1 ELEKTRIĞIN TANIMI VE ÜSTÜNLÜKLERI




Indir 0.76 Mb.
Title1 ELEKTRIĞIN TANIMI VE ÜSTÜNLÜKLERI
Page2/8
Date conversion26.02.2013
Size0.76 Mb.
TypeBelgeleme
Sourcehttp://sct.emu.edu.tr/courses/eet/eet143/userfiles/files/statik elektrik.doc
1   2   3   4   5   6   7   8



Şekil 1.7: Silisyum atomu

Atom numarası = Proton sayısı = e-

Kütle numarası = Nötron sayısı + Proton sayısı

Bir elementin periyodik cetveldeki yeri atom numarası ile belirlenir. Atom numaraları aynı, kütle numarası farklı atomlara izotop atomlar denir.


1 p+ ,1 e-,O n 1 p+ ,1 e-,1 n 1 p+ ,1 e-,2 n

Şekil 1.8: Hidrojen atomunun izotopları

1.3.2. Serbest Elektronlar

Çekirdeğe yakın yörüngelerdeki elektronlar kuvvetli bir çekimle çekirdeğe bağlıdır.

Atomların dış yörüngelerindeki elektronlara valans elektron ya da serbest elektron denir. Bunlar çekirdeğe zayıf bir bağ ile bağlı olduklarından ufak bir enerji ile atomu terk edebilirler.

Serbest elektronlar bu hareket özelliklerinden dolayı elektrik iletiminde önemli rol oynarlar.


11




Şekil 1.9: Silisyum atomunun son yörüngesi

1.3.3. Atomun Yapısına Göre İletken ve Yalıtkan Tanımı

Atomların son yörüngesindeki elektron sayıları elementlerin özelliklerini belirler. Elektrikte kullanılan maddeler de iletken madde, yalıtkan madde ve yarı iletken madde olarak isimlendirilir.

1.3.3.1. İletken

Atomların dış (valans) yörüngelerindeki elektron sayısı dörtten az (1-2-3) olan

elementlere iletken denir. Bu elementler elektrik akımını iyi iletirler. Tüm metaller iletkendir. İnsan vücudu iyi bir iletkendir. İyonlara sahip sıvılar iyi bir iletkendir ve bunlara elektrolit adı verilmektedir. Saf su yalıtkan, günlük hayatta kullandığımız içme suyu iletkendir. Toprak içinde su olduğu için iletkendir. Gazlar genelde yalıtkandır; fakat iyonlarına ayrılmış gazlar iletkenlik kazanırlar (Şekil 1.10).


Şekil 1.10: Bakır elementinin elektron dağılımı


12




1.3.3.2. Yalıtkan

Atomların dış yörüngelerindeki elektron sayısı 8 ve daha fazla olan tüm elementlere yalıtkan denir. Yalıtkan gereçler elektriği iletmez. Son yörüngelerindeki elektron sayısı 5,6,7 olan elementler ise bir noktaya kadar yalıtkandır. Yalıtkan cisimlerde serbest elektronlar yok denecek kadar azdır. Cam, kauçuk, pamuk, yağ ve hava yalıtkan maddelere örnek olarak verilebilir (Şekil 1.11).


Şekil 1.11: Neon elementinin elektron dağılımı


1.3.3.3. Yarı İletken

Atomların dış yörüngelerindeki elektron sayısı 4 olan elementlere yarı iletken denir. Silisyum, germanyum gibi maddeler örnek olarak verilebilir.

1.4. Elektrik Yükü

1.4.1. Elektrik Yükü ve Birimi

Atomun yapısında bulunan proton ve elektronların elektriksel özellikleri birbirine zıttır. Protona (+) yüklü, elektrona (-) yüklü denmiştir. Nötronlar ise yüksüzdür. Elektrik yükü Q veya q ile gösterilir. Birimi coulomb’tur. C ile gösterilir (Tablo 1.1).


Elemanlar Yük Kütle

Elektron - 1,602.10-19 C 9,1095.10-31 kg

Proton +1,602.10-19 C 1,6726.10-27 kg

Nötron 0 1,6749.10-27 kg

Tablo1.1: Elektrik yüklerinin değerleri


Bir atomda proton ve elektron sayıları birbirine eşitse bu atoma nötr atom denir. Atomların yüklenmesi atoma elektron verilmesi veya atomdan elektron alınması ile gerçekleşir.


Bir atomda; proton sayısı elektron sayısından fazla ise (yani elektron kaybetmiş ise) böyle atomlara pozitif yüklü iyon ya da katyon denilir. “+e” ile gösterilir.

13




Atomun içerisinde elektron sayısı fazla ise bu da dışarıdan elektron kazanmış ve
negatif yüklü iyon diye adlandırılır ve “-e” ile gösterilir. Bunlara ”anyon” da denmektedir.

