6.Ünite Elektriklenme

7. Sınıf Fen Bilimleri | 6. Ünite Elektriklenme – Canip Hoca
7. SINIF FEN BİLİMLERİ · 6. ÜNİTE

ELEKTRİKLENME

Bir balonun duvara yapışması, saçlarımızın tarakla hareketlenmesi ve gökyüzünde şimşek oluşması… Bu olayların ortak noktası elektrik yükleridir. Bu ünitede elektriklenmenin nasıl gerçekleştiğini ve nerelerde kullanıldığını öğreneceğiz.

Bu ünitede neler öğreneceğiz?

Elektrik yükleriPozitif, negatif ve nötr cisimleri yük miktarlarıyla açıklayacağız.
ElektriklenmeElektronların yer değiştirmesinin cisimlerin yük durumunu nasıl değiştirdiğini inceleyeceğiz.
Elektriklenme çeşitleriSürtünme, dokunma ve etki ile elektriklenmeyi ayırt edeceğiz.
Günlük yaşamElektroskopu, teknolojik uygulamaları ve doğadaki elektriklenme olaylarını tanıyacağız.
Başlangıç sorusu: Yün kazağınızı çıkarırken saçlarınızın hareketlenmesiyle gökyüzünde görülen şimşek arasında nasıl bir benzerlik olabilir? Her iki olayda da elektrik yüklerinin hareketi ve etkileşimi rol oynar.

1. Atomun yapısı ve elektrik yükleri

Maddeler atomlardan oluşur. Atomun yapısında üç temel parçacık bulunur: proton, nötron ve elektron.

+0+−−−ÇekirdekProton (+), nötron (0)Elektron (−)Temsilî atom modeli – ölçekli değildir.
Atom modelinde proton ve nötron çekirdekte, elektronlar çekirdek çevresindeki bölgelerde bulunur. Çizim şematiktir.
ParçacıkElektrik yüküBulunduğu yer
ProtonPozitif (+)Atom çekirdeği
NötronYüksüz (0)Atom çekirdeği
ElektronNegatif (−)Çekirdek çevresindeki bölgeler
Önemli bilgi: Olağan elektriklenme olaylarında yer değiştiren parçacıklar elektronlardır. Protonlar çekirdekte bulunduğundan cisimler arasında aktarılmaz. Nötronlar ise elektrik yükü taşımaz.

2. Elektriklenme nedir?

Bir cismin elektron kazanması veya elektron kaybetmesi sonucunda elektrik yükü durumunun değişmesine elektriklenme denir. Elektron kazanan cisim negatif, elektron kaybeden cisim pozitif yüklenir.

Elektron kaybeder+Pozitif yüklenirElektron kazanır−Negatif yüklenirElektronaktarımıElektronların yönü, hangi cismin elektron verdiğine ve aldığına bağlıdır.
Elektron aktarımının genel sonucu. Ok, elektronun veren cisimden alan cisme geçtiğini gösterir.
Yük korunumu: Yalıtılmış bir sistemde toplam elektrik yükü korunur. Bir cisim elektron verirse diğer cisim aynı elektronları alır; yük yoktan oluşmaz.

3. Pozitif, negatif ve nötr cisimler

Bir cismin yük durumunu belirlemek için sahip olduğu pozitif ve negatif yük miktarları karşılaştırılır. Nötr olmak, cisimde hiç yük bulunmaması demek değildir; pozitif ve negatif yük miktarlarının eşit olması demektir.

Pozitif yüklüNegatif yüklüNötr ++++−− ++−−−− ++++−−−− 4 (+) > 2 (−)4 (−) > 2 (+)4 (+) = 4 (−)
Yük sayıları kavramı göstermek için seçilmiştir. Nötr cisimde + ve − yükler eşit sayıdadır; nötr cisim yüksüz parçacıklardan oluşmaz.
Cisim türüYük miktarlarının karşılaştırılmasıElektron durumu
Pozitif yüklüPozitif yük miktarı negatife göre fazladır.Elektron kaybetmiştir.
Negatif yüklüNegatif yük miktarı pozitife göre fazladır.Elektron kazanmıştır.
NötrPozitif ve negatif yük miktarları eşittir.Elektron sayısı proton sayısına eşittir (net yük sıfırdır).
Karıştırma: Nötr cisim “yükü olmayan parçacıklardan oluşan cisim” değildir. İçinde protonlar ve elektronlar vardır; toplam pozitif ve negatif yükleri birbirini dengeler.

