Statik Elektriklenme

İsimli konu WH 'Fizik' kategorisinde, ●ŚOП İKλZ● üyesi tarafından 10 Aralık 2009 tarihinde yazılmıştır. Konu Özeti: Statik Elektriklenme. Statik Elektriklenme [IMG]Statik elektrik yada elektrik akımı elde etmek için bir dış etki, çekirdekle elektron arasındaki çekme kuvvetinden daha büyük... Elektriklenme Statik ...

  1. Statik Elektriklenme
    [​IMG][COLOR=***nna]Statik elektrik yada elektrik akımı elde etmek için bir dış etki, çekirdekle elektron arasındaki çekme kuvvetinden daha büyük bir kuvvet doğurmalıdırki atomdan elektron koparabilsin. Öyleyse bu dış etki herhangi bir enerji olacaktır. Bu enerji sürtme, basınç, sıcaklık, ışık, manyetizma, kimya gibi enerjilerden biri olabilir. Bu enerjilerden herhangi biriyle elektrik elde edilebilir.

    [COLOR=***nna]A-SÜRTÜNMEYLE ELEKTRİK ELDE EDİLMESİ

    İlk çağlardan beri bilinen usuldür. Kimi cisim birbirine sürtülürse elektriklendikleri gözükür. Di elektrikler veya yalıtkanlar (cam, reçine,ebonit, kükürt, yün, ipek vb.) sürtme ile hafif cisimleri çekme özelliği kazanırlar. Bu durumda bu cisimler için bir elektrik yükü kazandılar veya elektriklendiler denir. Burada elde edilen statik 'durgun' elektriktir. Bu elektrik yükü sürtünme noktalarında toplanırlar. Sürtünmeden önce ebonit yada kürk atomlarında elektrik bakımından denge vardır. Sürtünmeyle doğan kuvvet kürk atomundan elektron koparır. Bu atomlar ebonit üzerinde toplanır. Böylece kürk (+), ebonit ise (-) yükle yüklenmiş olur. Cam ile ipeğin sürtülmesinde ise cam (+) , ipek (-) elektrikle yüklenir.

    [/COLOR][COLOR=***nna]B-DOKUNMA İLE ELEKTRİK ELDE EDİLMESİ (Yüklenme)

    Statik elektrik birbirine dokundurulan cisimler üzerinden akar. Örneğin, (+) elektrik yüklü bir çubuk, yüksüz madeni bir çubuğa dokundurulursa ikinci çubukta elektriklenir. Bu olayı şöyle açıklayabiliriz: I. çubuk (+) yüklü olduğuna göre elektronları azalmış demektir. İki çubuk birbirine dokununca I. Çubuğun protonları ile II. Çubuk (+) yüklü bir durum alır. I. Çubuğun (+) yükü ise bir miktar azalır. Dokunmayla yüklemede özdeş küreler net yükü eşit olarak paylaşır. Statik elektriği bir cisimden başka cisme aktarmak için bir başka yolda iki cismi madeni bir telle birleştirmektir. Bu durumda yukarıdaki olay aynen tekrarlanır. Elektronlar madeni tel üzerinden (-) yüklü cisimden (+) yüklü cisme akarlar. Ancak madeni tel yerine cam yada lastik kullanılırsa bu akımın olmadığı görürüz. Cisimler yüklerini saklarlar. Buradan da elektriği akıtan cisimlere 'iletken' cam, lastik gibi elektrik akıtmayan cisimlere 'yalıtkan' denir.

    [/COLOR][COLOR=***nna]C- ETKİ İLE ELEKTRİK ELDE EDILMESİ

    Yüklü bir cisim yüksüz bir iletkene yaklaştırıldığında cisim kendisine zıt olan yükleri çekeceğinden, iletkenin bir ucuna doğru pozitiflik diğer ucuna doğru negatiflik hakim olacaktır. Yüklü cisim uzaklaştırıldığında iletken eski haline döner. Eğer iletkene toprağa değen bir tel bağlanırsa yüklü cisim yaklaştırıldığında iletkenin yüklü cisme yakın ucu cismin yüküne zıt yüklenir. Bunun sebebi, K ucundaki (+) yüklerin, topraktan çağırdığı (-) yüklerdir. Önce tel bağlantısı kesilir, sonra yüklü cisim uzaklaştırılırsa, (-) yükler iletkeni terk edemeyeceğinden iletken (-) ile yüklenmiş olacaktır. Bu şekilde dokunma ve etki ile yüklenme arasındaki farkta anlaşılır. Özet olarak, dokunmada her iki cisim aynı yüklü iken, etki ile elektriklenmede yükler zıt olmaktadır.