(aX±b) ile gösterilen ifadede;

a : X atomunun atom numarasını gösterir.

+b: X atomunun kaybettiği elektron sayısını gösterir. -b : X atomunun kazandığı elektron sayısını gösterir. Örnek 1

K,L ve M atomlarındaki proton, nötron ve elektron sayıları şöyledir:

Atom Proton sayısı Nötron sayısı Elektron sayısı

K 10 10 11

L 11 12 11

M 12 11 11

K,L, ve M atomları için anyon, katyon ve nötr sıralamalarından hangisi doğrudur?

anyon katyon Nötr

A) K L M

B) K M L

C) M L K

D) L M K


Çözüm 1

K atomunun elektron sayısı proton sayısından 1 fazla olduğu için elektron almıştır, anyondur. L atomunun proton sayısı elektron sayısına eşittir. M atomunun elektron sayısı proton sayısından 1 eksik olduğu için M atomu katyondur. Doğru cevap B.


Örnek 2

+2 yüklü iyonunda 18 elektron ve 20 nötronu olan K atomunun kütle numarası nedir? Çözüm 2

+2 yüklü iyonunda 18 elektron varsa nötr halindeki elektron sayısı 18+2=20 dir. Bu atomun proton sayısına eşittir.


Kütle numarası= Proton sayısı + nötron sayısı = 20+20=40 olarak bulunur.


14




1.4.2. Elektriklenme Yöntemleri

Cisimlerin elektriklenme yöntemleri üçe ayrılmaktadır (Şekil 1.12).


Elektriklenme Yöntemleri


Sürtünme Dokunma Etki


Şekil 1.12: Elektriklenme çeşitleri


1.4.2.1. Sürtünme ile Elektriklenme


Farklı iki cisim birbirine sürtüldüğünde bu cisimlerden biri pozitif, diğeri negatif elektrik yükü ile yüklenir. Buna sürtünme ile elektriklenme denir.


Resim 1.8: Saçımıza sürtülen tarağın kağıt parçalarını çekmesi sürtünme ile elektriklenmedir


UYGULAMA DENEYİ 1

1. Bir ebonit çubuğu yünlü bir kumaşa sürterek ipek iplikle asalım (Şekil 1.13 a ve b).


Şekil 1.13 a Şekil 1.13 b

15




2. Daha sonra başka bir ebonit çubuğu, yine yünlü bir kumaşa sürttükten sonra asılı ebonite yaklaştırdığımızda, asılı ebonit çubuk itilir (Şekil 1.14 ).


Şekil 1.14

3. Eğer bir cam çubuğu ipek kumaşa sürterek ebonit çubuğa yaklaştırırsak bu sefer ebonit çubuk, cam çubuk tarafından çekilir (Şekil 1.15 a ve b).


Şekil 1. 15 a Şekil 1.15 b

4. Cam çubuğu ipek kumaşa sürterek ipek iplikle asalım (Şekil 1.16 a ve b).


Şekil 1.16 a Şekil 1.16 b

5. Başka bir cam çubuğu ipek kumaşa sürterek asılı cam çubuğa yaklaştırdığımızda, asılı cam çubuk itilir (Şekil 1.17).


16




Şekil 1.17

Bu deneylerden çıkarılan sonuçlar:


1. Aynı cins maddeler aynı yoldan elektriklenirlerse birbirlerini iter. Sebebi, aynı cins elektrik yükü ile yüklenmeleridir.

2. Farklı iki cins madde (cam ve ebonit) aynı yolla elektriklendiklerinde birbirlerini çekerler. Sebebi, farklı elektrik yükü ile yüklenmeleridir.

3. Cam çubuk ve onun gibi davranan cisimlere pozitif (+) yüklü , ebonit çubuk ve onun gibi davranan cisimlere de negatif (-) yüklü cisimler denir.

Sürtünmeyle elektriklenmede, sürtünen cisimler zıt işaretli; fakat aynı büyüklükte elektrikle yüklenir.


1.4.2.2. Dokunma ile Elektriklenme


Yüklü bir iletken cisim, yüklü ve yüksüz aynı tür bir iletken cisme dokundurulduğunda toplam yüklerini dış yüzeylerinin büyüklüğü ile paylaşır.


Saçımıza sürttüğümüz tarak, küçük kağıt parçalarını çektikten bir müddet sonra onları
bırakır. Bunun sebebi, bu dokunma ile yüklerin iki tarafta da aynı olup birbirlerini itmesidir.

UYGULAMA DENEYİ 2

1. Çapları aynı olan iki adet kürenin bir tanesi (-) elektrik yüküne sahip olsun. Diğeri yüksüz konumda bulunsun (Şekil 1.18).