4. Elektrik yüklerinin etkileşimi

Elektrik yüklü cisimler birbirlerine elektriksel kuvvet uygular. Yüklerin türüne göre bu kuvvet çekme veya itme şeklinde olabilir.

Elektrik yüklerinin birbirine uyguladığı kuvvet − ile − −− İTERAynı cins yükler + ile + ++ İTERAynı cins yükler + ile − +− ÇEKERZıt cins yükler
Negatif-negatif (−, −) ve pozitif-pozitif (+, +) yükler birbirini iter. Pozitif-negatif (+, −) yükler birbirini çeker. Oklar elektriksel kuvvetin yönünü gösterir.

5. Elektriklenmenin teknolojide kullanımı

Elektrik yüklerinin çekme ve itme etkilerinden yararlanılarak günlük yaşamda ve sanayide çeşitli işlemler yapılır.

Elektrikli süpürgeBazı toz toplama sistemlerinde elektriksel etkilerden yararlanılarak tozların filtre veya toplama bölümünde tutulması sağlanır.
Sanayide elektrostatik boyamaBoya damlacıkları elektrik yükü kazanır; uygun düzenekte zıt yüklü ya da topraklanmış yüzeye yönelerek daha düzgün kaplama elde edilmesine yardımcı olur.
Elektrostatik baca filtreleriAtık gazlardaki parçacıklar elektriksel olarak yüklenir ve zıt yüklü toplama yüzeylerinde tutulur.
Parmak izi belirlemeBazı tozlama yöntemlerinde ince tozların parmak izi kalıntılarına tutunması için elektrostatik etkilerden yararlanılabilir.
Lazer yazıcıYüklü bölgeler toner tozunu seçici olarak çeker; toner kâğıda aktarılır ve ısıyla sabitlenir.
Hava filtrelemeBazı hava temizleme sistemlerinde parçacıklar elektriksel olarak yüklenip toplama plakalarında tutulur.
Bilimsel not: Her elektrikli süpürge veya klima aynı elektrostatik mekanizmayla çalışmaz. Buradaki örnekler, elektrostatik ayırma ve filtreleme prensibinin kullanıldığı sistemleri anlatır.

6. Sürtünme ile elektriklenme

Temaslı elektriklenme

Başlangıçta nötr olan iki farklı cisim birbirine sürtüldüğünde elektronlar bir cisimden diğerine geçebilir. Elektron kazanan cisim negatif, elektron kaybeden cisim pozitif yüklenir.

Yün kumaşPlastik çubukElektronlar+−Elektron kaybederElektron kazanırBu örnekte elektron aktarımı yün kumaştan plastik çubuğa doğrudur.
Ders kitabındaki örnek: Yün kumaşa sürtülen plastik çubuk elektron kazanarak negatif; yün kumaş elektron kaybederek pozitif yüklenir.
Örnekler: Balonun saça veya yün kumaşa sürtülmesi, plastik tarağın saçla sürtünmesi. Hangi cismin hangi yükle yükleneceği kullanılan maddelere bağlıdır; her malzeme çifti için aynı yön varsayılmaz.

7. Dokunma ile elektriklenme

Temaslı elektriklenme

Yüklü bir cisim nötr bir iletkene dokundurulduğunda elektronlar hareket ederek yük paylaşımı gerçekleşebilir. Toplam yük korunur. Uygun koşullarda temas sonrasında cisimler aynı cins yükle yüklenir.

++++++Temas ve yük paylaşımıPozitif küreTemas sonrası pozitifSon durumda iki cisim de pozitif yük taşır.
Şematik anlatım: Pozitif yüklü iletken küre nötr iletken cisme dokunduğunda elektronlar nötr cisimden pozitif yüklü cisme doğru hareket eder. Son durumda ikisi de pozitif yük taşır.
Dikkat: Yük paylaşımının miktarı cisimlerin büyüklüğüne, şekline ve iletkenlik özelliklerine bağlıdır. Şema, temel sonucu göstermek için basitleştirilmiştir.

8. Etki (tesir) ile elektriklenme

Temassız elektriklenme

Yüklü bir cisim, nötr bir iletkene dokunmadan yaklaştırıldığında iletken içindeki elektronlar yer değiştirir. Böylece iletkenin yakın ve uzak bölgelerinde yük dağılımı farklılaşır. Cisim toplamda nötr kalır; yalnızca yükler ayrışır. Bu olaya etki ile elektriklenme denir.

