Statik elektrik, günlük yaşamın her yerde bulunan bir parçasıdır. Her şey etrafımızda, bazen komik ve bariz - saçınızı diken diken ettiğinde olduğu gibi - bazen gizli ve kullanışlı, örneğin cep telefonunuzdaki elektronik cihazlar tarafından kullanıldığında olduğu gibi. Kuru kış ayları, statik elektriğin can sıkıcı bir dezavantajı için yüksek mevsimdir - kapı kollarına dokunduğunuzda küçük yıldırım çarpmaları gibi elektrik boşalmaları veya kurutucudan yeni çıkmış sıcak battaniyeler.
Statik elektrik, insanların gözlemlediği ve tanımladığı en eski bilimsel fenomenlerden biridir. İlk açıklamayı Yunan filozof Miletoslu Thales yaptı; MÖ altıncı yüzyıl yazılarında, kehribar yeterince sert ovulursa, küçük toz parçacıklarının ona yapışmaya başlayacağını kaydetti. Üç yüz yıl sonra Theophrastus , Thales'in deneylerini çeşitli taşları ovalayarak takip etti ve aynı zamanda "çekiciliğin gücünü" gözlemledi. Ancak bu doğa filozoflarının hiçbiri gördüklerine tatmin edici bir açıklama bulamadılar.
İngilizce "elektrik" kelimesinin ilk olarak, " kehribar gibi " anlamına gelen Latince "electricus" kelimesinden türetilmesi yaklaşık 2.000 yıl daha aldı . En ünlü deneylerden bazıları, 100 dolarlık banknottan yüzünün gülümsemesinin nedenlerinden biri olan elektriğin altında yatan mekanizmayı anlama arayışında Benjamin Franklin tarafından gerçekleştirildi . İnsanlar elektriğin potansiyel faydasını çabucak fark ettiler.
Elbette 18. yüzyılda insanlar sihir numaralarında ve diğer performanslarda çoğunlukla statik elektrikten yararlanırlardı. Örneğin, Stephen Gray'in " uçan çocuk " deneyi popüler bir halk gösterisi haline geldi: Gray gençleri şarj etmek için bir Leyden kavanozu kullandı, ipek iplere asıldı ve sonra kitap sayfalarını statik elektrikle nasıl çevirebileceğini veya küçük nesneleri nasıl kaldırabileceğini gösterdi. statik çekiciliği kullanarak.
Franklin'in, elektrik yükünün pozitif ve negatif tatlarda geldiğini ve toplam yükün her zaman korunduğunu fark etmesi de dahil olmak üzere içgörülerine dayanarak, elektrostatik çekime neyin neden olduğunu, neden mini şimşeklere neden olabileceğini ve nasıl kullanılacağını atomik düzeyde anlıyoruz. çeşitli modern teknolojilerde kullanım için bir sıkıntı olabilir.
Bu Minik Kıvılcımlar Nedir?
Statik elektrik, elektrik yükleri arasındaki etkileşimli kuvvete iner . Atom ölçeğinde, negatif yükler elektron adı verilen küçük temel parçacıklar tarafından taşınır. İster sert ve cansız bir taş, ister vücudunuzun yumuşak, canlı dokusu olsun, elektronların çoğu, maddenin kütlesinin içinde düzgün bir şekilde paketlenir. Bununla birlikte, birçok elektron da herhangi bir malzemenin yüzeyine oturur. Her farklı malzeme, bu yüzey elektronlarına kendi farklı karakteristik gücü ile tutunur. İki malzeme birbirine sürtünürse, elektronlar "daha zayıf" malzemeden kopabilir ve kendilerini malzeme üzerinde daha güçlü bağlama kuvvetiyle bulabilirler.
Bu elektron transferi - statik elektrik kıvılcımı olarak bildiğimiz şey - her zaman olur. Oyun alanında kaydıraktan kayan çocuklar, halıda ayaklarını sürüyerek yürüyen çocuklar veya birinin el sıkışmak için yün eldivenlerini çıkarması kötü örneklerdir.
Ancak havanın çok düşük nem oranına sahip olduğu kuru kış aylarında etkisini daha sık fark ederiz . Kuru hava elektrik yalıtkanıdır, nemli hava ise iletken görevi görür. Olan şudur: Kuru havada, elektronlar daha güçlü bağlama kuvvetiyle yüzeyde sıkışıp kalır. Havanın nemli olduğu zamanın aksine, geldikleri yüzeye geri akmanın yolunu bulamazlar ve yük dağılımını tekrar tek tip hale getiremezler.
Statik bir elektrik kıvılcımı, fazladan negatif elektrona sahip bir nesne, daha az negatif yüke sahip başka bir nesneye yaklaştığında ve elektronların fazlalığı, elektronları "zıplamaya" yetecek kadar büyük olduğunda meydana gelir. Elektronlar, oluştukları yerden - yün bir halının üzerinde yürüdükten sonra üzerinizde olduğu gibi - temas ettiğiniz ve kapı tokmağı gibi fazla elektronu olmayan bir sonraki şeye akar.
Elektronların gidecek hiçbir yeri olmadığında, yük kritik bir maksimuma ulaşana kadar yüzeylerde birikir ve küçük bir şimşek şeklinde boşalır. Elektronlara gidecekleri bir yer verin - örneğin uzanmış parmağınız gibi - ve kesinlikle zap'ı hissedeceksiniz.