Şekil 1.18: A küresi (-) yüklü, B küresi yüksüzdür


2. İki küreyi birbirine dokunduralım (Şekil 1.19). Bu durumda A küresinin (-) yükü, B küresine geçer. A küresinin üzerindeki (-) yükü, iki küre eşit şekilde bölüşürler.


17




Şekil 1.19: A küresi B küresine dokundurulunca B küresi de aynı yükle yüklenir

3. İki küreyi birbirinden ayırdığımız zaman, yükler iki kürede eşit şekilde kalmış olur (Şekil 1.20).


Şekil 1.20: A küresini B küresinden ayırdığımız zaman A’daki elektrik yükünü iki küre
bölüşmüş olur


1.4.2.3. Tesir ( etki ) ile Elektriklenme

Yüksüz olan bir cisme elektrik yüklü bir cisim yaklaştırıldığında, yüksüz cismin yaklaştırılan yüklü cisme yakın tarafındaki ucunda zıt cinste elektrik yüklenmesi olur. Yüksüz cismin diğer ucunda ise yüklü cisim ile aynı cins elektrik yüklenmesi olur. Buna etki ile elektriklenme denir.

UYGULAMA DENEYİ 3

1. (-) yüklü A cisim ile yüksüz metal çubuk alalım (Şekil 1.21).


Şekil 1.21

2. Yaklaşma anında metal çubuğun küreye yakın kısmı (+) yükle, uzak kısmı (-) yükle yüklenir (Şekil 1.22).


18




Şekil 1. 22


3. Metal cismi toprakladığımızda üzerindeki eksi yükler toprağa akar ve proton fazlalığı oluşur (Şekil 1.23).


Şekil 1. 23

4. Metal cisim, üzerindeki elektronlar toprakta kaldığı için pozitif yükle yüklü kalır (Şekil 1.24).


Şekil 1. 24


UYGULAMA DENEYİ 4:

DENEYİN ADI: Yüklü bir ebonit çubuğun suyu çekmesinin gözlenmesi

DENEYİN AMACI: Elektrikle yüklenmiş yalıtkan maddelerde bulunan elektronların, uygun ortamda bir başka maddeye aktığını görmek.

KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER:


1. Döküm ayak 4. .Şişe tutturucu 7. Geniş beherglas 10. Yün parçası

2. Statif çubuk 5. Kısa cam boru 8. Tabanı kesik şişe 11. Su

3. Bağlama parçası 6. Tek delikli tıpa 9. Ebonit çubuk


19




DENEYİN YAPILIŞI

1. Statif çubuğa bağlama parçası takıp bu parçaya şişe tutturucusunu takınız.

2. Cam boruyu lastik tıpaya geçiriniz ve şişenin ağzına sıkıca kapayarak şekildeki düzeneği hazırlayınız.

3. Beherglasa su koyunuz. Cam borunun ağzını kapatarak şişeye su doldurunuz.

4. Ebonit çubuğu yüne sürterek elektrikle yükleyiniz.

5. Parmağınızı cam borudan çekiniz ve akan suya yüklediğiniz ebonit çubuğu yaklaştırınız. Çubuğun suyu çektiğini gözleyiniz. Çubuğu ters tarafta tutarak deneyi tekrarlayınız.


Resim 1.9: Yüklü bir cismin akan suyun yönünü değiştirmesi


1.4.3. Coulomb Kanunu


Noktasal iki yük arasındaki itme veya çekme kuvveti, yüklerin çarpımıyla doğru, aralarındaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır.


Şekil 1.25: İki yük arasındaki kuvvet

Q

1

Q

2

F = k.

r

2

F : Yükler arasındaki kuvvet (Newton)

Q1,Q2 : Elektrik yükleri (Coulomb)

R : Yükler arası uzaklık (metre)


20




k : Kuvveti, uzaklığı ve yükleri ölçmekte kullanılan birimlere ve deney ortamına bağlı katsayıdır. Hava ve boşluk ortamında k= 9.109 N.m2 / C2 dir.

1 coulomb = 6,24.1018 adet proton veya elektronun toplam yüküdür.
Elementer yük (e.y): Bir proton veya bir elektronun yük değeridir.


1 e.y. = 1 / 6,24.1018 = 1,6.10-19 C

1 C = 106 µC 1µC= 10-6C

ÖRNEK 1

Aralarındaki uzaklık 300 cm olan Q1 = 100 µC ve Q2= 150 µC yüklerinin birbirlerine uyguladıkları kuvvetin büyüklüğünü bulunuz.

ÇÖZÜM 1


6 6

Q  Q 100.10 .

