Elektrik Yükü Nedir?

Elektrik yükünün ölçülebilmesi için bir elektrik akımında, yani devrede akması gerekir. Elektrik akımında akım şiddetini ölçen aletin adı ampermetredir. Ampermetre, iletken kesiti üzerinden 1 saniyede geçen elektrik yükü miktarını ölçer.

Elektrik yükü kondansatörler ile kısa süreli olarak depolanır. Örneğin bir hoparlör veya fotoğraf makinesi flaşı, kondansatörler ile anlık elektrik yükü depolaması yapar. Kondansatörler, arasında yalıtkanlar bulunan plakalardan oluşur. Elektrik yükü depolamanın bir diğer yolu ise pillerdir. Piller, kimyasal maddeler ile üretildiğinden daha uzun süre dayanırlar.

Elektrik yükü elektrik akımları ile taşınır. Elektrik yükünün, elektronik cihazlarda kullanılabilmesi için akım haline dönüşmesi gerekir. Bir iletkenin iki ucu arasında elektrik yükü farkı oluştuğunda elektrik yükleri, yük oranının düşük olduğu uca doğru iletken üzerinden akar ve akım oluşur.

İki yüzeyin birbirine temas etmesi durumunda bu yüzeylerdeki atomlar arasında dağınık bir şekilde elektron dağılımı gerçekleşir. Bunun sonucunda her bir atom pozitif veya negatif olarak elektrik yükü ile yüklenir.

Herhangi iki maddenin birbirine sürtünmesi sonucu maddelerin yüzeyindeki atomlar karşılıklı elektron alışverişinde bulunur. Maddelerin teması devam ettiği sürece herhangi bir tepkime görülmez. Ancak maddeler bir başka kuvvet tarafından birbirinden ayrıldığında birbirlerini çekerler. Bunun sebebi sürtünme esnasında oluşan elektron dağılımı ve atomların pozitif veya negatif olarak elektrik yükü ile yüklenmesidir.

Elektrik yükü pozitif veya negatif olmak üzere iki türden oluşur.

Pozitif elektrik yükü, bir maddenin atomlarının elektron eksiğine sahip olmasıdır. Pozitif elektrik yükü ile yüklü iki madde birbirini iterken, pozitif elektrik yüklü bir madde ile negatif elektrik yüklü bir başka madde birbirini çeker.

Negatif elektrik yükü, bir maddenin atomlarının elektron bakımından fazla olmasıdır. Negatif elektrik yüklü iki madde birbirini iterken, negatif elektrik yüklü bir maddeyle pozitif elektrik yüklü bir madde birbirini çeker.

Elektriksel yük, belirli bir büyüklüğü olan ancak yönü veya doğrultusu olmayan bir yüklenmedir. Bu yüzden elektrik yükü vektörel değil skalerdir.

Daha fazla bilgiye elektrik birimleri içeriğinden erişebilirsiniz.

Atomun, elektrik yükünü ortaya çıkaran özellikleri şunlardır:

• Bir atom çekirdeği proton ve nötrondan oluşur. Proton pozitif(+), nötron ise nötrdür. Dolayısıyla atom çekirdeği pozitif yüklüdür.
• Atomun etrafında elektronlar bulunur. Elektron negatif(-) yüklüdür.
• Bir atomun içindeki pozitif yükler fazla ise o atom pozitif yüklüdür; negatif yükler fazla ise negatif yüklüdür.
• Aynı yük türü ile yüklü atomlar birbirini iterken, farklı yük türü ile yüklü atomlar, elektron alışverişi yapabilmek için birbirini çeker.

Elektriksel yük ile elektrik yükü aynı şeydir ve maddenin pozitif veya negatif yük ile yüklendiğini ifade etmek için kullanılır.

Dışarıdan yalıtılmış bir sistemin elektrik yükü, kendi içindeki yük değişimlerine bakılmaksızın sabit kalır. Buna yük korunumu denir.

