ELEKTROSTATİK
Elektrik Yükleri
Atomu oluşturan temel parçacıklar proton, nötron ve elektrondur. Proton ve nötronlar çekirdekte, elektronlar ise çekirdek etrafındaki katmanlarda bulunur. Nötron yüksüz, proton (+) pozitif yüklü, elektron (—) negatif yüklüdür. Doğada serbest olarak bulunan en küçük yük miktarı 1 proton veya 1 elektronun yük miktarıdır ve birim yük ya da elementler yük olarak adlandırılır.
SI birim sisteminde elektrik yük miktarının sembolü O, birimi coulomb b ve birim sembolü C dir. Türetilmiş bir büyüklük olan yük miktarı skaler bir büyüklüktür.
1 elemanter yük = 1 ey = 1,6.10-19C
1 elektronun yükü = +1 ,6.10-19C
Elektron ve protonun yük miktarları eşit olmakla birlikte 1 protonun kütlesi yaklaşık olarak 1840 tane elektronun kütlesine eşittir. 1 nötronun kütlesi ise 1 protonun kütlesine çok yakın değerdedir.
Aynı cins elektrik yüklü cisimler birbirine itme kuvveti, farklı cins yüklü cisimler birbirine çekme kuvveti uygular. Yalıtılmış bir sistemdeki toplam yükü korunur. Bu ifade Elektrik Yüklerinin Korunumu Yasası olarak bilinir.
Elektron sayısı proton sayısına eşit olan cisimlere nötr cisim denir. Nötr bir cisim; elektron alarak (—) negatif yüklü iyon ya da elektron vererek (+) pozitif yüklü iyon hâline geçebilir.
Topraklama
Yüklü bir cisim, iletken bir tel ile yerküreye bağlandığında iletken cisim ile yerküre arasında, yüklü cisim nötr oluncaya kadar elektron akışı olur. Bu olaya topraklama denir. Yerkürenin potansiyeli daima sıfırdır. Yüklü cisim ile yerkürenin potansiyelleri sıfırda eşitlendiğinden yüklü cisim topraklanınca nötr olur.
Elektroskop
Bir cismin yüklü olup olmadığını, yüklüyse yükünün cinsini belirlemeye yarayan araca elektroskop denir.
Cisim (—) Yüklü ise cisimden elektroskopa, cisim (+) yüklü ise elektroskoptan cisme elektron geçişi olur. Son durumda cisim ve elektroskop aynı cins elektrik yükü ile yüklenir. Yüklü cisim uzaklaştırılırsa elektroskopun yaprakları açık kalır.
İletken ve Yalıtkan Maddelerde Yük Dağılımı
Elektrik yükleri bir cismin üzerinde serbestçe hareket edebiliyorsa o cisme iletken cisim, serbestçe hareket edemiyorsa o cisme yalıtkan cisim denir. Cam, lastik gibi maddeler yalıtkan, bakır, alüminyum gibi maddeler ise iletken sınıfına girer.
Yalıtkan cisimler, sürtülerek yüklendiklerinde sadece sürtülen bölgeleri elektrikle yüklenir ve bu yükler cismin başka taraflarına geçemez.
İletken cisimler ise küçük bir bölgesi yüklendiğinde, yükler hemen iletkenin dış yüzeyine dağılır. İletken cisimlerde yüklerin iletkenin dış yüzeyine dağılımı iletkenin şekline bağlı olarak değişim gösterir. İletken, küre gibi simetrik bir yüzeye sahipse yük yoğunluğu her bölgede aynıdır. Ancak iletken, simetrik olmayan bir şekle sahipse yük yoğunluğu sivri uçlarda daha fazla olacak şekildedir. Aşağıdaki şekilde yüklü metal bir küre ile düzgün geometrik şekle sahip olmayan yüklü metal bir cisim üzerindeki yük dağılımı gösterilmiştir.
ELEKTRİKSEL KUVVET VE ELEKTRİK ALAN
Coulomb Yasası
Elektrik yüklü isim arasında oluşan elektriksel itme ya da çekme kuvvetinin büyüklüğü, yüklerin çarpımı ile doğru, aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır. Coulomb Yasası olarak bilinen bu yasa,
