Bu konuda ne öğreneceksin
Kazağını çıkarırken saçların havalanır, kapı koluna dokununca elektrik çarpar, yağmurlu havada şimşek çakar. Bunların hepsi elektrik yüklerinin oyunudur. Bu konuda yüklü cisimlerin birbirini nasıl etkilediğini, yüklenmenin nasıl olduğunu ve evde harcadığımız elektrik enerjisinin nasıl hesaplandığını öğreneceksin.
Hedefler
- Atomdaki yükleri ve cisimlerin nötr, pozitif ya da negatif yüklü olma durumunu açıklamak.
- Yüklü cisimler arasındaki çekme ve itme kuvvetini yorumlamak.
- Sürtünme, dokunma ve etki ile yüklenmeyi karşılaştırmak, elektroskobu kullanmak.
- Topraklama ve paratonerin işlevini açıklamak.
- Elektrik enerjisini kWh cinsinden hesaplayıp tasarruf yollarını söylemek.
1. Elektrik yükleri
Her madde atomlardan oluşur. Atomun yapısında üç parçacık vardır.
| Parçacık | Yük | Yeri |
|---|---|---|
| Proton | Pozitif (+) | Çekirdekte |
| Nötron | Yüksüz | Çekirdekte |
| Elektron | Negatif (−) | Çekirdek etrafında |
Bir atomda proton ve elektron sayısı eşitse atom nötrdür. Cisimlerde de pozitif ve negatif yükler eşit sayıdaysa cisim nötrdür.
- Cisim elektron kaybederse pozitif yüklü olur (protonlar fazla kalır).
- Cisim elektron kazanırsa negatif yüklü olur (elektronlar fazla olur).
Katı maddelerde yalnızca elektronlar hareket edebilir. Protonlar çekirdekten ayrılmaz. Bu yüzden cismin yüklenmesi her zaman elektron alışverişiyle olur.
2. Yüklü cisimlerin etkileşimi
Yüklü cisimler birbirlerine kuvvet uygular.
- Aynı cins yükler birbirini iter. (+ ile +, − ile −)
- Zıt cins yükler birbirini çeker. (+ ile −)
- Yüklü bir cisim nötr bir cismi de çeker. Nötr cisimdeki yükler yer değiştirir (etki ile), yakın tarafta zıt yük birikir ve cisimler birbirini çeker.
Kuvvet, yükler arasındaki mesafe küçüldükçe artar, yüklerin miktarı büyüdükçe artar.
| Durum | Sonuç |
|---|---|
| (+) ve (+) | İtme |
| (−) ve (−) | İtme |
| (+) ve (−) | Çekme |
| Yüklü ve nötr | Çekme (etki ile) |
Kendini dene
Pozitif yüklü A cismi, B cismini itiyor. B cisminin yükü nasıldır?
Pozitiftir. Yalnızca aynı cins yükler birbirini iter.
C cismi hem A (+) hem B (−) cismini çekiyor. C cismi için ne söylenebilir?
C nötr olabilir. Nötr cisim, yüklü cisimleri etki ile çeker.
3. Yüklenme çeşitleri
Cisimler üç yolla yüklenebilir.
Sürtünme ile yüklenme
İki yalıtkan cisim birbirine sürtülünce biri diğerine elektron verir. Elektron veren pozitif, elektron alan negatif yüklenir. İkisi de zıt cins ve eşit miktarda yüklenir. Örneğin ebonit çubuk yünlü kumaşa sürtülünce ebonit negatif, kumaş pozitif yüklenir. Cam çubuk ipek kumaşa sürtülünce cam pozitif, ipek negatif yüklenir.
Dokunma ile yüklenme
Yüklü bir iletken, nötr bir iletkene dokundurulunca yük paylaşılır. İki cisim de aynı cins yükle yüklenir. Negatif yüklü cisim dokunduğu cisme elektron verir, iki cisim de negatif olur.
