Statik elektrik rahatsız edici ve hatta tehlikeli olabilir. Saçlarınızı ayakta tutan enerji elektronik cihazlara da zarar verebilir ve patlamalara neden olabilir. Bununla birlikte, uygun şekilde kontrol edildiğinde ve manipüle edildiğinde, modern yaşam için de büyük bir nimet olabilir.
Fizik Profesörü Michael Richmond’a göre; Maddenin temel bir özelliği elektrik yüküne sahip olmasıdır. Elektronlar ve protonlar, evrendeki elektriksel olarak emilen yükün neredeyse tamamını taşır. Protonların +1 elektron birimi yüküne sahip olduğu, elektronların ise -1 yüküne sahip olduğu söylenir, ancak bu işaretler tamamen rastgeledir. Protonlar genellikle atomların içine gömülü atom çekirdekleriyle sınırlı olduklarından, elektronlar kadar serbest hareket edemezler. Bu nedenle, elektrik akımından bahsederken, her zaman elektronların akışı anlamına gelir ve statik elektrikten bahsettiğimizde, genellikle nesnelerdeki negatif ve pozitif yükler arasındaki dengesizlik anlamına gelir.
İçindekiler
Sabit şarj nedenleri
Statik yük oluşumunun en yaygın nedeni, katı maddeler arasındaki temastır. Hawaii Üniversitesi’ne göre, iki nesne statik elektrik oluşturmak için birbirine sürtündüğünde, bir nesne elektronları serbest bırakır ve daha pozitif hale gelirken, diğer malzeme elektronları alır ve daha negatif yüklü hale gelir. Bunun nedeni, bir malzemenin zayıf bağlı elektronlara sahip olması ve diğerinin dış elektron kabuğunda birçok deliğe sahip olmasıdır. Bu nedenle, elektronlar birinciden ikinciye hareket edebilir, bu da malzemeler ayrıldıktan sonra yük dengesizliğine yol açar. Northwestern Üniversitesi’ne göre, bu şekilde elektron kaybedebilen veya kazanabilen malzemelere triboelektrik denir. Bunun yaygın bir örneği, özellikle düşük nemde ayaklarınızı halı üzerinde hareket ettirmektir, bu da havayı daha az iletken hale getirir ve darbeyi artırır.
Benzer yükler birbirini ittiğinden, birbirlerinden uzaklaşmak için yüklü cismin uç noktalarına göç etme eğilimindedirler. Kongre Kütüphanesine göre, vücudunuz statik bir yük aldığında saçınızın dik durmasına neden olan şey budur. Daha sonra ışık şalteri plakasındaki vida gibi topraklanmış bir metal parçasına dokunduğunuzda, bu, vücudunuzda elektrik birikmesi için gerekli bir yol sağlar. Bu ani deşarj, parmağınızla tırnağınız arasında havada görünür ve işitilebilir bir kıvılcım oluşturur. Bunun nedeni, vücudunuz ile zemin arasındaki 25.000 volta kadar çıkabilen yüksek potansiyel farkıdır.
Statik yük oluşumu tehlikeleri
Mesleki Güvenlik ve Sağlık İdaresi’ne (OSHA) göre, bu ani, yüksek voltajlı deşarjlar ağrılı şoka neden olmanın yanı sıra yanıcı maddeler için tutuşma kaynağı sağlayabilir. Statik şok ayrıca hassas elektroniklere de zarar verebilir. NASA’ya göre, parmaktan çıkan basit bir kıvılcım hassas bileşenlere zarar verebilir ve onları kullanılamaz hale getirebilir, bu nedenle statik yükü vücutta sürekli olarak dağıtmak için devre kartlarını iletken plastik torbalarda tutmak ve topraklama kayışları takmak gibi önlemler alınmalıdır.
