Konu anlatımı
Yüklü bir cisim, dokunmadan da başka bir cismin yüklerini yeniden düzenleyebilir. Bu alt başlıkta etki ile elektriklenmeyi, bu yolla bir iletkeni kalıcı olarak yüklemenin yollarını, yüklü cisimlerin nötr cisimleri neden çektiğini ve topraklamayı göreceksin.
Etki ile yük ayrılması
Yüklü bir cisim nötr bir iletkene dokunmadan yaklaştırıldığında iletkendeki serbest elektronlar yer değiştirir. Cisim (+) yüklüyse elektronlar ona yakın uca toplanır; cisim (−) yüklüyse elektronlar uzak uca itilir. Sonuçta iletkenin yakın ucunda cisme zıt, uzak ucunda cisimle aynı işaretli yük birikir. İletkenin toplam yükü yine sıfırdır; cisim uzaklaştırılınca yükler eski düzenine döner.
Kalıcı yükleme yolları
Etki ile kalıcı yükleme için iki yol vardır. Birincisinde birbirine değen iki iletken küreye yüklü cisim yaklaştırılır, küreler cisim yerindeyken ayrılır: yakın küre zıt, uzak küre aynı işaretle ve eşit büyüklükte yüklenir. İkincisinde yüklü cisim yakındayken iletken topraklanır, önce toprak bağlantısı kesilir, sonra cisim uzaklaştırılır: iletken cisme zıt işaretle yüklenir. Sıra önemlidir; cisim, toprak bağlantısı kesilmeden uzaklaştırılırsa iletken yeniden nötr olur.
Nötr cisimlerin çekilmesi ve topraklama
Yüklü bir cisim nötr bir cisme yaklaşınca onun yakın tarafında zıt işaretli yük toplar; zıt yükler daha yakın olduğu için çekim itmeden büyük olur ve nötr cisim çekilir. Yalıtkanlarda da moleküller kutuplanarak benzer etki oluşur; yüklü tarağın kâğıt parçalarını çekmesi buna örnektir. Dünya çok büyük bir iletken gibi davrandığı için yüklü bir iletken toprağa bağlanınca nötrleşir. Topraklı prizler, yıldırımı toprağa ileten paratonerler ve akaryakıt tankerlerinde biriken yükü boşaltan düzenekler topraklamanın uygulamalarıdır.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Yalıtkan bir ayak üzerindeki nötr bir iletken küreye (−) yüklü bir çubuk dokundurulmadan yaklaştırılıyor. Çubuk yakındayken küre parmakla topraklanıyor; önce parmak çekiliyor, sonra çubuk uzaklaştırılıyor. Kürenin son yükü nedir?
Çözüm. (−) yüklü çubuk küredeki elektronları iter. Küre topraklanınca itilen elektronlar toprağa akar ve kürede elektron eksikliği oluşur. Parmak çekilince toprağa giden elektronlar geri dönemez. Çubuk uzaklaştırılınca küredeki pozitif yük bütün yüzeye dağılır; küre (+) yüklü kalır. Etki ile topraklama yoluyla yüklenen iletken, yaklaştırılan cisme zıt işaretle yüklenir.
Örnek 2. Plastik bir tarakla saçlarını tarayan bir öğrenci, tarağı masadaki küçük kâğıt parçalarına yaklaştırınca kâğıtların tarağa sıçradığını görüyor. Kâğıtlar yüksüz olduğu hâlde neden çekilir?
Çözüm. Tarak saçlara sürtülünce elektron kazanarak (−) yüklenir. Yüklü tarak nötr kâğıdın moleküllerini kutuplar: kâğıdın tarağa yakın yüzünde pozitif, uzak yüzünde negatif uçlar yönelir. Tarağa daha yakın olan pozitif uçlara etkiyen çekim, uzaktaki negatif uçlara etkiyen itmeden büyük olduğu için net etki çekmedir ve kâğıtlar tarağa sıçrar.
Sık yapılan hatalar
- Etki ile elektriklenmede iletkenin toplam yükünün değiştiğini sanmak; toprak bağlantısı yoksa toplam yük sıfır kalır.
- Topraklamayla yüklemede önce cismi uzaklaştırıp sonra toprak bağlantısını kesmek.
- Nötr bir cismin yüklü cisim tarafından çekilemeyeceğini düşünmek.
- Etkide yakın uçta zıt, uzak uçta aynı işaretli yük toplanır.
- Topraklamayla etki yoluyla yüklenen iletken, yaklaştırılan cisme zıt işaretle yüklenir.
- Yüklü cisim nötr cismi çeker; itme ancak aynı işaretli yükler arasında olur.