1. SÜRTÜNME İLE ELEKTRİKLENME

• Cisimler birbirlerine sürtünerek elektrik yükü kazanabilirler.
• Yünlü kumaş ve ebonit çubuğun sürtünmesi sonucuebonit çubuk eksi(-) yükle yüklenirken, yünlü kumaş aynı miktarda artı(+) yükle yüklenir.
• İpek kumaş ile cam çubuğun sürtünmesi sonucu cam çubuk artı(+) yükle yüklenirken, ipek kumaş aynı miktarda eksi(-) yükle yüklenir.

2. DOKUNMA İLE ELEKTRİKLENME

• Her hangi bir yükle yüklü bir cisim, yüklü veya yüksüz bir cisime dokunduğunda toplam yük cisimlerin yüzey alanı ile orantılı olarak paylaşır.
• Dokunma ile elektriklenme ile ilgili aşağıdaki animasyonlara inceleyelim.

3. ETKİ İLE ELEKTRİKLENME

• Nötr bir iletken cisme (+) veya (-) yüklü bir cisimin yaklaştırılması sonucu,nötr cismin elektrik yükü ile yüklenmesine etki ile elektriklenme denir.
• Etki ile elektriklenme ile ilgili aşağıdaki animasyonlara inceleyelim.

TOPRAKLAMA

• Düşünülebilecek en büyük küre dünyadır. Dünyada toprak hattı bağlantısı ile temas eden yüklü küre toplam yük kürelerin yarıçaplarına göre yükün tamamına yakını dünyaya düşecek şekilde paylaşım olur. Yani toprak hattı yüklücisimleri nötrleştirir.
• 
• Toprak hattı ile ilgili animasyonu inceleyiniz.

İLETKEN VE YALITKANLARDA YÜK DAĞILIMI

• Elektrik akımını ileten cisimlere iletken, elektrik akımını iletmeyen cisimlerede yalıtkan dendiğini biliyoruz. İletkenler yüklendiğinde yükler biri birini iter. İletken madde yüklerin hareketine izin verdiğinden(serbest elektron) yükler maddeye eşit bir şekilde dağılır.Yalıtkan maddeler ise yükün hareketine izin vermezler. Yükler yalıtkan madde üzerinde hareket etmeden kalır.
• İletken maddelerde bulunan serbest elektronlar birbirlrini mümkün olan en uzağa iteceğinden, yükler maddenin en dış yüzeyide bulunur. Bu durum aynı zamanda sivri uçta yükün daha çok birikmesine neden olur.

ELEKTROSKOP

• Elektroskoplar cisimlerin yüklü olup olmadığını, yüklü ise hangi cins elektrik yükü ile yüklü olduğunu anlamaya yarayan aletlere denir.

Elektroskopun yapısı en basit yapısı şekildeki gibidir. En üstte iletken metal topuz, serbestçe hareket eden iletken yaprakları topuza bağlayan iletken çubuk, iletken yaprakları dış etkenlerden koruyan cam fanustan oluşur.
Yapraklar elektrik yüküyle yüklendiği zaman aynı yüklerin birbirini itmesi sonucu yaprakalar açılır. Elektron nötrken yapraklar kapalı durumdadır. Elektroskopun topuzuna dokundurulan çubuk yaprakların açılmasına neden oluyorsa, çubuğun yüklü olduğu anlamına gelir.
• Elektroskop elektriklenme olaylarında farklı durumlarda kullanılır. Bunları kısaca inceliyelim.

NOKTASAL YÜKLER ARASINDAKİ ELEKTRİKSEL KUVVET (Coulomb Yasası)

• Fransız fizikçi Charles Augustin de Coulombun 1785 de açıkladığı yasaya göre; noktasal iki yükün birbirlerine uyguladıkları kuvvetin büyüklüğü, yüklerin çarpımı ile doğru , aralarındaki uzaklığın karesi ters orantılıdır.




F: Elektiriksel kuvvetin büyüklüğü (vektörel bir büyüklüktür)

q₁: Birinci cismin yükü

q₂: İkinci cismin yükü

r : Yüklü cisimler arasındaki mesafe

k : Coulomb sabiti, yaklaşık değeri =9.10⁹ N.m²/C² dir.

ELEKTRİKSEL ALAN

• Yüklü bir cismin bir noktadaki elektrik alan, cismin o noktada pozitif birim yüke uyguladığı elektrik kuvveti olarak tanımlanır.
• Michael Faraday tarafından fiziğe kazandırılan elektirik alan, elektriksel yükü veya manyetik alanı çevreleyen uzayın bir özelliği olup, içerisinde yüklü nesnelere elektriksel güç aracılığı ile etki eder.


Şekilde +q yükünün oluşturmuş olduğu elektrik alanın büyüklüğü;



bağıntısı ile ifade edilir.+q ile q yükleri arasındaki kuvveti yukardaki denklemde yerine yazarsak;



bağıntısı elde edilir.

ELEKTRİKSEL ALAN ÇİZGİLERİ

• Yüklü cisimlerin etrafında sonsuz sayıda hayali elektirik alan kuvvet çizgileri olduğu varsayılır.Bu kuvvet çizgilerin yönü (+) yüklü cisimlerde (Şekil-1) yük merkezinden sonsuza gidecek şekilde, (-) yüklü cisimlerde (Şekil-2) ise sonsuzdan yük merkezine gelecek şekildedir.


Şekil-1



Şekil-2



Şekil-3

• Aynı yüklerin oluşturdukları elektrik alan kuvvet çizgileri aşağıda görüldüğü gibi olur.