1

F = k.

r

150 . 10

2

2 = 9.109 2

300 . 10 2

= 15 N (itme kuvveti)

1.5. Elektrik Alanı

1.5.1. Elektrik Kuvvet Çizgileri

Elektrik alanını göstermeye yarayan, alan vektörüne teğet ve alanla aynı yönlü olan hayali çizgilere elektrik kuvvet çizgileri denir.

Bir elektrik yükünün etrafındaki kuvvetli alanı gösterirken kuvvet çizgileri sık olarak çizilir. Zayıf elektrik alanını gösterirken de kuvvet çizgileri seyrek olarak çizilir.

1.5.2. Elektrik Alanı ve Alan Şiddeti

Pozitif birim yüke (Q) etkiyen elektrostatik kuvvete (F) elektrik alanı denir. Elektrik alanı vektörel bir büyüklüktür ve kuvvet çizgileri ile gösterilir. Elektrik alan şiddeti (E) harfi ile gösterilir. Birimi volt / metre’dir.

F

E formülü kullanılır.

Q

1.5.2.1. Noktasal Bir q Yükünün r Kadar Uzaklıktaki Elektrik Alan Şiddeti

Elektrik yükünün etkisini gösterebildiği bir bölge vardır. Yükün belli uzaklığından itibaren etkisi hissedilmeyecek kadar az olur. Elektrik yükünün etkisini gösterdiği bu bölgeye, o yükün elektrik alanı denir. Elektrik alanının özelliklerini sıralarsak:


21




1. Elektrik alan çizgileri pozitif yükten dışa doğrudur.

2. Negatif yükün oluşturduğu elektrik alanı kendisine doğrudur.

3. Elektrik alan çizgileri birbirlerini hiçbir zaman kesmez.


Şekil 1.26: Bir yükün elektrik alanı ve (+) ve (-) yüklerin elektrik alanlarinin vektörel gösterimi

EA= k.

q

2

formülü ile bulunur.

r

1.5.2.2. Birden Fazla Noktasal Yükün Bir Noktadaki Elektrik Alanı


Şekil 1.27: İki adet (+) yükün oluşturdukları elektrik alanı


Elektrik alan çizgileri + yükten - yüke doğrudur. Elektrik alanı içindeki her noktadan bir alan çizgisi geçebilir. Aynı cins elektrik yükleri birbirlerini iter, farklı cins elektrik yükleri birbirlerini çeker.


Şekil 1.28: (+) ve (-) yüklerinbirbirlerine karşı oluşturdukları elektrik alanı


22

1   2   3   4   5   6   7   8

Similar:

1 ELEKTRIĞIN TANIMI VE ÜSTÜNLÜKLERI iconFİNANSAL KİRALAMA SÖZLEŞMESİ’NİN TANIMI UNSURLARI VE ÜSTÜNLÜKLERİ NELERDİR?

1 ELEKTRIĞIN TANIMI VE ÜSTÜNLÜKLERI iconElektriğin “Tanrı”sı Nikola Tesla

1 ELEKTRIĞIN TANIMI VE ÜSTÜNLÜKLERI iconElektrik ve Elektriğin Sebep Olduğu Kazalar

1 ELEKTRIĞIN TANIMI VE ÜSTÜNLÜKLERI iconPROJENİN ADI: Akarsularda oluşan statik elektriğin kullanılabilir elektriğe dönüştürülmesi

1 ELEKTRIĞIN TANIMI VE ÜSTÜNLÜKLERI iconBirleştirilmiş Sınıf Uygulamasının Avantajları ve Akademik Üstünlükleri

1 ELEKTRIĞIN TANIMI VE ÜSTÜNLÜKLERI iconBirleştirilmiş Sınıf Uygulamasının Avantajları ve Akademik Üstünlükleri

1 ELEKTRIĞIN TANIMI VE ÜSTÜNLÜKLERI iconDamla Sulama Sistemlerinin Başlıca Üstünlükleri şöyle sıralanabilir

1 ELEKTRIĞIN TANIMI VE ÜSTÜNLÜKLERI iconKuru doğrultmaçların öteki doğrultmaçlara göre üstünlükleri nelerdir?

1 ELEKTRIĞIN TANIMI VE ÜSTÜNLÜKLERI iconElektrik enerjisinin öteki enerjilere göre üstünlükleri nelerdir ? Madde­ler şeklinde yazınız

1 ELEKTRIĞIN TANIMI VE ÜSTÜNLÜKLERI iconÖğrenme Amaçları: Bu bölümün sonunda: Dilin tanımı. Kültürün tanımı. Dil ve kültür arasındaki bağlantı. Dil Nedir?

Sitenizde bu düğmeye yerleştirin:
Belgeleme


The database is protected by copyright ©okulsel.net 2012
mesaj göndermek
Belgeleme
Main page