    Statik elektriği bir cisimden başka bir cisime geçirmek için iki cismi birbirine dokundurmak ya da telle birleştirmekten başka bir yol daha vardır. Büyük değerde zıt işaretli elektrikle yüklü iki cismi birbirine yaklaştırırsak daha birleştirmeden elektronlar (-) yüklü cisimden, (+) yüklü cisme atlayabilirler. Bu olaya ark denir. Yükler çok büyük değerde olursa iki cisim birbirinden uzakken de atlama olabilir. Bu olay şimşek şeklinde tabiatta gözlenebilir.

    Şimdiyıldırım ve şimşek olayına kısaca bir göz atalım: Zıt elektrik yüklü iki bulut karşılaşınca aralarında ark doğar şimşekbuna deriz. Katı cisim elektriklendiği zaman sadece dış yüzü elektrikle yüklenmiş olur. Oysa bir fırtına bulutu elektriklenince onun her zerresi elektrikle yüklenir. Bu bakımdan bulutların yük taşıma kapasitesi çok yüksektir. Böyle bir bulut aksi elektrikle yüklü bir buluta yada yeryüzüne yaklaştığı zaman çok kuvvetli bir elektrik arkı meydana gelir. Genelde bulutla dünya arasındaki hava yalıtkan görevi yapar. Ancak hava rutubetli , bulutun elektrik yükü fazla olursa o zaman havadan yere atlar. Bu büyük bir elektrik arkıdır. Yıldırımla beraber şimşek çakar ve gök gürültüsü duyulur. Yıldırım akımı başlıca üç türlü olur:
    Yeryüzündeki etkileri zararsız olduğundan bu çeşit yıldırmlar hakkında bilinenler azdır. (+) ve (-) yüklü iki bulut kümesi arasında meydana gelen yıldırımlar daha çok radyo ve telsiz yayınlarını bozar. Bu yıldırımların kuvvetinin yeryüzüne düşen yıldırımlar kadar çok olmadığıda sanılmaktadır.

    2- Buluttan yeryüzüne : Bu yıldırımların düşüş hızı 30 km/s dir. Çok yüksek güçte olurlar. Bir defada 200 Coulomb kadar elektrik boşaltırlar. Taşıdıkları elektrik 100 MV tan 1 milyar volt a kadar değişir. Bazı yıldırımların bütün gücü 1 trilyon kW ı bulur. Bunların çoğu düşerken dallanıp budaklanır. Bu yıldırımın düşerken en uygun yolu seçme eğiliminden ileri gelir.

    3- Yeryüzünden buluta : Çok yüksek binalarda yıldırımlar yeryüzünden buluta meydana gelebilir.

    Yıldırımsavar (Paratoner) : Yıldırımın bir elektrik boşalması olduğunu ilk anlayan bir geçit vererek onu zararsız hale getirmeyi ilk düşünen Amerikalı Benjamin Franklin dir. Uçurtma ile yaptığı deneme sonunda yıldırımda bir elektrik akımı olduğunu ispat etmiş yıldırımdan kuruyacak bir araç geliştirmek iiçin çalışmalara başlamıştır. Yıldırımı zararsız hale getiren yıldırım savarın esasını bulmuştur. Yıldırım savar bakır çelik yada paslanmaz alaşımlardan yapılan tepesi sivri bir çubuktur. Dayanıklı çelik bakır telleerin teepesine konan çubuktan toprağa kadar dıştan döşenir. Böylece yıldırım savar düşen yıldırımın zarar vermeden hemen toprağa geçmesini sağlar. Sanıldığı gibi yıldırım savar yıldırımın düşmesini önlemez tersine onu çekerek zararsız hale getirir. Yüksek yapılarda bulunan yııldırım savarlar bazen bütün düşen yıldırımları çekebilir. Ayrıca toprağa bağlı antenlerle çelik yapılarda iyi bir yıldırım savarlar görevini görür.

    [/COLOR][COLOR=***nna]ELEKTRİK YÜKLÜ ÇİÇEK TOZLARI

    Çiçeklerin tozlaşması, rüzgar, böcekler ve kuşlar yardımı ile gerçekleşir. ABD'den iki ziraat mühendisi daha çok çiçek tozunun daha çok çiçeğin tozlaşmasına katkıda bulunması amacıyla, çiçek tozlarına elektrik yükü kazandırıyorlar.

