Statik Elektrik Nedir?
Yüklerin birbirleriyle etkileşimi sonucunda ortaya çıkan kuvvete elektrostatik kuvvet veya statik elektrik denmektedir.Statik Elektrik Nasıl Oluşur?
Statik Elektrik, tabiatta birbirinden farklı veya aynı, iletken veya yalıtkan iki maddenin temas etmesi ve sonra ayrılması veya sürtünme işlemi sonucunda, bu iki cisim arasında pozitif ve negatif elektronların serbest bırakılması ve işaretlerinin değişmesi ile kendiliğinden oluşur. Statik yükün voltajı çok fazla olmasına karşın, akımı çok zayıftır.
Statik Elektriğin Sebepleri
Maddeler, elektriksel olarak nötr atomlardan oluşmaktadır. Çünkü, atomlar içerisinde bulunan pozitif yüklerin (çekirdeğinde bulunan protonlar) sayısı ile negatif yüklerin (çekirdeğin etrafındaki kabuklarda bulunan elektronlar) sayısı birbirine eşittir. Statik elektrik olgular, pozitif ve negatif yüklerin ayrımına ihtiyaç duyarlar.İki madde birbirleriyle temasa geçtiğinde, elektronlar bir maddeden diğer maddeye geçebilir. Böylece bir madde üzerinde aşırı miktarda pozitif yük, diğeri üzerinde ise buna eşit miktarda bir negatif yük bırakır. Maddeler ayrıldıklarında, yükleri oransız bir şekilde tutarlar.
Statik Elektrik Nasıl Oluşur?
Bütün maddeler artı (+) ve (-) yükle yüklüdür. Dengede olan artı ve eksi yükler sürtünme ile bozulur ve maddelerin elektriklenmesine sebep olur. Statik elektrik, tabiatta birbirinden farklı veya aynı, iletken veya yalıtkan iki maddenin temas etmesi ve sonra ayrılması veya sürtünme işlemi sonucunda, bu iki cisim arasında pozitif ve negatif elektronların serbest bırakılması ve işaretlerinin değişmesi ile kendiliğinden statik elektrik oluşur. Statik yükün voltajı çok fazla olmasına karşın, ancak akımı çok zayıftır.Bunu bir statik elektrik deneyi ile anlatabiliriz; Deneyimizde saçınızı plastik tarakla tararken, elinizdeki o tarak saçlarınızdaki negatif yükü, yani elektronları toplar. Tarama işlemi bittiğinde tarak tamamen negatifle yüklenmiş olur. Negatifle yüklü olan tarak, pozitifle yüklü olan her şeyi kendine çeker. Bu, mıknatısların metalleri çekmesine benzetilebilir.
Bazen birisine ya da musluğa dokunduğunuzda, televizyona yaklaşıldığında duyulan karıncalanma hissi, yatakta dönerken, elbise giyerken, halının üzerinde yürürken sürtünme sonucu bir miktar vücudunuzda statik elektrik yüklenmesi sonucu oluşur.
Teknolojik gelişme sonucu kullanılan sentetik giyim eşyaları, sadece insan vücudunu topraktan izole etmez, elektrostatik yüklerin oluşmasına da sebep olur. Günümüzde sentetik ve plastik eşyaların kullanımı olumsuz etkiler yapmaktadır.
İnsan vücudu üzerinde oluşan statik yükün büyük bir kısmı giyilen elbiseden ve bulunduğumuz ortamlardaki plastik taban, yer, duvar pimapen pencere vs. kaynaklanmaktadır. İnsanların bulundukları ortamdaki almış oldukları statik elektrik insan sağlığına ve de kullanmış oldukları elektronik cihazlara zarar vermektedir.
