ELEKTRİK YÜKLERİ VE ELEKTRİK ENERJİSİ

ELEKTRİK YÜKLERİ VE ELEKTRİK ENERJİSİ

ELEKTRİK YÜKLERİ VE ELEKTRİKLENME

Maddeler, elektriksel olarak nötr olan atomlardan meydana gelmektedir. Çünkü, atomlar içerisinde bulunan pozitif yüklerin (çekirdeğinde bulunan protonlar) sayısı ile negatif yüklerin (çekirdeğin etrafındaki kabuklarda bulunan elektronlar) sayısı birbirine eşittir. Statik elektrik olgular, pozitif ve negatif yüklerin ayrımına gereksinim duymaktadır. İki madde birbirleri ile temasa geçtiği zaman, elektronlar bir maddeden diğer maddeye geçebilir, ve böylece bir madde üzerinde aşırı miktarda pozitif yük, diğeri üzerinde ise buna eşit miktarda bir negatif yük bırakır. Maddeler ayrıldıkları zaman ise, yükleri oransız bir şekilde tutarlar.

Günlük hayatta elektriklenme:

• Saçlarınız kuru ve temizken saçınızı taradığınızda, saç telleriniz tarağa doğru çekilir.
• Plastik kalemi ya da tükenmez kalemi saçınıza sürterek, küçük kağıt parçalarına yaklaştırırsanız, kağıt parçalarını çeker.
• Yün kazağınızı çıkartırken çıtırtılar işitirsiniz. Karanlıkta bu çıtırtılarla birlikte küçük kıvılcımlar çıktığını görebilirsiniz.
• Kâğıt ya da plastik yüzeylerdeki parmak izlerini belirlemede kullanılan tozun parmak izini göstermesi
• Televizyon ekranı, plâstik kasalı radyo, teyp vb. araçların üstü kuru bezle silindiği hâlde kısa sürede tozlanması.
• Fotokopi makineleri, baca temizleme fırçaları, otomotiv ve beyaz eşya boyama tabancaları elektriklenme olayından yararlanılarak yapılan teknolojik aletlerdir.
• Yıldırım ve şimşek oluşumları.
• Yakıt taşıyan araçlara zincir takılıp oluşan elektriğin boşaltılması.
• Elektronik tamirciler cihazların zarar görmemesi için elektrostatik bileklik kullanırlar.
• LPG istasyonlarında elektriklenmeyi engellemek için gaz doldururken topraklama yapılır.

Yük durumuna göre cisimler:

Pozitif (+) yüklü cisim	Negatif (-) yüklü cisim	Nötr cisim
(-) yük kaybetmiş nötr bir cisimde (+) yük fazlalığı olur. Böyle (+) yük fazlalığı olan cisimlere (+) yüklü cisimler denir.	(-) yük kazanmış nötr bir cisimde (-) yük fazlalığı olur. Böyle (-) yük fazlalığı olan cisimlere negatif yüklü cisim denir.	(+) yük miktarı , (-) yük miktarına eşit olan cisimlerdir. Yükler cisim içerisinde düzgün olarak dağılmış olup dengededirler. Yüksüz terimi nötr cisim için kesinlikle yanlış bir ifadedir.

Yükler arasındaki etkileşim:

Yüklü cisimler birbirlerine dokundurulduğunda elektronlar homojen bir şekilde yayılacağından dokundurulan cisimler aynı yüke sahip olurlar. Fakat cisimler birbirlerine dokundurulmaz ve yakın bir mesafeye getirilirlerse itme çekme gibi durumlar ortaya çıkacaktır.

• Yüklerin yaklaştırılması durumunda
• 

  Zıt yükler birbirini çeker.

• 

  Pozitif yükler birbirini iter.

• 

  Negatif yükler birbirini iter

• 

  Yüklü cisim nötr cismi çeker.

• 

  Nötr cisimler birbirini etkilemez.

Cisimlerin birbirine uyguladıkları çekim kuvveti yük miktarı ve yakın olma durumları ile doğru orantılı olarak değişir.

Sürtünme ile Elektriklenme

Bazı yalıtkan ve yüksüz olan maddeler birbirlerine sürtüldüğünde gerçekleşir. Ebonit (plastik) bir çubuk yüne sürtüldüğünde yündeki elektronların bir kısmı ebonit çubuğa geçer. ebonit çubuk (-) yüklenmiş, yün ise (+) yüklenmiş olur. Aynı Şekilde cam ipeğe Sürtüldüğünde ise elektron akışı bu sefer camdan ipeğe olacaktır. Bu nedenle cam çubuk (+), ipek ise (-) yüklenecektir.

