Popüler Bilim Tüm Yazılar

Elektrik Denen Şey De Ne?

Hazırlayan: Zafer Emecan

Kısaca elektron akışı diyebiliriz. Aslında tam olarak ne olduğunu anlatmak güç ama bunu böyle bilmek yeterli.

İzah etmeye çalışalım:

Misal bir ampulü yaktınız. İçinde tungsten bir tel var. Elektronlar bu telin içinden geçmeye başlıyorlar. Yani aslında tam olarak geçmiyorlar da, periyodik olarak o tungsten tel üzerindeki elektronlarla yer değiştiriyorlar. Her maddenin elektron akışına karşı bir direnci vardır. Tungsten de belli bir direnç gösterir. Bu direnç yüzünden, elektron akışı sırasında madde ısınır. Bunu “sürtünme” gibi değerlendirmek mümkün tabi de, aslında öyle değil elbette.

elektrikampulu875

Bir elektrik ampülü size son derece doğal ve sıradan bir araç gibi görünüyor olabilir. Ama, Edison isimli bir dahi tarafından keşfedilene kadar insanlık onbinlerce yıl geceleri karanlıkta yaşamıştı…

Şöyle basitçe açıklamaya çalışayım; tungsten atomu üzerindeki elektronlar, komşu atomdaki elektronun yerine geçmek için belli bir enerji düzeyine çıkılmasını ister. Eğer, elektron akışı yönünde atoma doğru gelen elektron belli bir enerji düzeyinin üzerindeyse, atomdaki elektronun yerine geçer. Atom da, üzerinde fazla elektron bulunduramayacagi icin, en üstteki fazla kalan elektronunu diğer atoma yönlendirir. Bu sırada bir önceki elektronun enerjisi de bu giden elektrona yüklenmek zorunda kalır ki, yeni gelen elektron atomdaki en üst yörüngede yerinde kalabilsin.

Evet, biraz karmaşık oldu ama olay böyle… Dediğim gibi, yeni gelen elektron bir diğerini kovarken enerjisinin epeyce bölümünü ona aktarır ama, bu enerjinin bir kısmı da atoma gecer. Bu da atomun titreşiminde bir artışa sebep olur. Eğer yeterince dikkatli okuduysanız, bu enerji alışverişi sırasında bir enerji kaybı oldugunu farketmişsinizdir. İşte bu enerji kaybı, “direnç” olarak adlandırılır “kabaca”…

atomtitresim47

“Isı enerjisi” kavramını, basitçe atomların titreşmesi olarak düşünebilirsiniz. Bir maddeyi oluşturan atomlar ne kadar güçlü titreşiyorlarsa, cisim de o kadar sıcak olur.

Bu elektron alışverişi sırasında atoma bir miktar enerji geçtiğini ve bunun atomun titreşimini artırdığını söylemiştik. İste bu artan titreşimi biz ısı olarak biliriz. Eğer bir madde ısınmışsa, bu ısı enerjisini bir şekilde dışarı vermek zorundadır. Ve bu dışarı atım, genellikle “foton” yani “ışık” seklinde olur… Böylelikle o ampulün parladığını görürüz. Özetle en kaba haliyle bir ampul böyle ışık yayar. Tabi ışık (foton) yayımının bir yolu daha var. Onu da aşağıda izah edeceğiz.

Şimdi sizler, elektrik sobalarının nasıl ısıttığını da bir şekilde anladınız değil mi? Evet, aslında elektrik sobaları direnci yüksek, daha kalın telli ampullerden baska bir sey degil. E herhalde neden bu kadar çok elektrik yaktığı halde niçin böyle az ısı verdiklerini de anlamışsınızdır. Çünkü elektrik enerjisinin çoğu bir sonraki elektrona aktarılır ve biz sadece çok küçük bir bölümünü ısı olarak görürüz…

Bilgisayar ekranınız da buna benzer çalışır. Eğer monitörünüz tüplü ise (hala tüplü monitör kullananları saygıyla selamlayalım), tüpün gerisindeki elektron tabancasından salınan elektronlar ekran yüzeyindeki fosforlu alana çarpar. Bu fosforlu yüzey enerji yüklü elektroları soğurur. Bu yuzden fazla enerji yüklenirler ve bu fazla enerjiyi foton yani ışık olarak dışarı atarlar. Bizler de bu ışığı görürüz. Tıpkı floresan lambalar gibi. Aslında aynı şeydirler.

Bilgisayar ekranında gördüğünüz şey, temelde elektronların monitör yüzeyi ile etkileşiminden başka birşey değildir.

LCD ekranlarda da görüntü benzer şekilde oluşur fakat, teknik farklı oldugu için anlatması uzun sürer. Kısaca, bu sefer elektrik yükünün sivi kristal hucreleri yön degistirmeye zorladığını, hücrelerin üzerindeki polarlanmis filtrenin bu yön degistirmeye bağlı olarak arkadan gelen ışığı bizlere gösterip-gizledigini belirtmek yeterli sanırım. Evet, ışığın da bir “yön”ü vardır. Bu filtre ışığın yatay veya dikey yayılımındaki görülebilirliğini etkiler. Çünku ışık dalgaları “yatay” ilerler. Karşısına dikey bir polarize filtre koyarsanız arkadaki ışık görülmez. Bir polaroid gözlügün iki camını üst üste koyup camlardan birini çevirirseniz, bunun ne demek olduğunu daha iyi anlarsınız.

