Hiç bir kapı tokmağına dokunmaktan şok aldınız mı veya saçlarınızın özellikle soğuk ve kuru günlerde kıvırcıklaştığını gördünüz mü? Bu deneyimlerden herhangi birini yaşadıysanız, statik elektrikle karşılaştınız. Statik elektrik, bir yerde elektrik yükünün (pozitif veya negatif) birikmesidir. Buna “durgun elektrik” de denir.
Önemli Çıkarımlar: Statik Elektrik
- Statik elektrik, yük tek bir yerde biriktiğinde oluşur.
- Nesnelerin genel olarak sıfır yükü vardır, bu nedenle bir yük biriktirmek elektronların bir nesneden diğerine aktarılmasını gerektirir.
- Elektronları aktarmanın ve böylece bir yük oluşturmanın birkaç yolu vardır: sürtünme (triboelektrik etki), iletim ve endüksiyon.
Statik Elektriğin Nedenleri
Elektrik yükü—pozitif veya negatif olarak tanımlanan madde, iki elektrik yükünün çekilmesine veya itilmesine neden olan bir madde özelliğidir. İki elektrik yükü aynı türdeyse (hem pozitif hem de negatif), birbirlerini iterler. Farklı olduklarında (bir pozitif ve bir negatif), çekeceklerdir.
Statik elektrik, yük tek bir yerde biriktiğinde oluşur. Tipik olarak, nesneler ne pozitif ne de negatif yüklüdür - toplam sıfır yükü yaşarlar. Bir yükün biriktirilmesi, elektronların bir nesneden diğerine aktarılmasını gerektirir.
Negatif yüklü elektronların bir yüzeyden çıkarılması, yüzeyin pozitif olarak yüklenmesine neden olurken, bir yüzeye elektron eklenmesi, yüzeyin negatif olarak yüklenmesine neden olur. Böylece, elektronlar Nesne A'dan Nesne B'ye aktarılırsa, Nesne A pozitif olarak yüklenir ve Nesne B negatif olarak yüklenir.
Sürtünme ile Şarj Etme (Triboelektrik Etki)
Triboelektrik etki, sürtünme yoluyla birbirine sürtündüklerinde yükün (elektronlar) bir nesneden diğerine aktarılmasını ifade eder. Örneğin, triboelektrik etki, kış aylarında çorap giyen bir halıya karıştığınızda ortaya çıkabilir.
Triboelektrik etki, her iki nesne de elektriksel olarak olduğunda ortaya çıkma eğilimindedir. yalıtkanyani elektronlar serbestçe akamaz. İki nesne birbirine sürtünüp ayrıldıktan sonra, bir nesnenin yüzeyi pozitif bir yük kazanırken, diğer nesnenin yüzeyi negatif bir yük kazanmıştır. İki nesnenin ayrılmadan sonraki yükü, triboelektrik serisi, materyalleri pozitif veya negatif yüklenmeye eğilimli oldukları sırayla listeler.
Elektronlar serbestçe hareket edemediği için, elektrik ileten bir malzemeye maruz kalmadıkları sürece iki yüzey uzun süre yüklü kalabilir. Yüklü yüzeylere metal gibi elektrik ileten bir malzemeye dokunulursa, elektronlar serbestçe hareket edebilecek ve yüzeydeki yük kaldırılacaktır.
Bu yüzden statik elektrik nedeniyle kıvrılan saça su eklenmesi statik elektriği giderir. Çözünmüş iyonlar içeren su - musluk suyu veya yağmur suyunda olduğu gibi - elektrik iletkendir ve saçta biriken yükleri giderir.
İletim ve İndüksiyonla Şarj Etme
İletim, nesneler birbirleriyle temas ettiğinde elektronların transferini ifade eder. Örneğin, pozitif yüklü bir yüzey, nötr yüklü bir nesneye dokunduğunda elektronlar kazanarak ikinci nesne pozitif yüklü olacak ve ilk nesne öncekinden daha az pozitif yüklü olacak oldu.
İndüksiyon elektron transferini veya doğrudan teması içermez. Aksine, "yükleri itmek ve zıt yükleri çekmek" ilkesini kullanır. Endüksiyon, iki elektrik iletkeni ile gerçekleşir, çünkü yüklerin serbestçe hareket etmesine izin verirler.
İşte indüksiyonla şarj etme örneği. İki metal nesnenin (A ve B) birbirleriyle temas halinde olduğunu düşünün. Negatif yüklü bir nesne, A nesnesinin soluna yerleştirilir ve bu da A nesnesinin sol tarafındaki elektronları iter ve onların B nesnesine hareket etmesine neden olur. Daha sonra iki nesne ayrılır ve yük, kendisini tüm nesne üzerinde yeniden dağıtır ve Nesne A pozitif yüklü ve Nesne B genel olarak negatif yüklü kalır.
Kaynaklar
- Beaver, John B. ve Don Powers. Elektrik ve Manyetizma: Statik Elektrik, Mevcut Elektrik ve Mıknatıslar. Mark Twain Media, 2010.
- Christopoulos, Christos. Elektromanyetik Uyumluluk İlke ve Teknikleri. CRC Press, 2007.
- Vasilescu, Gabriel. Elektronik Gürültü ve Müdahale Sinyalleri İlkeleri ve Uygulamaları. Springer, 2005.