Diğer bir statik yük kaynağı, bir boru veya hortum boyunca sıvı hareketidir. Bu sıvı benzin gibi yanıcı ise, ani boşalmadan kaynaklanan bir kıvılcım yangına veya patlamaya neden olabilir. Sıvı yakıtlarla çalışan kişiler, şarj birikmesini ve ani deşarjı önlemek için büyük özen göstermelidir. Missouri Southern State Üniversitesi’nde fizik profesörü olan Daniel Marsh, bir röportajda, bir arabaya gaz koyarken, aracı sollayarak oluşabilecek herhangi bir yükü dağıtmak için her zaman aracın metal bir kısmına dokunmamanız gerektiği konusunda uyarıda bulundu. Ayrıca, gazlı çim biçme makinesi satın alırken, doldururken gaz deposu her zaman çim biçme makinesinden çıkarılmalı ve yere konmalıdır. Bu, statik yükü sürekli olarak dağıtır ve kıvılcıma neden olacak kadar birikmesini önler.
Büyük çiftliklerdeki tanklar daha yüksek yangın ve patlama riski taşır, bu nedenle Ulusal Nakliye ve Güvenlik Kurulu (NTSB), statik birikimin en aza indirilmesi, yük birikmesinin önlenmesi, kıvılcım deşarjının önlenmesi ve tankın içindeki ortamın kontrol edilmesini içeren yönergeler yayınladı. tankı.
Hareket eden gaz ve buhar da statik yük oluşturabilir. Bunun en ünlü örneği yıldırımdır. All About Lightning (Dover, 1987) kitabının yazarı Martin A. Aumann’a göre Benjamin Franklin, kendisi ve oğlu rüzgarlı bir günde uçurtma uçurduğunda yıldırımın statik elektrik ürettiğini gösterdi. Uçurtmanın zincirine bir anahtar taktılar ve anahtara ıslak bir ip yüklendi, bulut anahtara dokunduğunda bir kıvılcım yarattı (Efsanenin bazı versiyonlarının aksine uçurtmaya yıldırım çarpmadı. olsaydı, sonuçlar felaket olurdu.)
Aslında, Franklin elektrikle ilgili fikirler geliştirdi ve 1742’de elektriğe ilgi duymaya başladı. O zamana kadar çoğu insan, elektriksel etkilerin iki farklı elektrik sıvısının karıştırılmasından kaynaklandığına inanıyordu. Ancak Franklin, yalnızca bir elektrik sıvısı olduğuna ve bu sıvının fazlalığına veya eksikliğine sahip olabileceğine ikna olmuştu. Arizona Üniversitesi’ne göre, bir fazlalığı veya eksikliği belirtmek için pozitif ve negatif terimlerini icat etti. Bugün sıvının aslında bir elektron olduğu biliniyor.
JPL’ye göre, ılık su damlacıkları, kararlı yük bölgeleri geliştirir çünkü sürükleme inhibitörleri, soğuk buz kristallerinden elektron alışverişi yoluyla süzülür. NASA’ya göre, bu hava yükleri ile yer arasındaki potansiyel 300.000 volt’u geçebilir, bu nedenle yıldırım çarpmalarının sonuçları ölümcül olabilir. Yıldırım durumunda, akım, özellikle ilk temas noktasında ciddi yanıklara neden olabilen, harici flaş adı verilen bir süreçte nesnenin yüzeyi üzerinde hareket etme eğilimindedir. Ulusal Hava Durumu Servisi’ne göre, bazı akımlar vücutta dolaşabilir ve sinir sistemine zarar verebilir. Ek olarak, bir patlamadan kaynaklanan sarsıntı, travmatik iç yaralanmalara ve kalıcı işitme kaybına neden olabilir ve parlak bir flaş, geçici veya kalıcı görme hasarına neden olabilir. Marsh, WordsSideKick.com’a verdiği demeçte, bir şimşek tarafından salınan muazzam enerjinin bir örneği olarak, şimşek tarafından üretilen yüksek basınçlı buharla büyük bir meşe ağacının ikiye bölünebileceğini söyledi.