Ne diyorduk? Elektrik elektron yayılımıdır. Nasılı veya niçini şu an icin önemli değil. Elektronun ne olduğu ile ilgili teoriler veya farkli bir ton anlatımını bulabilirsiniz.

Fakat net bir şekilde itirafta bulunmak gerekirse, bugünkü teknolojimizin dayandığı pek çok sey gibi, elektrik de “teorik”tir… Hani duyarsınız ya bazen birilerinden; “bunlar sadece teori” diye. Hah, elektron denilen şey de aslında bir teoridir ve elektron teorisi adı altında incelenir. Çoğu deneysel açıdan kanıtlanmayı bekleyen, fakat işleyisini bildiğimiz kurallar üzerine inşa edilmiştir. Elektronun ne olduğunu tam olarak bilmedigimiz gibi, elektronun elektrik enerjisini nasıl ortaya çıkardığını da “tam” olarak bilmiyoruz. Sadece teorilerimiz var. Fakat bir şeyin ne olduğundan emin olmamamız, onu nasıl kullanacağımızı bilmememiz anlamına gelmiyor. Bizler elektriği harbi güzel kullanıyoruz. Bu, bugün icin bir realite.

elektrikfaturasi

Hiç umutlanmayın; bir gün elektriği çok daha verimli kullanmayı öğrensek bile, faturalarınız düşmeyecek… Sizler tasarruflu cihazlar kullanmaya başladıkça, satıcı şirketler de zam yapacaklar. Tasarruflu ampüller kullanmaya başladığınızdan beri elektrik faturalarınızın azalmadığını, aksine sürekli arttığını farketmiş olmalısınız.

Tabi ileride yeni bir dahi veya dahi grubu çıkıp, şimdiye kadar elektriği “rezil” bir sekilde kullandığımızı, bunu %3580 daha verimli kullanmanın aslında çok basit bir yolu olduğunu gösterebilir. O zaman saygı duyarız elbette. Hatta teşekkür bile ederiz.

Bunca “belirsizlik” saydıktan sonra, elektriğin aslında elektronların atom çevresinde dolandıklari yörüngelerle cok ilintili olduğunu da söylemek zorundayız sanırım. Haaa, az önce bilmiyoruz falan dedim de, elektronların atom çevresinde dolanması ile ilgili çok güzel ve “sağlam” teorilerimiz var. Bugün hesaplıyor ve inanıyoruz ki, elektronlar atom çevresinde oyle dön baba dönelim “stabil” yörüngelerde gezinmiyorlar. Enerji düzeylerine göre farklı yörüngeleri var ve bu farklı yörüngelerde “fantastik” şekilde dolanıyorlar. Enerjisi bir şekilde biryerlerden yükseltilen elektron, bir üsttekinin yerine geciyor. Yerine geçtigi elektron da enerji kaybederek bir öncekinin yerine geçiyor. Tabi enerji kaybettigi için, kaybettiği bu enerjiyi bir foton olarak yayınlıyor. Biz de bunu görünür ışık, radyo, x ışını veya baska bir foton dalgası olarak hissedebiliyoruz. Yukarıda izah edeceğiz demiştik ya, ışık yayımının bir yolu da bu şekildedir. Elektronlar alt-üst yörüngeler arasında giderken, kaybetmesi gereken enerjiyi foton olarak dışarı salarlar.

elektrik47878

Tamam, saçmalamayı kesiyorum. Elektrik demistik, karmaşık ama bir o kadar da basit. Mesela elektriği demir çubuğun üzerine sarılı bir telden geçirdiğinizde demir çubuk mıknatıs oluyor. İşte bu da elektromanyetizma denen şey. Ya da sadece manyetizma mı desem? Tabi değil, bunlar aslında aynı şey. Ya da biz öyle olduğunu düşünüyoruz. Ya da gerçekten aynı şey ama, biz sadece düşündüğümüzü düşünüyoruz.

Bu yazıyı nasıl bağlayacağımı bilmiyorum, farketmiş olmalısınız. O yüzden olabildiğince mantıklı ve düzgün bir laf etme gereği hissediyorum kendi kendime: “Efenim, elektrik, bugünkü medeniyetimizin temel taşıdır. Enerjinin doğru düzgün kullanmayı bildiğimiz tek şeklidir.”

Örnekleyeyim; hani atom enerjisi falan diyoruz ya. Yalan o yahu. Yaptığımız şey çok komik! Nükleer enerjiyi ısı elde etmek için kullanıyoruz. Bu ısıyla suyu kaynatıp buhar elde ediyoruz, sonra bu buharı bir jeneratörün ucuna bağladığımız tribünü döndürmek için kullanıyoruz. Ardından da jenerator bize elektrik veriyor. Nerede kaldı peki nükleer?

Zafer Emecan

 

Hep daha fazla okumak gerekir...

Yazar Hakkında

Zafer Emecan

Bir astronomi işçisi. Kozmik Anafor’un kurucusu, her şeyi ve hiçbir şeyi. Alakasız üniversiteler bitirmiş olmasına rağmen, içinden atamadığı gökbilim sevgisini kaleme, klavyeye, araştırmalara dökmeye çalışan, haddini bilen, ama bazen aşan amatör bir bilimci.