    Araştırmacılar, elektrik yükü kazanmış bir çiçek tozuyla çiçeğin dişi organı arasındaki çekimin daha yüksek olacağını düşünüyorlar. Çiçek tozu pozitif yüklü ise dişi organın yüzeyine elektronları, negatif yüklü ise protonları çekiyor. Her iki durumda da oluşan bu elektriksel çekim çiçek tozlarının dişi organa tutunmasına yardım ediyor. Çiçek tozlarına nasıl elektrik yükü kazandırıldığına gelince, normalde elektriksel iletkenliği zayıf olan çiçek tozuna elektrik yüklenmesi oldukça zor bir iştir.

    Ancak, araştırmacılar bu sorunu oldukça basit bir yöntemle çözmüşler: çiçek tozlarını saf su ve tuz ile karıştırmışlar; böylece çiçek tozları elektrik yükü kazanmış. Labaratuvarda yapılan deneylerde elektrik yüklü çiçek tozlarının, çiçek dişi organlarının üzerinde normal çiçek tozlarına kıyasla beş kat daha yüksek oranda toplandığı gözlenmiştir.

    [/COLOR][COLOR=***nna]ELEKTROSTATİK ÇÖKELTME

    Havadan yada başka gazlardan bazı katışık maddelere ayrılması yöntemi, sanayideki atık gazlardan toz parçacıklarını ayırmada yaygın olarak kullanılır. 1824'te Leipzig'li bir matematik öğretmeni olan M. Hohlfeld duman parçacıklarının elektrikle çökeltilebileceklerini belirledi. Berkeley'de ki California Üniversitesi'nde F. G. Cottrell'in yaptığı deneylerden sonra 1906'da ilk başarılı ticari ayırma işlemi gerçekleştirildi.
    Hava ya da gaz içine elektrik akımı verildiğinde, ortamın içindeki parçacıklar yüzeylerine elektron alarak eksi yüklü durumda iyonlaşır. Ardından artı yüklü elektrot bu parçaları çeker ve parçacıklar yıkama ya da kazımayla ayrılana kadar bu elektrot da çökelir. Ergitme ve sülfirik asit sanayileri ve çimento fabrikaları, elektrostatik çökeltme yönteminin ilk uygulandığı yerlerdir. Bu yöntemin diğer önemli uygulama alanları şunlardır:
    Kok kömürü fırını gazlarından kok katarının ayrılması; kırma, öğütme ve cilalama tesislerinde havanın temizlenmesi; petrol rafineleri ve kimyasal madde tesislerinde asit buharlarının yeniden elde edilmesi; kömür kurutucularından kömür tozunun alınması; büyük termik santrallerde uçucu küllerin baca gazlarından ayırılması.


    [/COLOR][COLOR=***nna]ELEKTROSTATİK MAKİNELER VE TARİHÇESİ

    Elektrostatik makineler bir elektrik enerjisi üreticisidir ve üç temel organı vardır. Üretici, elektrik yükünü oluşturur. Taşıyıcı,üreticinin elektrik yüklediği organdır. Kollektör, (toplaç) ise taşıyıcıdan yük alan parçadır. Çoğu kez yük sivri uçlarla donatılmış tarakla toplanır ve uçlarla taşıyıcıdan, kollektöre aktarılır.

    Sürtünmeli makineler bu tür aygıtların en eskisidir. Çok basit ilk örneğinin yapımı 16.yy'ın ikinci yarısına değin iner; bu basit aygıt yün kumaş parçasına sürtünen bir cam tüpten oluşuyordu. 1662'ye doğru Otto von Guericke 'nin makinesi ortaya çıktı: bir kükürt küresinde oluşan bu makine merkezindeki demir çubuk devresinde dönerek bir çuha parçasına sürtünüyordu.

    1768'de J. Ramsden , bir başka makine geliştirdi; cam tabladan yapılmış taşıyıcı, altın yaldızla kaplı dört deri yastığa sürtünmekteydi; üretici işlevi gören bu yastıklar makinenin eksi ucuna, yani büyük sığalı iki silindirden oluşan kolektöre geçiyordu. 1840'a doğru, İngiliz mühendisi W. G. Amstrong , bir hidroelektrik makinesi tasarladı. Elektrostatik makinelerin gerilimi, yalıtım zorluklarıyla sınırlı olmasına rağmen her zaman yüksektir; akımları her zaman düşüktür (birkaç mikroamper düzeyinde) bundan dolayı güçleri küçüktür (birkaç kilowatt) ve hacimsel güçleri, indükleme olaylarını kullanan klasik elektromanyetik üreteçlere oranla çok küçüktür.[/COLOR]
    [/COLOR]
    10 Aralık 2009
    #1
soru sor