Elektrik yükü birimi Coulomb’dur. Coulomb, e proton olmak üzere, 6.242×10^18 e değerine eşittir. Bu yüzden bir elektronun yükü −1.602×10^−19 Coulomb’dur.

George Stoney 1891 yılında elektron biriminin, elektrik yükünün temel birimi olduğunu iddia etmiştir. Bu iddiayı ilginç kılan ise J. J. Thomson 1897 yılındaki parçacık keşfinden önce ortaya atılmış olmasıdır.

Elektrik yükü, yükün hareket ettiği iletkenin bir kesiti üzerinde ampermetre kullanılarak hesaplanır. Ampermetre ile iletkenin iki ucu arasındaki akımın şiddeti ölçülerek elektrik yükü farkı hesaplaması yapılabilir.

Elektrik yükünü kesin olarak ispat eden ilk bilim insanı Michael Faraday’dır.

Coulomb, elektrik yükü hesaplamasında kullanılan birimdir. Coulomb, bir saniyede bir Amper taşıyan iletkenin kesitinden geçen elektrik yükünün değerini ifade eder.

İnsanlarda elektrik yükü oluşmasının sebepleri şunlardır:

• Kıyafetlerin deriye sürtünmesi
• Elektronik aletler aracılığıyla elektrik yüklenme
• Toprak ile temasın azalması sonucu vücudun kendini nötrleyememesinden kaynaklanan elektrik yükü birikmesi

Oluşan elektrik yükünden kurtulmanın yolları ise toprağa temas etmek, duş almak ve denize girmektir.

Toprak, elektrik yükü değişimi bakımından en büyük nötrleyici araçtır. Elektrikli aletler, olası elektrik kaçaklarından korunmak adına topraklama sistemleri ile kullanılır.

Maddelerin farklı elektrik yükleri ile yüklenmiş olması maddeler arasında çekim ve itim şeklinde bir kuvvet üretir. Bu kuvvet, elektrik yüklerinin hareket etmesinin temel kaynağıdır. Ayrıca elektromanyetik alan da bu kuvvetin etkisiyle oluşur.

Su elektrik yükü için güçlü bir iletkendir. Denizleri ve okyanusları oluşturan tuzlu su, elektroliz görevi görerek insan vücudunda biriken elektrik yükünün tahliye edilmesini sağlar.

Birbirine yakın bulunan elektrik yüklü maddeler, eğer yükleri aynı ise birbirlerini iter, yükleri zıt ise birbirlerini çeker. Bu itim ve çekim esnasında ortaya bir kuvvet çıkar. Bu kuvvet elektromanyetik alanın oluşmasını sağlar. Elektromanyetik alan sayesinde, maddeler birbirleriyle temas etmese dahi birbirlerini etkileyebilir.

Elektronun elektrik yükü −1.602×10^−19 Coulomb’dur.

Nötronun elektrik yükü nötrdür. Bu yüzden atom çekirdeği nötrondan bağımsız olarak protonun yükü olan pozitif yük ile yüklüdür.

Elektrik akımı, elektrik yüklerinin bir iletken aracılığıyla taşınması sonucu oluşur. Bir iletken üzerinde elektrik akımı oluşabilmesi için iletkenin iki ucu, elektrik yükü bakımından farklı olmalıdır.

1948 yılında keşfedilip, ilk defa 1997 yılında ölçülen Casimir Etkisi (Casimir-Polder Kuvveti) tamamen yalıtkan olan iki maddenin vakum ortamında 100 nanometre mesafede birbirine paralel olarak bırakıldığında birbirine doğru itilmesidir.

İçi boş bir küreye negatif yüklü bir cisim temas ettirildiğinde negatif yükün tamamı küreye akar.

İçi boş bir küreye pozitif yüklü bir cisim temas ettirildiğinde, küreden cisme, cismi nötr yapacak kadar negatif yük akar. Küreye geçen pozitif yük, kürenin dış yüzeyinde kalır ve kürenin iç yüzeyi nötr olur.

Bir cisim elektrik yükü bakımından negatif yüklü, pozitif yüklü veya nötr olabilir.