+++Pozitif yüklü çubuk−−−−++++Elektronlar yakın tarafa çekilirNötr iletkende yük ayrışmasıToplam + ve − yük miktarı eşittir.
Pozitif çubuğa yakın tarafta dört negatif işaret, uzak tarafta dört pozitif işaret gösterilmiştir. Elektronlar yakına kayar; toplam pozitif ve negatif yük miktarları eşit kaldığı için iletken nötrdür.
En önemli ayrıntı: Sadece yaklaştırma sırasında, iletken yalıtılmış ve topraklanmamışsa, nötr iletkenin toplam yükü değişmez. Yükler yalnızca kendi içinde yeniden dağılır. Topraklama veya başka bir işlem eklenirse son yük durumu değişebilir.

9. Elektroskop

Bir cismin elektrik yüklü olup olmadığını, yüklüyse uygun deney koşullarında yükünün cinsini belirlemeye yarayan araca elektroskop denir. Elektroskopun iletken bir topuzu, metal çubuğu ve hareket edebilen yaprakları bulunur.

Topuzİletken çubukYapraklarYalıtkan tıpaElektroskopun temel bölümleri – temsilî çizim.

Elektroskopa yüklü bir cisim yaklaştırıldığında veya dokundurulduğunda yaprakların açılması, yapraklarda aynı cins yüklerin birikmesi ve birbirini itmesiyle açıklanır. Yük cinsini belirlemek için elektroskopun başlangıçta bilinen bir yük durumunda olması ve gözlemin buna göre yorumlanması gerekir.

Hatırla: Yaprakların açılması elektroskopta elektriksel etki oluştuğunu gösterir. Tek başına, her durumda cismin yükünün pozitif mi negatif mi olduğunu söylemek için yeterli değildir.

10. Doğadaki elektriklenme: Şimşek ve yıldırım

Fırtına bulutlarında hava akımları ve buz/su taneciklerinin çarpışmaları sonucunda elektrik yükleri ayrışabilir. Yeterince büyük elektriksel gerilim oluştuğunda hava yalıtkanlığını kaybeder ve elektriksel boşalma meydana gelir.

ŞimşekBulutun kendi içinde veya iki bulut arasında gerçekleşen elektriksel boşalmadır.
YıldırımBulut ile yeryüzü arasında gerçekleşen elektriksel boşalmadır.
+−+− BULUTLAR ARASI ŞİMŞEK Elektriksel boşalma iki bulut arasında gerçekleşir.
Şimşek, bulut içinde veya iki bulut arasında gerçekleşen elektriksel boşalmadır. Bu çizimde özellikle iki bulut arasındaki şimşek gösterilmiştir.

Ünite özeti

  • Proton pozitif, elektron negatif yüklüdür; nötron yüksüzdür.
  • Elektriklenme, elektronların yer değiştirmesiyle gerçekleşir.
  • Elektron kazanan cisim negatif; elektron kaybeden cisim pozitif yüklenir.
  • Nötr cisimde pozitif ve negatif yük miktarları eşittir.
  • Aynı cins yükler birbirini iter, zıt cins yükler birbirini çeker.
  • Sürtünme ve dokunma ile elektriklenme temaslı; etki ile elektriklenme temassızdır.
  • Elektroskop, cismin yük durumunu incelemeye yarar.
  • Elektriklenme; filtreleme, boyama ve lazer yazıcı gibi teknolojilerde kullanılabilir.
  • Şimşek bulut içinde veya bulutlar arasında; yıldırım bulut ile yer arasında gerçekleşen elektriksel boşalmadır.

Kendini değerlendir

  1. Elektron kazanan bir cisim neden negatif yüklenir?
  2. Nötr bir cisimde neden hem pozitif hem negatif yük bulunur?
  3. Sürtünme ile elektriklenmede iki cismin son yükleri arasında nasıl bir ilişki vardır?
  4. Etki ile elektriklenmede nötr iletkenin toplam yükü neden değişmez?
  5. Elektroskopun yapraklarının açılmasını nasıl açıklarsın?
  6. Şimşek ve yıldırım arasındaki fark nedir?
CANİP HOCA · FEN BİLİMLERİ
@caniphocafen · 7. Sınıf | 6. Ünite: Elektriklenme
Özgün konu anlatımı ve öğretim amaçlı şematik çizimler