Özellikleri:

• Cisimler eşit sayıda ve zıt yükle yüklenir.
• Toplam yük korunur.
• Sürtünen cisimler arasında alınan ve verilen yükler eşittir.
• Negatif (-) yükler hareket eder.
• Sürtünen cisimler birbirine temas ederse tekrar nötr hale geçer.

Günlük hayatta:

• Bulutları oluşturan su moleküllerinin atmosferdeki hava molekülleriyle sürtünmesi sonucu bulutlar elektrik yükü İle yüklenir.
• Kaydırakta kayan bir çocuğun saçlarının dikilmesi
• Yün kazakları çıkarırken çıtırtılar duyulması
• Saça sürtülen bir balonun sakimizi çekmesi

Metaller sürtünme ile elektriklenmez, metaller iletken oldukları için üzerinde elektrik yüklerini biriktirmez.

Dokunma ile Elektriklenme

Yüklü bir cisim, nötr veya yüklü bir başka iletken cisme dokundurulması sonucu aralarında yük alışverişi olur. Bu tür elektriklenmeye dokunma ile elektriklenme denir.

Özellikleri:

• Dokunma ile elektriklenen cisimlerin yükleri aynı olur.
• Dokunma ile elektriklenen cisimler birbirlerini iterler.
• Cisimler arasında sadece elektronlar hareket ederler.
• Cisimlerin kazandıkları yükler kalıcıdır.
• Dokunma ile elektriklenen cisimlerin elektrik yükleri, cisimlerin büyüklüklerine göre paylaşılır.

Dokunma ile elektriklenmeye bir kaç örnek

Pozitif (+) yüklü bir küre negatif (-) yüklü bir küreye dokunduruluyor. Bu durumda eksi ve artı yükler birbirlerini nötrler ve fazla olan pozitif yükler eşit olarak iki küreye paylaştırılır	Pozitif (+) yüklü bir küre pozitif (+) yüklü bir küreye dokunduruluyor. Bu durumda pozitif bütün yükler eşit bir şekilde iki küreye bölüştürülür.
Pozitif (+) yüklü bir küre nötr bir küreye dokunduruluyor. Bu durumda pozitif bütün yükler eşit bir şekilde iki küreye bölüştürülür.	Pozitif (+) yüklü bir küre negatif (-) yüklü bir küreye dokunduruluyor. Bu durumda eşit olan eksi ve artı yükler birbirlerini nötrler.

Etki (Tesir) ile Elektriklenme

Yüklü bir cisme bir başka cisme yaklaştırıldığında, cisim etki ile elektriklenir. Aynı yükler birbirini itmesi, zıt yüklerin birbirini çekmesinden dolayı nötr cisim üzerinde yük dengesizliği oluşur. Bu tür elektriklenmeye etki ile elektriklenme denir.

Özellikleri:

• Etki ile elektrikleme de elektron alışverişi olmaz.
• Etki ile elektriklenme de cisimlerin kazandıkları elektrik yükleri kalıcı değildir.
• Yüklü cisim uzaklaştırdığında, nötr cisim tekrar eski haline döner.
• Cismin uçlarında biriken + ve - yükler birbirine eşittir.
• Etki ile elektriklenmenin kalıcı olması için cismin topraklaması gerekir.
• Etki ile elektriklenen cisim topraklama yapılırsa, elektriklenen cisim ile elektriklenmeyi sağlayan cisim zıt yüklerle yüklenirler.

Topraklama, elektrikli cihazların herhangi bir elektrik kaçağı tehlikesine karşı gövdelerinin bir iletkenle toprağa gömülü vaziyetteki "topraklama" sistemine bağlanması yöntemi. Böylece cihazda elektrik kaçağı varsa, dokunduğumuzda elektrik akımı bizim üzerimizden değil, direnci daha az olan toprak hattı üzerinden geçer ve çarpılma tehlikesi ortadan kalkmış olur. Statik elektrik deneylerinde genelde yüklü cisimleri nötrlemek için topraklama kullanılır.

Elektroskop

Elektroskop, bir cisimde statik elektrik yükünün olup olmadığını, yükün eksi (-) veya artı (+) işaretli olduğunu tespit etmeye yarayan alet.

Yapısı

İletken bir çubuğun bir ucuna iki yaprakçık, diğer ucuna iletken bir plaka veya küre yerleştirerek, plakanın alt kısmı yaprakçıklarla beraber yalıtkan bir muhafazanın içine alınır. Bu basit bir yapraklı elektroskopu teşkil eder. Birkaç voltluk potansiyel farkları tespit etmeye yarayan kondansatörlü elektroskopların yanında, bulutlarda statik elektriğin olup olmadığını bulmaya yarayan elektroskoplar da mevcuttur.

