F.8.7.1. Elektrik Yükleri ve Elektriklenme

Önerilen Süre: 6 ders saati

Konu / Kavramlar: Elektrik yükleri, elektrik yükleri arasındaki itme ve çekme kuvvetleri, elektriklenme çeşitleri

F.8.7.1.1. Elektriklenmeyi, bazı doğa olayları ve teknolojideki uygulama örnekleri ile açıklar.

F.8.7.1.2. Elektrik yüklerini sınıflandırarak aynı ve farklı cins elektrik yüklerinin birbirlerine etkisini açıklar.

F.8.7.1.3. Deneyler yaparak elektriklenme çeşitlerini fark eder.

ELEKTRİK YÜKLERİ VE ELEKTRİKLENME

1. Elektriklenme

• Elektrik yüklerinin (elektronların) bir cisimden başka bir cisme geçerek birikmesine elektriklenme denir.
• Elektriklenme sonucunda cisimler arasında itme ve çekme olayı gerçekleşir.
• Elektriklenme atomdaki elektronlardan kaynaklanır.
• Maddenin yapı taşı atomdur. Atomlar proton, nötron ve elektronlardan oluşur.
• Proton (+), elektron (-), nötron ise yüksüzdür.
• Elektronların (- yükler) hızla hareket etmektedir,  elektronlar bir atomdan diğerine geçebilir.
• Protonlar (+ yükler) ise atomun çekirdeğinde bulunur, bir atomdan diğerine geçemezler.

Nötr Cisim Nedir ?

• Bir atomda + yük (proton) ve – yük (elektron) sayısı birbirine eşitse cisim nötr (yüksüz)’dür.
  

Not: Nötr cisim ile nötron karıştırılmamalıdır. Nötron elektriklenme de kullanılmamaktadır.

Pozitif Yüklü Cisim Nedir ?

• Elektron kaybeden cisim pozitif yüklü olur. (+ yükler hareket etmez).
• Kısaca + yük sayısı – yük sayısından fazla olan cisimdir.

Negatif Yüklü Cisim Nedir ?

• Elektron alan cisim negatif yüklü olur.
• Kısaca – yük sayısı + yük sayısından fazla olan cisimlerdir.

• Yünlü bir kumaşa ebonit çubuk (plastik) sürtüldüğünde, ebonit çubuk ve yünlü kumaş elektron geçişlerinden dolayı elektriklenir. Ebonit çubuk (-), yünlü kumaş ise (+) yük ile yüklenir.
• Cam çubuk ipek kumaşa sürtüldüğünde elektriklenme gerçekleşir. Cam çubuk (+), ipek kumaş ise (-) yükle yüklenir.
• Elektrik yükleri ile yüklenmiş cisimler arasında itme ve çekme gerçekleşir.

2. Elektriklenen Cisimler Arasındaki İtme ve Çekme

Aynı yükler birbirini iter.
+ ve + birbirini iter, – ve – birbirini iter.

Örnek: Yünlü kumaş ile iki balon sürtünerek elektrikleniyor.
Bu balonlar yan yana getirildiğinde birbirlerini iter.
Balonlar (-) yüklü oldukları için birbirini itmiştir.

Zıt yükler birbirini çeker.
+ ve – yükler birbirini çeker.

İpekli kumaşa sürtülmüş cam çubuk (+) yükle yüklenir.
Yünlü kumaşa sürtülmüş ebonit çubuk (plastik çubuk), (-) yük ile yüklenir.
Cam çubuk ile ebonit çubuk yaklaştırıldığında birbirini çeker.

Yüklü cisimler nötr cisimleri çeker.
+ veya – yükle yüklenmiş cisimler nötr cisimleri kendilerine çeker.
Örnek: – yükle yüklenmiş plastik cetvel, nötr kağıt parçalarını kendine çeker.

Nötr cisimler birbirini etkilemezler.
Nötr cisimler arasında itme veya çekme gerçekleşmez.

3. Elektriklenme Çeşitleri

Sürtünme ile Elektriklenme

• Plastik balonu yün kumaşa sürten bir öğrenci, elektriklenmiş balonla masa üzerindeki kağıt parçalarını çekebilir. Bu tarz elektriklenmeye sürtünme ile elektriklenme denir.
• Cam ve cam gibi davranan cisimler pozitif yüklü, ebonit çubuk ve ebonit çubuk gibi davranan cisimlerde negatif yüklü cisimlerdir.

Sürtünme ile Elektriklenmenin 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.

