Durgun Elektrik

Soğuk havalarda giydiğimiz yünlü kazaklar sebebi ile saçlarımızın dikelmesi doğada var olan iki temel zıt yüklü taneciklerin, elektron ve protonların arasındaki etkileşimden kaynaklanır.

Bir atomun çekirdeğinde pozitif yüklü protonlar ile nötronlar yer alırken çekirdeğin etrafında yer alan ve kütlesel olarak çekirdekten çok küçük olan negatif yüklü elektronlar vardır.

Bu durumda atom elektriksel olarak nötr durumdadır.

Bu durumda her elementin elektron sayısı ve bu elektronların yörüngelerindeki hareketleri farklıdır.

Çekirdeğe yakın olan elektronlar çekirdeğe büyük kuvvetler ile bağlıdır ve bu bağdan koparılmaları daha zordur. Çekirdekten uzak olan elektronlar ise daha zayıf bağlara sahiptir ve çekirdekten koparılmaları daha kolaydır.

Bir veya birden fazla elektronu yörüngeden koparılmış atomlara pozitif iyon atom denir.

Yörüngesindeki elektron sayısı çekirdeğindeki proton sayısından fazla olan atoma negatif iyon atom denir.

Bir atomun en dış yörüngesindeki elektronlar kolaylıkla serbest kalabiliyorsa bu tür maddelere iletken denir.

Bakır, gümüş, alüminyum, demir

Elektronlarını kolaylıkla serbest bırakamayan maddelere yalıtkan denir.

Cam, plastikler ve diğer ametaller

İletkenlik bazı atomlarda ortamın koşullarına, sıcaklığına ve ortama etki eden kuvvetlere bağlı olarak değişmektedir. Bu tür maddelere yarı iletken denir.

Silisyum ve germanyum

Elektriği mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda neredeyse sıfır direnç ile iletme özelliğine süper iletkenlik denir.

Bu yasa durgun yükler arasında oluşan elektriksel kuvveti belirlemeyi amaçlar. Yasaya göre elektrik yükleri arasındaki kuvvetlerin büyüklüğü, yüklerin büyüklükleri ile doğru orantılı ve birbirine olan uzaklığın karesi ile ters orantılıdır. Bu denklem Coulomb kuvvetini belirler ve bu kuvvet doğrultu ve yöne sahiptir.

Bu durum bazı cisimlerin birbirlerine dokunması, sürtmesi veya etkilenmesi sonucu elektrikle yüklenmesi kendisi ile aynı yüklü diğer parçacıkları itmesi veya kendisi ile zıt yüklü parçacıkları çekmesidir.

Cisimler arasındaki yük dağılımında cisimlerin hacimleri belirleyici özellik taşır.

• Yüklerin her cisim üzerindeki konumları değişebilir.
• Cisimlerden biri topraklanırsa bir cins yük
topraklanan cisim üzerinde bırakılabilir.
• Tersi yüklü cisimler topraklanma nedeni ile cisim
üzerinden uzaklaştırılabilir.

Bir cismin yüklü olup olmadığına veya hangi tür yükle sahip olduğunu anlamamıza yardımcı olan alettir.

Yüklü bir yüksüz bir elektroskoba temas ettiğinde yüklü cisimdeki yükler elektroskoba geçer. Elektroskop aynı tür yüklerle sahip olduğu için
elektroskobun yaprakları açılır. Yüklü cisim uzaklaştırılsa bile yapraklar açık kalır. Yaprakların kapanması için elektroskobun topraklanması erekmekledir.

Elektroskobun uç noktasındaki kürede cismin yüküne zıt yükle yüklenirken yapraklar cisim ile aynı yükle sahip olurlar. Aynı yüke sahip yapraklar birbirini iter ve yapraklar açılır. Yüklü cisim elektroskoptan uzaklaştırılırsa yükler eski durumunda döner ve yapraklar kapanır.

Elektrik yüklü olan veya elektrik yüklerinden oluşmuş bir sistem çevresindeki tüm noktalarda bir kuvvet alanı oluşturur. Bu alana elektrik alan denir. Elektrik alanı vektörel bir büyüklüktür ve bir doğrultusu ve yönü vardır.

• Elektrik çizgilerinin sık olduğu yerlerde büyük, seyrek olduğu yerlerde ise küçüktür.
• Çizgilerin paralel olduğu yerde alan düzgündür.
• Bir noktadaki elektrik alanın yönü, o noktadaki elektrik alan çizgisine teğet bir doğrultudadır.

Bir elektrik yükünü elektrik alnına ivmesiz olarak ters yönde hareket ettirebilmek için yük üzerine belli kuvvet uygulanması gerekmektedir. Elektriksel alan kuvvetine karşı yapılan birim iş, yükün iki konumu
arasındaki potansiyel fark olarak tanımlanır.

Yalıtkan malzemeler elektrik yükünü depo edebilirler. Kondansatörler bu özellik kullanılarak üretilmiştir.

Bir kondansatörün içince biri negatif diğeri pozitif yüklü iki iletken levha vardır. Bu levhalar arasında yalıtkan bir madde vardır.

Bu malzeme kondansatör içinde yer alan negatif ve pozitif yüklü levhaların arasında yer alır ve yalıtkan özellik taşır.

Kondansatör içindeki levhaları yüklemek için pil, batarya gibi güç kaynakları kullanılır.

• Düzlem kondansatör
• Silindirik kondansatör
• Küresel kondansatör

Sığa belli bir potansiyel fark altında kondansatörün yük biriktirebilme ölçüsüdür.

• Kondansatör üzerinde toplanan yük miktarı,
• Kondansatör içindeki levhanın şekli
• Kondansatör içindeki levhaların birbirine olan
uzaklığı

Farad kondansatör sığası birimidir. Bu birim, yük (coulomb) ve potansiyel fark biriminin (volt) oranıdır (C/V).

• Mikrofarad (μF)
• Nanofarad (nF)
• Pikofarad (pF)

Bu tür kondansatörlerin sığası levhaların alanı ile doğru, levhalar arasındaki uzaklık ile ters orantılıdır. Ayrıca sığa levhalar arasında yer alan dielektrik
malzemenin cinsine bağlıdır.

Birbirine seri bağlanmış kondansatörlerin oluşturdukları potansiyel fark, her bir kondansatörün levhaları arasında oluşan potansiyel farkların toplamına
eşittir. Böylece seri bağlanmış kondansatörler ile kondansatörlerin kendi sığalarından daha büyük sığaya sahip kondansatör sistemi oluşturulmuş olur.

Kondansatör içindeki yüksüz levhaların yüklenmesi için bir batarya kullanılır. Levhaların yüklenmesi sırasında bir iş yapılmış olur. Yapılan bu iş
kadar enerji kondansatörlerde potansiyel enerji olarak depolanır.