Etki ile yüklenme
Yüklü bir cisim, nötr bir iletkene dokunmadan yaklaştırılınca iletkendeki yükler ayrılır. İletken topraklanır, sonra toprak bağlantısı kesilip yüklü cisim uzaklaştırılırsa iletken yaklaştırılan cismin tersi cins yükle yüklenmiş olur.
Örnek: Negatif yüklü bir çubuk nötr bir iletken küreye yaklaştırılır.
- Çubuğa yakın uçta (+) yükler, uzak uçta (−) yükler toplanır.
- Uzak uçtaki (−) yükler topraklama ile toprağa gider.
- Toprak bağlantısı kesilip çubuk uzaklaştırılınca küre pozitif yüklü kalır.
| Yüklenme | Yüklenme sonucu |
|---|---|
| Sürtünme | Zıt cins, eşit miktar |
| Dokunma | Aynı cins |
| Etki | Yaklaştırılan cismin tersi cins |
4. Elektroskop
Elektroskop, cismin yüklü olup olmadığını anlamaya yarayan araçtır. Metal bir topuz, çubuk ve ince metal yapraklardan oluşur.
- Nötr elektroskopta yapraklar kapalıdır.
- Yüklü bir cisim topuza dokundurulursa ya da yaklaştırılırsa yapraklar aynı cins yükle yüklenir ve birbirini iterek açılır.
- Yüklü cisim ne kadar çok yüklüyse yapraklar o kadar çok açılır.
- Yüklü elektroskoba zıt cins yüklü cisim yaklaştırılırsa yapraklar önce kapanabilir, sonra tekrar açılabilir.
5. İletken, yalıtkan ve topraklama
İletken maddelerde (metaller) elektronlar serbestçe hareket eder. Yalıtkan maddelerde (plastik, cam, kauçuk) elektronlar hareket edemez. Yalıtkanlar sürtünmeyle yüklenir ama yükü yayamaz.
Topraklama, yüklü bir cismin elektronlarının toprağa akması ya da topraktan elektron alıp nötr hâle gelmesidir. Yer, çok büyük olduğu için yük alıp verebilir. Evlerdeki prizlerin topraklı olması, elektrikli aletlerde oluşabilecek fazla yükün güvenle boşalmasını sağlar.
Paratoner, yüksek binalara yerleştirilen sivri uçlu metal çubuktur. Yıldırım düşerken yük, paratoner üzerinden toprağa iletilir. Böylece binaya ve içindekilere zarar gelmez.
- Bulutlarda yük birikirBulut ile yer arasında şiddetli bir yük boşalması, yani yıldırım olur.
- Binaya paratoner takılırYıldırımın yükü metal çubuk ve kablo yoluyla toprağa gider, bina zarar görmez.
- Benzin tankerinin altına zincir sarkıtılırSürtünmeyle biriken yük toprağa iletilir, kıvılcım ve yangın riski azalır.
6. Elektrik enerjisi ve tüketimi
Evlerde kullandığımız cihazlar elektrik enerjisini ışığa, ısıya, harekete ya da sese dönüştürür. Cihazların bir saniyede harcadığı enerjiye güç denir. Gücün birimi watt (W) tır.
Elektrik enerjisi kilowatt saat (kWh) ile ölçülür ve faturada bu birim kullanılır. Güç kilowatt, süre saat alınır.
Örnek: Gücü 2000 W olan bir ütü günde 1,5 saat çalışırsa harcadığı enerji:
Bir kWh’ın fiyatı 4 TL ise bu ütünün günlük maliyeti TL olur.
Kendini dene
Gücü 100 W olan bir ampul günde 5 saat yanarsa kaç kWh enerji harcar?
kWh
Gücü 1500 W olan bir saç kurutma makinesi 20 dakika çalışırsa kaç kWh enerji harcar?
kWh
Enerji tasarrufu
- Kullanılmayan cihazları prizden çekmek ve bekleme modunda bırakmamak.
- LED ampul kullanmak. Aynı ışığı çok daha az enerjiyle verir.
- Enerji verimliliği yüksek (A+++ gibi) cihazları seçmek.
- Çamaşır ve bulaşık makinesini dolu çalıştırmak.