Statik Elektrik Sonucu Ark Oluşumu
Maddeler birbirleriyle temas halinde olduğu sürece aralarında temas yüzeyi boyunca elektron transferi olur. İki maddenin temasının kesilmesi durumunda aralarındaki sınır tabakası ortadan kalkar ve maddelerden birinde negatif yük fazlalığı (negatif yüklenme) diğerinde ise elektron azlığı (pozitif yüklenme) meydana gelir. Oluşan bu iki ayrı yük birbirlerini çeker ve arada bulunan hava gibi yalıtkan olan bir ortam boyunca ark (kıvılcım) yaparak boşalır ve yük farklarını dengelerler.Meydana gelen bu kıvılcımın şiddeti iki yüzey arasındaki potansiyel fark ve geçiş ortamının direnciyle doğru orantılıdır. Bu sebeple iki yüzey arasındaki temas sürtünme yoluyla olursa deşarj arkı daha fazla olacaktır.
Vücuttaki Statik Elektrik Nasıl Atılır? Statik Elektrik Nasıl Boşaltılır?
Elbisenizi giyerken, benzer şekilde, cisimler birbirlerine yaklaştıklarında veya dokunduklarında aralarında yük transferi gerçekleşir ve statik elektrikle yüklenirler. İnsan vücudunda olan elektrik özellikle ellerde yüzde başta yoğunlaşmış haldedir. Temas veya sürtünme yolu ile bir cisme dokunduğumuz zaman vücudumuz ile cisim arasında bir yük geçişi olur. Negatif olarak yüklenen vücudumuz ile başka bir cisme temas ettiğimizde ani bir şekilde yük boşalması yaşanır.Böylece yüklerinin cinsi ve miktarında değişiklik meydana gelir. Statik elektriğin miktar olarak artışı en çok da sürtünme yoluyla gerçekleşir. Statik elektrik şarjı nemli ortamlarda daha az, kuru ortamlarda ise daha fazladır. Bu nedenle sürekli kuru ortamlarda bulunuyorsanız aklınıza geldikçe vücudunuzdaki statik elektrik boşaltma, sağlığınız açısından faydalı olur.
Vücuttaki statik elektriğin fazlasını dışarı atmak için ya çıplak el ve ayakla toprağı elleyerek bir nevi toprak hattı yaparak. Ya da su ile yıkanarak bu elektronları dışarı aktarmakla statik elektrik boşaltılır.
Doğadaki Statik Elektrik: Yıldırım
Bulutlar içerisinde hidrometorlar olarak adlandırılan parçacıklar çarpışma ve sürtünme sonucunda yüklenir. Bu parçacıklar, bulutun yukarı bölümünün tamamen pozitif yük kazanmasına ve bulutun aşağı kesimlerinin negatif olarak yüklenmesine sebebiyet verir. Etkiyle elektriklenme sonucunda bulutların altında kalan toprakta zıt yükle, yani pozitif olarak yüklenir. Belirli bir süre bulutlardaki negatif ve yerdeki pozitif yük ayrışması devam eder. bulutla yer arasında bulunan yalıtkan hava iletken hale geçmeye başlar ve bulutla yer arasındaki potansiyel fark arttıkça havayı delmesi kolaylaşır. Havanın delinmesiyle buluttaki yüksek voltaj toprağa deşarj olur. Bu deşarjlarda 2.000 ile 200.000 amper arası akım akmaktadır.Kızıl Şimşek (Red Sprite) Nedir?
Red sprite veya kızıl cin, 3-10 milisaniye gibi kısa sürede gerçekleştikleri için çok ender görüntülenebilmektedir. Bu ilginç doğa olayı İyonosfer’deki düzensizlikler sonucu oluştuğu söylenmekle birlikte henüz kesin bilgi elde edilememiştir.
Statik Elektriğin Zararları
- Statik elektrik insanlarda deri hastalıklarına sebep olabilir. Statik elektrik zararları, nadiren insan hayatını tehlikeye sokacak kadar büyük değerlere ulaşabilir.- Düşük voltajlar ile çalışan elektronik devre elemanlarına zarar vererek devreleri işlemez duruma getirebilir.
- Elektronik tabanlı sistemlerde devre elemanlarını etkilemese de devre akımlarını etkileyerek sistemin istenmeyen sonuçlar döndürmesine, sistemin normal çalışmasının sebep olabilir.
- Yanıcı veya patlayıcı özelliğe sahip sıvı ve gazlarla temasında istenmeyen felaketlere sebep olabilir.