Not: 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.

Dokunma ile Elektriklenmenin 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.

Örnek: Yüklü bir cisim, nötr alüminyum topa yaklaştırıldığında önce çeker, dokunma ile elektriklenme gerçekleştiğinde aynı yükler olduğu için iter.

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.

Etki ile Elektriklenmenin 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.

Etki ile elektriklenme nasıl gerçekleşir ?

Negatif yüklü cisim ve nötr küre uzaktadır.
(Negatif yüklü cisimde – yük, + yükten fazladır. Nötr cisimde + ve – yükler eşittir.)

Nötr küre üzerindeki negatif yükler diğer tarafa itilir.

Kürenin negatif kısmı topraklanır. Negatif yükler toprağa akar.

Önce topraklama kesilir. Sonra negatif yüklü cisim küreden uzaklaştırılır.
Küre pozitif yük ile yüklenmiş olur.

4. Şimşek ve Yıldırım Oluşumu

• Bulutlar arasında sürtünmeden kaynaklanan elektriklenme sonucu yıldırım ve şimşek oluşur.
• Bulutlar arasında meydana gelen elektrik boşalması sonucu şimşek meydana gelir.
• Bulut ve yeryüzü arasında gerçekleşen elektrik boşalmasına ise yıldırım denir.
• Kısaca şu şekilde hatırlanabilir. Yıldırım düşer, şimşek çakar.

• Yıldırımın vereceği zararlardan korunmak amacıyla binaların yüksek yerine paratoner takılır. Bu sayede yıldırımda bulunan elektrik enerjisi zarar vermeden toprağa aktarılır.

5. Elektriklenme Olayının Teknolojide Kullanımı

Otomobil ve beyaz eşyaların boyanmasında elektriklenmeden yararlanılır.

• Boyanacak yüzey negatif, boya damlacıkları pozitif yükle yüklenir.
• Pozitif yüklü boya tanecikleri birbirini iterek boyanacak yüzeye düzgün dağılır.
• Zıt yükle yüklenmiş boya tanecikleri ve otomobil boya taneciklerinin yapışmasını sağlar.

Fabrika bacalarına takılan filtrelerde elektriklenme ile çalışır.

• Bacadan çıkan küçük toz parçaları (partiküller) elektriklenme ile tutularak havaya karışması engellenmiş olur.

Fotokopi makinesinin çalışmasında elektriklenmeden yararlanılır.

• Pozitif yüklenmiş kağıt üzerine negatif yüklenmiş toner tozları yapışır.
• Bu sayede fotokopi elde edilir.

Parmak izinin alınmasında elektriklenmeden yararlanılır.

• Parmak izi elektriklenme özelliğine sahiptir.
• Üzerine dokunulan toz parmak izinin görünmesini sağlar.

6. Günlük Yaşamda Elektriklenme

• Kazağımızı çıkarırken, saçımızı tararken elektriklenme gerçekleşir. Karanlık ortamda bakıldığında kıvılcımlar da görülür.
• Araçlara binerken, birisine dokunduğumuzda veya metal eşyalara dokunduğumuzda elektrik çarpması gerçekleşir.
• Kaydıraktan kayan çocuklar sürtünmeden dolayı elektriklenir.

• Elektronik tamirciler cihazların zarar görmemesi için elektrostatik bileklik kullanırlar.

• LPG istasyonlarında elektriklenmeyi engellemek için topraklama yapılır.

• Elektriklenmenin oluşmasını engellemek için antistatik ayakkabı kullanılır.

• Plazma küresinde elektriklenme olayı sonucu kıvılcımlar oluşur.
• Saçımıza sürülen plastik tarak saçımızı çeker.
• Temiz saçlar elektriklenerek kabarır.
• Televizyon ekranına elimizi dokundurduğumuzda elektriklenme sonucu çıtırtı sesi duyulur.

7. Elektriklenme Deneyleri

• Plastik bir tükenmez kalem yünlü kazağa sürtüldüğünde elektrikle yüklenir, küçük kağıt parçalarını çeker.
• Şişirilmiş bir balon yünlü kumaşa sürtüldüğünde küçük kağıt parçalarını çeker.
• Yünlü kumaşa sürtülmüş iki balon aynı yüklü oldukları için birbirini iter.
• Musluktan çok ince akan suya sürtünme ile elektriklenmiş balon yaklaştırıldığında, musluktan akan suyun balona doğru çekildiği gözlemlenir.

8. Elektriklenme Online Deney