Elektriğin Tarihçesi

Elektriğin Tarihçesi

Yıllar boyunca elektrik bilim adamları için zor bir konu olmuştur.
Mevcut olduğu uzun zamandan beri bilinmesine rağmen, eski insanlar
elektriğin tam olarak ne olduğunu açıklamakta büyük zorluk çekmiştir.

Binlerce yıl önce, insanlar sarı amberin sürtünme sonucu birçok hafif
cisimleri çektiğini anlamıştır. Eskiçağda insanlar bazı hayvanlarda
elektrik bulunduğunu görmüş, hatta bazı hastalıkları tedavi etmek için
torpil balığında görülen elektrik yükü boşalmasını kullanmayı bile
denemiştir.






Cisimlerin elektrik özelliğinden faydalanılan pusulayı ilk
kullananların Çin'liler olduğu sanılmaktadır. Çin'li general Huang-ti,
mıknatıs özelliğe sahip taşların yüklü olduğu bir kayığın sürekli
kuzeye doğru yöneldiğini fark etmiştir. Bu gözlem sonucunda taş ve
tahta parçaları ile basit bir düzenek yaparak, bu düzeneği kuzey yönünü
bulmak için kullanmıştır. Han hanedanlığı zamanında Çinli komutanların
bu pusulayı sık sık kullandıkları sanılmaktadır.

Ortaçağda bu alanda fazla bir yenilik olmamıştır.

1600 yıllarında İngiliz fizikçisi William Gilbert, kükürt ve reçine
gibi bazı maddelerin amberle aynı özellikleri taşıdıklarını, metaller
gibi bazı maddelerin ise elektriklenmediklerini ortaya koymuştur.

17. yüzyılın ortalarında, Alman fizikçisi Otto von Guericke, elektrikli
cisimlerin benzer yüklü maddeler tarafından itildiğini saptamış ve
1660’ta elektrik kıvılcımlarının gözlenmesini sağlayan elektrostatik
makineyi icat etmiştir. Otto von Guericke elektriği ıslak bir tel
yardımıyla kısa mesafelerde de olsa taşımayı başarmıştır.

18. yüzyılda, elektrik konusundaki ard arda gelen gelişmeleri insanlar
hayranlıkla izlemişlerdir. Statik elektrik üreteçleri gösterilerde sık
sık sergilenmiştir. Hollandalı matematik öğretmeni Pieter Van
Musschenbroek, "Leyden Kavanozu" adı ile anılan bir saklama kabını
keşfederek elektriğin saklanabileceğini göstermiştir. Bu kavanoz
televizyon, bilgisayar, kamera gibi günümüzde kullanılan modern
araçların elektronik devrelerinde kullanılan sığaçların (kapasitör)
atası olarak kabul edilmektedir.

Ben Franklin 1752 yılında meşhur uçurtma deneyini yapmıştır. Fırtına
başlamak üzereyken, uçurtmasının tepe noktasına kadar bağladığı tel
yardımıyla havalanmasını sağlamış, telin ucuna da bir metal anahtar
asmış, anahtarın ucuna da bir "Linden Kavanozu" yerleştirmiştir. Yağmur
ipi ıslatınca tel iletken hale gelmiş, telden akan elektrik akımı
yardımıyla "Linden Kavanozunu" durağan elektrik ile doldurmuştur.

1770'lerin sonlarında ve 1780'lerin başlarında iki İtalyan profesör
ilginç buluşlar yapmıştır. İtalyan profesör Luigi Halvani, ölü
kurbağaların bacaklarının elektrik makineleri yanında getirildiklerinde
kasıldığını keşfetmiştir. Bu gözlemini doğrulamak için deneyler yapmış
ve kurbağanın sinir hücrelerinin elektrik taşıdığını düşünmüştür. Diğer
bir İtalyan profesör olan Alessandro Volta, bugün bildiğimiz anlamda
pilleri ilk kez icat etmiştir. Üst üste dizilmiş kurşun tabakalar, asit
veya tuza banılmış kağıtlar ve bakır kullanarak ilk pil düzeneğini
yapmış, elektriğin saklanıp kontrollü bir şekilde kullanılabileceğini
göstermiştir.

Elektrik alanında en büyük buluşlardan birini 1785 yılında Coulomb
gerçekleştirmiştir. Coulomb birbirleriyle farklı elektrik yüküne sahip
cisimlerin arasındaki çekim kuvvetlerini ölçüp, soyut elektrik
kavramına elektrik miktarı ya da elektrik yükü adı verilen kesin olarak
ölçülebilir bir büyüklüğün denk düştüğünü göstermiştir.

19.yüzyılın ilk yarısında, Micahel Faraday, İngiltere'de elektrik ve
mıknatıs bilimi üzerine deneyler gerçekleştirmiş, ve yaptığı çalışmalar
motor, jeneratör, transformatör, telgraf ve telefon gibi modern
buluşların yapılmasına yol açmıştır. Faraday ayrıca bugün sıkça
kullanılan katot, anot, iyon, elektrot gibi kelimelerin de
türetilmesini sağlamıştır. Faraday'ın elektromanyetik irkilim
(indüksiyon) ilkeleri bugün elektrik santrallerinde elektrik üretmek
için kullanılmaktadır

Daha sonra bütün bu sonuçlar Laplace, Poisson ve Gauss gibi bilim
adamları tarafından tarafından 19. yüzyıl başlarında denklem haline
getirilmiş ve 1897 yılında Thomson’un elektronu bulması ile söz konusu
deneysel sonuçların büyük bir bölümünün açıklanmasını sağlanmıştır.

Fransız bilim adamı Andre Ampere, elektrik akımının ölçülmesine büyük
katkılar yapmıştır. Amerikalı bilim adamı Joseph Henry, elektromanyetik
irkilim (indüksiyon) üzerine çalışmalar gerçekleştirmiştir. Karl Gauss
elektromanyetik irkilimin ölçülmesi için kullanılacak birimleri
oluşturmuştur. Alman bilim adamı Georg Ohm, voltaj, akım ve direnç
arasındaki ilişkiyi bulmuştur. Biz bu ilişkiye Ohm Yasası adını
vermekteyiz.
STATİK ELEKTRİKLENME
STATİK ELEKTRİKLENME
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.


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.


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.


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.

ŞimdiYILDIRIM ve ŞİMŞEK olayına kısaca bir göz atalım: Zıt elektrik
yüklü iki bulut karşılaşınca aralarında ARK doğar ŞİMŞEKbuna 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:

1-Buluttan buluta : 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.