+2q ile -q yükü arasındaki elektrik alan kuvvet çizgileri



Noktasal (+) yük ile negatif levha arasındaki
elektrik alan kuvvet çizgileri

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL ENERJİ

• Elektriksel potansiyel enerji; elektrik alan içindeki bir yükün konumundan dolayı sahip olduğu enerjidir.Aralarında d kadar uzaklık bulunan q ve q yüklerinin potansiyel enerjisi;

bağıntısıyla ifade edilir. Skaler bir büyüklüktür.


• q₁ ve q₂ yükleri aynı işaretli ise q2 yükünü sonsuzda “K” noktasına getirmek için elektriksel kuvvetlere karşı iş yapılır. Bundan dolayı sistemin potansiyel enerjisi pozitiftir.
• q₁ ve q₂ yükleri zıt işaretli ise q2 yükünü sonsuzda “K” noktasına getirmek için elektriksel kuvvetler iş yapar. Bundan dolayı sistemin potansiyel enerjisi negatiftir.
• İkiden fazla sabit yükten oluşan sistemin potansiyel enerjisi, yüklerin ikişerli potansiyel enerjilerinin toplamına eşittir. Şekildeki sistemin toplam potansiyel enerjisi,




bağıntısı ile hesaplanır.

• Elektrik alanın içindeki bir noktanı potansiyeli, o noktada +1 br yük başına düşen elektrik potansiyel enerjisidir. Şekildeki q yükünün d kadar uzaktaki “K” noktasında oluşturduğu elektriksel potansiyel;


ifadesiyle bulunur. E_p yerine yazılırsa. ise; elde edilir.

POTANSİYEL FARK VE YAPILAN İŞ

• Potansiyel fark elektrik alanda pozitif birim yükü bir noktadan başka bir noktaya götürmek için elekriksel kuvvetlere karşı yapılan işe denir.

Şekildeki q yükünü K noktasından herhangi bir yolla L noktasına götürmekte yapılan iş;
V_k :q yükünün “K”noktasındaki potansiyeli
V_L :q yükünün “L”noktasındaki potansiyeli olduğuna göre
W_KL= qV_L - qV_K ise; W_KL = q( V_L - V_K ) ise; olur.


• q yükünü potansiyeli düşük plan bir noktadan daha yüksek bir noktaya götürüldüğünde elektriksel kuvvetlere karşı iş yapılır. Bu durumda yapılan iş pozitiftir.Tersi durumda yapılan iş negatif olur.
• q yükü düzgün elektrik alanda elektrik alana dik doğrultuda hareket ettirilse, yapılan iş sıfır olur.

YÜKLÜ İLETKEN KÜRENİN ELEKTRİK ALANI

• Yarıçapı “r” olan iletken küreyi elektrik yükü ile yüklediğimizde fazla yüklerin tamamı kürenin dış yüzeyinde olacak şekilde dağılır. Yüklü iletken kürenin içinde elektrik alan sıfırdır. Çünkü kürenin karşılıklı yüzeylerinde bulunan yükler, kürenin içindeki bir noktada meydana getirdikleri elektrik alan şiddetlerinin bileşkesi sıfırdır. Kürenin dış yüzeyünde elektrik alan maksimum, yüzeyden uzaklaştıkça uzaklığın karesiyle ters orantılı olacak şekilde azalır.

YÜKLÜ İLETKEN KÜRENİN POTANSİYELİ

• Kürenin içerisinde herhangi bir noktada elektrikalan sıfır olduğunu öğrendik. Küre üzerindeki bir yükü kürenin içindeki bir noktaya getirmekle iş yapılmaz. Bu nedenle kürenin yüzeyindeki potansiyel, kürenin içinde herhangi bir noktadaki potansiyele eşit olur.

ORTAK POTANSİYEL

Şekildeki yüklü iki küre iletken bir telle bir telle bağlanırsa, belli bir süre potansiyeller eşit olucaya kadar yük akışı olur. Bu durumda potansiyel fark sıfır olur.

YÜKLÜ PARALEL LEVHALAR

Özdeş iki iletken düzlem levha üretecin uçlarına bağlandığında üretecin (+) kutbuna bağlı olan levha (+), üretecin (-) kutbuna bağlı olan levha (-) yükle yüklenir. Bu durumda (+) levhadan, (-) levhaya doğru düzgün elektrik alan oluşur. Levhalar arasında oluşan elektrik alanın büyüklüğü ise; bağıntısı ile hesaplanır.

Elektrik alan içindeki yüklü bir taneciğe etki eden kuvvetin büyüklüğü ise,

Düzgün elektrik alan içinde +q yüklü tanecik serbest bırakıldığında elektriksel kuvvetin etkisinde (cismin ağırlğı ihmal ediliyor) ivmeli haraket eder. Dünemiğin temel ilkesi denkleminden;

İlk hızı V₀ olan taneciğin t süre sonraki hızı; olur.

Düzgün Elektrik alan içinde yüklü cisme etki eden elektriksel kuvvet iş yapar. Yapılan iş enerji değişimine eşit olduğuna göre; olur.

+q yükünü düzgün bir elektrik alanda V₀ ilk hızla atatılan cisim yer çekiminden doğan kuvvet ve elektriksel kuvvet olmak üzere iki kuvvet etki eder. Cismin ağırlığını ihmal ettiğimizde cisim elektriksel kuvvet etkisinde şekildeki yörüngeyi izler. t süre sonra taneciğin y-doğrultusundaki hızı; olur.
t süre sonra taneciğin düşme miktarı; olur.

• Aşağıdaki şekilde -q yüklü teneciğin elektrik alanda haraketini cismin ağırlığınıda hesaba katarak inceleyelim.

Elektriksel kuvvetin yaptığı iş cisme kinetik enerji olarak aktarılacağından denklem;

LM arasında X mesafesi;
olur.