Özellikleri

• Elektroskop nötr iken yaprakları kapalıdır.
• Elektroskop kullanılmadan önce Dokunma veya sürtünme yolu ile önceden (+) veya (-) yükle yüklenir. Bir cismin elektrik yükünün cinsini belirleyebilmek için yük cinsi bilinen bir elektroskopun topuzuna yaklaştırılır. Bu durumda:

1. Elektroskopun yaprakları daha çok açılıyorsa cismin yükü elektroskopla aynıdır.
2. Elektroskopun yapraklarının açıklığı azalıyorsa cismin yükü elektroskopla zıttır.

• Yükün az veya çok oluşuna göre yaprakların açılma miktarı değişmektedir.

ELEKTRİK ENERJİSİNİN DÖNÜŞÜMÜ

Termodinamiğin birinci kanununa göre (enerjinin korunumu yasası olarak da bilinir) enerji, dönüştürülebilen bir büyüklüktür. Enerjiyi bir biçimden diğerine dönüştüren cihaza transduser denir.

Elektrik Enerjisinin Isı ve Işık Enerjisine Dönüşümü

İletkenlerin elektrik enerjisini iletirken akıma karşı gösterdiği zorluğa direnç denir. Bu direnç telin ışıma yapmasına neden olur. Elektrikli soba, su ısıtıcısı, ütü, fırın vb. elektrikli araçlar elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştürür.

Bir Telin Direnci

Telin kesitine;	Telin uzunluğuna;	Telin cinsine;
Kesit alanı küçüldükçe telin direnci artar. Bunu dar bir yolda araçların sıkışması gibi düşünebiliriz.	Tel ne kadar uzun ise üzerinden geçen elektronlar o kadar fazla zorluk yaşayacaktır.	Her maddenin oluşturduğu direnç aynı değildir.

Direnç ısıyı yaratacağından teldeki direnci etkileyen her şey çıkacak ısı miktarında etkili olacaktır. Ayrıca iletkenin direnci, akımın büyüklüğü ve akımın geçiş süresi arttıkça açığa çıkan ısı miktarı artar. (Doğru orantı)

Elektrik enerjisini ışığa çeviren araçlara ampul (lamba) denir. Akkor filamanlı ve floresan olmak üzere iki çeşit lamba vardır. Akkor flamanlı lambalarda erime noktası ve direnci büyük olan tungsten teli kullanır. Bu tel çok fazla direnç ile aşırı ısınarak ışımasını gözle görülür ölçüde fazlalaştırır ve ışık yayar. Lambanın içi yanabilecek gazlardan arındırılmıştır. Floresan lambaların içinde cıva ve soy gaz bulunur. Lambanın bir ucundan fırlatılan elektronlar cıvaya çarparak görünmeyen ışıma meydana getirir. Bu görünmeyen ışıma cama kaplanmış fosfor sayesinde görünür hale gelir.

Sigorta: Elektrik devrelerinde devreye gereğinden fazla akım geçtiğinde akımı keserek güvenliği sağlayan cihazlardır.

Elektrik Motoru

Elektrik Enerjisinin Hareket Enerjisine Dönüşümü

Elektrik enerjini hareket enerjisine dönüştüren cihazlarda elektrik motoru kullanılmaktadır. Bir elektrik motorunda U mıknatıs ya da iki tane çubuk mıknatıs ile güç kaynağına bağlı armatür adı verilen bir bobin (elektromıknatıs) vardır. Bobinden akım geçtiğinde manyetik bir alan oluşur. Bu manyetik alan diğer mıknatısın manyetik alanıyla etkileşir ve mıknatısların birbirine uyguladıkları itme çekme etkisiyle armatür dönmeye başlar. Buzdolabı, çamaşır makinesi, elektrik süpürgesi, vantilatör, matkap vb. elektrik enerjisini hareket enerjisine dönüştüren araçlardır.

Elektrik Enerjisi Nasıl Üretilir?

Elektrik akımı üreten araçlara jeneratör denir. Çalışma mantığı Elektrik motorunun tersidir. Bir bobin içerisinde mıknatısı ya da mıknatıs etrafında bobini hareket ettirerek elektrik akımı oluşturulabilir. Üretilen elektrik akımının büyüklüğü; bobinin sarım sayısına ve mıknatısın hareket hızına bağlıdır.

Çubuk mıknatısın hareket yönü değiştikçe akımın yönü de değişir. Büyüklüğü ve yönü zamanla değişen bu tür akımlara alternatif akım (dalgalı akım) denir. Alternatif akım AC harfi ile gösterilir ve bu akım radyo, televizyon, bilgisayar gibi araçlarda kullanılır.

• Elektrik Üretim Tesisleri
• 

  Hidroelektrik Santraller

• 

  Termik Santraller

• 

  Rüzgar Enerjisi Santralleri

• 

  Jeotermal Santraller

• 

  Nükleer Santraller