Mini Kıvılcımların Gücü
Bazen can sıkıcı olsa da, statik elektrikteki yük miktarı genellikle oldukça azdır ve oldukça masumdur. Voltaj, tipik elektrik prizlerinin voltajının yaklaşık 100 katı olabilir. Bununla birlikte, bu büyük voltajlar endişelenecek bir şey değildir, çünkü voltaj sadece nesneler arasındaki yük farkının bir ölçüsüdür. "Tehlikeli" miktar, kaç elektronun aktığını söyleyen akımdır. Statik bir elektrik boşalmasında tipik olarak sadece birkaç elektron iletildiğinden, bu zaplar oldukça zararsızdır .
Bununla birlikte, bu küçük kıvılcımlar, bir bilgisayarın donanım bileşenleri gibi hassas elektronikler için ölümcül olabilir. Sadece birkaç elektron tarafından taşınan küçük akımlar onları yanlışlıkla kızartmak için yeterli olabilir. Bu nedenle elektronik endüstrilerindeki işçiler topraklanmış halde kalmak zorundadır, bu da elektronların boş bir otoyol "ev" gibi görünmesine esasen kablolu bir bağlantıdır. Metal bir bileşene dokunarak veya elinizde bir anahtar tutarak kendinizi topraklamak da kolaydır. Metaller çok iyi iletkenlerdir ve bu nedenle elektronlar oraya gitmekten oldukça mutludur.
Daha ciddi bir tehdit, yanıcı gazların yakınında elektrik boşalmasıdır. Bu nedenle benzin istasyonlarında pompalara dokunmadan önce kendinizi topraklamanız önerilir; Herhangi bir başıboş benzin dumanını yakmak için başıboş bir kıvılcım istemezsiniz. Ya da bireyleri çok hassas elektronik bileşenler üzerinde çalışmadan önce güvenli bir şekilde topraklamak için elektronik endüstrisindeki işçiler tarafından yaygın olarak kullanılan anti-statik bileklik türüne yatırım yapabilirsiniz. Bileğinizi saran iletken bir şerit kullanarak statik birikimleri önlerler.
Günlük yaşamda, şarj birikimlerini azaltmanın en iyi yöntemi, havadaki nem miktarını artırmak için bir nemlendirici çalıştırmaktır. Ayrıca nemlendirici uygulayarak cildinizi nemli tutmak büyük bir fark yaratabilir. Kurutucu çarşaflar, kumaşın üzerine az miktarda yumuşatıcı yayarak çamaşırlarınız kururken kurumasını engeller. Bu pozitif parçacıklar, gevşek elektronları dengeler ve etkili yük sıfırlanır, yani giysileriniz kurutucudan birbirine yapışmış halde çıkmaz. Şarj birikmesini önlemek için halılarınıza yumuşatıcı da sürebilirsiniz. Son olarak, pamuklu giysiler ve deri tabanlı ayakkabılar, yün giysiler ve lastik tabanlı ayakkabılardan daha iyidir.
Statik Elektrikten Yararlanma
Statik elektriğin sıkıntı ve olası tehlikelerine rağmen, kesinlikle faydaları vardır.
Modern teknolojinin birçok günlük uygulaması önemli ölçüde statik elektriğe dayanır. Örneğin, fotokopi makineleri, yüklü ton parçacıklarını kağıda "yapıştırmak" için elektrik çekimi kullanır. Oda spreyleri sadece odanın güzel kokmasını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda statik elektriği toz parçacıklarına vererek kötü kokuları ortadan kaldırır, böylece kötü kokuyu ortadan kaldırır.
Benzer şekilde, modern fabrikalarda bulunan bacalar , kirliliği azaltmak için şarjlı plakalar kullanır. Duman parçacıkları yığın üzerinde hareket ettikçe, metal bir ızgaradan negatif yükler alırlar. Yüklendikten sonra, bacanın diğer tarafındaki pozitif yüklü plakalara çekilirler. Son olarak, yüklü duman parçacıkları, bertaraf edilebilecek toplama plakalarından bir tepsi üzerine toplanır.
Statik elektrik, örneğin lazer ışınlarıyla tek atomları toplamak için kullanıldığı nanoteknolojiye de girmiştir . Bu atomlar daha sonra çeşitli bilgisayar uygulamalarında olduğu gibi her türlü amaç için manipüle edilebilir. Nanoteknolojideki bir başka heyecan verici uygulama, statik elektrik yoluyla şişirilmiş ve çökmüş bir durum arasında değiştirilebilen nanobalonların kontrolüdür . Bu moleküler makineler, bir gün vücuttaki belirli dokulara ilaç verebilir.
Statik elektrik, keşfinden bu yana iki buçuk bin yıl gördü. Yine de bir merak ve sıkıntı - ama aynı zamanda günlük yaşamlarımız için önemli olduğu kanıtlandı.
Sebastian Deffner, Baltimore County, Maryland Üniversitesi'nde fizik profesörüdür. Bu makale, kuantum belleklerdeki hesaplama hatalarını azaltma konusunda Deffner ile ortak araştırma yürüten Muhammed İbrahim tarafından ortaklaşa yazılmıştır.
Bu makale, Creative Commons lisansı altında The Conversation'dan yeniden yayınlanmıştır . Orijinal makaleyi burada bulabilirsiniz .