- Mümkün olduğunda gün ışığından yararlanmak.
7. Konuyu toparla
| Başlık | Hatırlanacak |
|---|---|
| Yük taşıyıcıları | Elektron hareket eder, proton sabittir |
| Çekme ve itme | Aynı cins iter, zıt cins çeker |
| Sürtünme | Zıt cins, eşit yük |
| Dokunma | Aynı cins yük |
| Etki | Yaklaştırılanın tersi yük, topraklama gerekir |
| Elektroskop | Yapraklar aynı yükle birbirini iter |
| Elektrik enerjisi | , birim kWh |
Mini test
Soru 1
Nötr bir cam çubuk ipek kumaşa sürtülüyor ve cam çubuk pozitif yükleniyor. Buna göre bu olay için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- Aİpek kumaştan cam çubuğa proton geçmiştir.
- BCam çubuktan ipek kumaşa elektron geçmiştir.
- Cİpek kumaş da pozitif yüklenmiştir.
- DCam çubuktaki proton sayısı azalmıştır.
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: B
- Katı maddelerde yalnızca elektronlar hareket eder, protonlar geçmez. A ve D yanlış.
- Cam çubuk pozitif yüklendiğine göre elektron kaybetmiştir. Elektronlar ipek kumaşa geçmiştir. Doğru cevap B.
- Sürtünmede zıt cins yüklenme olur, ipek negatif yüklenir. C yanlış.
Soru 2
Negatif yüklü bir çubuk, nötr bir elektroskobun topuzuna dokunmadan yaklaştırılıyor. Buna göre elektroskobun yaprakları için aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?
- AYaprakların yükü değişmez, elektroskop kapalı kalır.
- BYapraklar pozitif yüklenir ve bu yüzden açılır.
- CAynı cins yükle yüklenip birbirini iterek açılır.
- DYaprakların yükü azalır ve elektroskop tamamen kapanır.
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: C
- Negatif yüklü çubuk yaklaştırılınca topuzdaki elektronlar itilir ve yapraklara doğru gider.
- Yapraklar aynı cins (negatif) yükle yüklenir ve birbirini iter, yani açılır.
- Doğru cevap C.
Soru 3
Gücü 500 W olan bir cihaz her gün 4 saat çalıştırılıyor. Buna göre bu cihaz 10 günde kaç kWh elektrik enerjisi harcar?
- A20
- B2
- C200
- D5
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: A
- Bir günlük enerji: kWh.
- 10 günlük enerji: kWh. Doğru cevap A.
Soru 4
Aşağıdakilerden hangisi enerji tasarrufu açısından yanlış bir davranıştır?
- AKullanılmayan cihazları prizden çekmek
- BLED ampul kullanmak
- CGün ışığından yararlanmak
- DOdadan çıkarken ışıkları açık bırakmak
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: D
- A, B ve C elektrik tüketimini azaltan davranışlardır.
- Boş odada ışık açık bırakmak gereksiz enerji harcar. Doğru cevap D.
Kendini dene
Kendini dene
Bir cisim neden elektron alıp vererek yüklenir, proton alıp vererek yüklenmez?
Protonlar çekirdeğin içinde bulunur ve yerinden ayrılmaz. Elektronlar atomun dış kısmında olduğu için kolayca geçebilir.
Pozitif yüklü bir cisim nötr bir iletkene dokundurulursa iletken nasıl yüklenir?
Pozitif yükle yüklenir. Dokunma ile yüklenmede iki cisim de aynı cins yük alır.
Topraklamanın ne işe yaradığını bir örnekle anlat.
Fazla yükü toprağa akıtır. Örneğin paratoner, yıldırımın yükünü toprağa ileterek binayı korur.
60 W gücündeki bir ampul 10 saat yanarsa kaç kWh enerji harcar?
kWh
Aynı cins yüklü iki cismi birbirine yaklaştırırsak ne gözlenir?
Birbirini iterler.
Yanlış yaptığın soruları yanlış soru defterine ekleyebilirsin. Birkaç gün sonra tekrar karşına çıkar.