miktarına eşittir. Eğer cisim elektriği ileten bir maddeden (mesela bakırdan) yapılmışsa, elektronlar hemen buradan kaçar ve cismin yüzeyindeki yük kaybolur. Mesela bir maden çubuk başka bir cisme sürtülse de küçük kağıt parçalarını çekemez,çünkü yükleri saklayamaz. Fakat cisim bir yalıtkan maddeden (mesela plastikten) yapılmışsa elektronlar kaçamaz.

Cismin yüzeyi üzerine gelen her hangi bir elektrik yükü olduğu yerde kalır. Bir kumaşa sürtülen plastik kalem küçük kağıt parçalarını çeker, çünkü elektrikle yüklenir ve bu yükleri saklar. Aynı cins yük ile (yani her ikisi de negatif veya her ikisi de pozitif yük ile) yüklenmiş cisimler birbirini iter, ters işaretli yüklerle yüklenmiş iseler birbirini çeker. Bu cins elektriğe statik elektrik denir, çünkü elektrik akımında olduğu gibi yükler hareket etmez, hareket etse bile kısa bir uzaklığa gidip durur.

Elektronların Davranışları

Elektronlar kümelenmeye karşı direnirler. Çünkü hepsi negatif elektrik yüklüdür ve birbirini iter. Elektronlar birbirlerinden uzaklaşmalarını sağlayacak kaçamak bir yol bulursa, hemen o yoldan giderler. Negatif yüklü bir yalıtkana dokunulursa buraya aktarılmış olan elektronlar, yahut buradaki fazla elektronlar parmak ve vücut üzerinden toprağa akar ve yalıtkan yükünü kaybeder. Elektronların akması bir elektrik akımı demektir, fakat bu akım dinamonun veya pilin meydana getirdiği akımdan çok küçüktür. Fakat 18 nci yüzyılın sonuna gelinceye kadar bilinen tek elektrik cinsi bu statik elektrik idi. Bu elektrik bir cam çubuğu ipek kumaşa yahut kehribar kürke sürterek elde edilebilmekteydi. Bunlar ilk ve en basit sürtünmeli elektrik makinası sayılabilir.

Çubuk ne kadar çok sürtülürse üzerinde o kadar fazla yük birikir. Çubuk üzerinde birikebilecek olan yük miktarı, çubuk ile onu tutan arasındaki ve çubuk ile hava arasındaki yalıtkanlıkla sınırlanmıştır. Yalıtkanlık mükemmel olmadığı için yükler kaçmaya çalışır. 18’inci yüzyılda sürtünme ile elektrik yani statik elektrik elde etmek için daha verimli metotlar düşünülmüştür. Guericke (bir yalıtkan olan) kükürtten büyük bir top yapmış, bunu bir eliyle döndürüp öbür eline sürtmüştü. Bu büyük top fazla miktarda elektrik’yükünü tutabiliyordu ve toprağa bağlı bir tel yaklaştırmakla boşaltılabiliyordu.

Elektronlar arasındaki itme kuvveti o kadar büyük olur ki bunlar bir hava aralığından atlayabilir ve bir kıvılcım halinde görülür. Daha büyük makinalar da yapılmış ve daha fazla elektrik yükü elde edilmiştir. Bundan sonra yükleri saklayıp istendiği zaman kullanılmasını “sağlayan bir çare bulmak gerekiyordu. İlk yapılan düzen Leyden şişesi denilen şeydir. Bu içi ve dışı ince maden yaprağı ile “kaplanmış” bir cam şişeden ibaretti. İç levha bir sürtünme makinasına bağlanmıştı ve sürtünmeyle aktarılan elektronlar iç kaplamaya akıp orada birikiyordu.

SÜRTÜNMEYLE ELEKTRİKLENME DENEYİ

Sürtünme makinasının en basit şekli bir cam çubuğun ipek kumaş parçasına sürtülmesidir. Cam ile ipek arasındaki sürtünme elektronların çubuktan ipek kumaşa aktarılmasına sebep olur. Çubuk pozitif elektrik yüklenmiş olur, ipek kumaş da aynı miktar negatif yük kazanmış olur. Çubukla ipek birbirini çeker, çünkü taşıdıkları yükler ters işaretlidir. (Aynı işaretli yükler birbirini iter.) Elektrikle yüklenmiş olan çubuk, mesela kağıt parçaları gibi, hafif cisimleri çeker. Bütün cisimler gibi kağıt da, pozitif yük taşıyan ağır bir çekirdekle bunun etrafında dönen negatif yüklü hafif elektronlardan ibaret olan atomlar dan yapılmıştır.

Kağıt nötrdür, üzerinde net olarak pozitif veya negatif elektrik yükü gözükmez. Çubuğun pozitif elektrikle yüklü olduğunu düşünelim. Kağıda yaklaşınca, kağıttaki atomların çekirdeğini iter, elektronlarını çeker. Elektronlar çubuğa doğru yaklaşır, oysa ağır olan çekirdek çok az yer değiştirir. Böylece elektrik yükleri hareket etmeye zorlanır, ama bunun için çubuğun kağıda değmesi gerekmez. Birbirlerinin aynı olmayan yükler birbirine yaklaşacağı için kağıt çubuğa doğru çekilir ve hareket eder. Çubuk negatif elektrikle yüklü olsaydı kağıdın çubuğa yakın olan yerleri pozitif yük kazanır ve çubuk gene kağıdı kendine doğru çekerdi.