Florida Üniversitesi’ne göre gök gürültüsü duyulursa, genellikle oldukça yakınsınız demektir. Bir kişi fırtına yaklaşırken dışarıdaysa hemen bir binaya veya araca sığınmalı ve herhangi bir metale dokunmamalıdır. Giriş şansı yoksa, ağaçlardan, kulelerden veya üstü yüksek nesnelerden kaçının, oturun ve mümkünse ayakların yere temasını en aza indirin.
statik elektrik uygulamaları
Statik elektrik, statik yapışma veya statik şok durumunda olduğu gibi bir sıkıntı veya hatta bir tehlike olabilirken, diğer durumlarda çok yararlı olabilir. Örneğin, statik yükler elektrik akımı tarafından indüklenebilir. Buna bir örnek, bir yayın mekanik enerjiyi depolamasına benzer şekilde, elektrik yükünü depolama yeteneğine sahip olduğu için böyle adlandırılan bir kapasitördür. Kondansatöre uygulanan voltaj, plakalar arasında bir yük farkı oluşturur. Kondansatör şarjlı ve voltaj kapalıysa, bir süre şarj tutabilir. Bu, bazı uygulamalarda şarj edilebilir pillerin yerini alan süper kapasitörlerde olduğu gibi yararlı olabilir, ancak aynı zamanda tehlikeli de olabilir. Bilgisayar monitörleri ve eski CRT televizyonlar gibi elektronik ekipmanlar, 25.000 volta kadar şarj taşıyabilen ve ekipman birkaç gün kapatıldıktan sonra bile yaralanmalara veya ölüme neden olabilen büyük kapasitörler içerir.
Yararlı bir statik yük oluşturmanın başka bir yolu da mekanik strestir. Piezoelektrik bir malzemede elektronlar tam anlamıyla yerlerine sıkıştırılabilir ve gerilim altındaki bölgeden dışarı çıkmak zorunda kalabilirler. Ortaya çıkan yük dengesizliği nedeniyle, iş yapmak için voltaj kullanılabilir. Bir uygulama, enerji hasadı olup, bu sayede düşük güçlü cihazlar çevresel titreşimler tarafından üretilen enerjiyle çalışabilir.
Kristal mikrofonlar için başka bir uygulama. Havadaki ses dalgaları, ses dalgalarını elektrik sinyaline dönüştüren bir piezoelektrik elemana bağlı bir diyaframı saptırabilir. Tersine işlemde, elektrik sinyali piezoelektrik dönüştürücünün hoparlörde hareket etmesine ve böylece sesi yeniden üretmesine neden olabilir.
Lokalize statik yükler de aşırı ışıktan etkilenebilir. Fotokopi makinelerinin ve lazer yazıcıların arkasındaki ilke budur. Fotokopi makinelerinde ışık, kağıdın yansıtılan görüntüsünden gelir. Lazer yazıcılarda, tarama lazer ışını kullanılarak görüntü tambur üzerinde izlenir. Tüm silindir, orijinal olarak St. Elmo’nun ateşine neden olan aynı prensibi kullanarak havadan serbest elektronlar veren bir koronal deşarj teli ile şarj edilir. Teldeki elektronlar daha sonra pozitif yüklü bir silindire çekilir. Görüntü daha sonra foto iletken silindire yansıtılır ve görüntünün karanlık alanları yüklü kalırken, ışık alanlarındaki yük dağılır. Tambur üzerindeki yüklü alanlar, daha sonra pozitif yüklü bir tambur tarafından desteklenen kağıt üzerine yuvarlanan ve bir elektrikli ısıtma elemanı tarafından yerine kaynaştırılan zıt yüklü toner parçacıklarını çekebilir.
Marsh, kömürle çalışan termik santrallerin ESP’leri bacalardan partikül toplamak için kullandıklarını, böylece havaya boşaltılmak yerine katı atık olarak bertaraf edilebileceğini kaydetti. Başka bir uygulamada, yabani otların üzerine ince bir sis halinde püskürtülen herbisite nasıl statik yük uygulandığını anlattı. Yüklü damlacıklar istenmeyen bitkilerin yapraklarına çekilir ve yere düşüp kaybolmamaları için üzerlerine eşit olarak dağılır. Aynı prensip elektrostatik sprey boya için de kullanılır, böylece hedefe daha fazla boya ulaşır ve havada, boyama odasının duvarlarında ve zemininde daha az boya kalır.
kaynak:
https://www.loc.gov/everyday-mysteries/item/how-does-static-electricity-work/
https://engineering-facility.com/2020/01/20/static-electricity/
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]