- Üretim alanlarında kâğıt, kumaş vb. gibi ürünler statik elektrik sonucu birbirlerini iterek dağılabilir veya birbirlerini çekerek yapışabilir bu da otomasyonda problemler yaratabilirler.
- Baskı makinelerinde statik elektrik sebebiyle kâğıtlar birbirine yapışırsa baskı sorunları yaşanabilir.
Statik Elektriğin Faydaları ve Statik Elektriğin Kullanım Alanları
Statik elektriğin değişik endüstri kollarında birçok kullanım alanı vardır. Baskı teknolojilerinden filtreleme teknolojilerine, halı, kilim üretiminden tarımsal ilaçlama, haberleşmeden boyama teknolojilerine kadar statik elektrik kullanım alanları vardır.Statik elektrik, genel olarak, otomotiv boyaları, fotokopya çıkartma tekniğinde, fotokopilerde, yazıcılarda, hava filtrelerinde (özellikle elektrostatik çöktürücülerde), boya spreylerinde, toz testinde, ameliyathanelerde, tiyatrolarda, statik yapıştırmada ve uçak yakıt ikmalinde kullanılır.
Statik Elektrik Yüklerinin Ölçülmesi
Statik elektriğin cinsi statik elektrik ölçüm cihazı elektroskop adı verilen bir tespit cihazı ile ölçülür. Bir statik elektrik ölçer elektroskop gövde, yapraklar ve bir topuzdan meydana gelir.
Elektrometrelerde yük topuza dokundurulduğu zaman yüklenen sabit ve hareketli yaprakların birbirlerini itmeleri sonucu hareketli yaprak dairesel bir dönüş yaparak gösterge çizelgesi üzerinde yükün miktarını gösterir.
Elektroskop yardımıyla yüklerin cinslerinin tespit edilmesinde elektroskopun yükü dikkate alınır. Elektroskopun topuzuna yaklaştırılan cismin yükü hakkında bir fikir edilir. Her belirlemeden önce yanlış sonuçlardan kaçınmak için elektroskopun yükü topraklanarak nötrlenir. Ayrıca elektroskop deneyleri statik elektriği ve davranışlarını anlamak için oldukça yararlı bilgiler sunar.
Yüksüz bir elektroskopa yüklü bir cisim yaklaştırılırsa elektroskopun topuzu cismin yüküne zıt yükle ve yaprakları cismin yükü ile aynı yükle yüklenerek yapraklar açılır. Eğer cisim elektroskopa dokundurulursa elektroskop, cismin yükü ile yüklenerek yapraklar yine açılır.
Statik Elektrik Nasıl Önlenir?
Elektrikte kullanılan birçok yarı iletken cihaz, statik elektriğin varlığına karşı oldukça uyarlıdır, statik deşarj tarafından zarar görebilir. Antistatik kayış kullanımı, nano-cihazları manipüle etmek için kullanan araştırmacılar için önemlidir. Ek olarak, kalın kauçuk tabanlı ayakkabılar giyilerek ve kalıcı olarak metal zemin üzerinde durularak önlem alınabilir.Statik elektriği önleme ve statik elektrik nasıl giderilir;
Statik yük birikmesinin engellenmesi ya da kaldırılması, pencereyi açmak, rutubetlendiriciyi kullanarak havanın karışım içeriğini yükseltmek ve atmosferi daha iletken yapmak kadar basit olabilir. Hava iyonlaştırıcıları ile de aynı durum gerçekleştirilebilir. Statik deşarja karşı duyarlı ögeler, aşırı miktarda yükün eşit bir vaziyette dağıtılmasını sağlayan iletken bir yüzey katmanı ekleyen antistatik madde uygulaması ile tedavi edilebilir. Çamaşır makinelerinde ve çamaşır kurutma makinalarında kullanılan kumaş yumuşatıcıları, statik yapışmayı kaldırmak ve önlemek için kullanılan antistatik maddeye örnek gösterilebilir.
Elektronikte kullanılan birçok yarı iletken cihazlar özellikle statik deşarja karşı duyarlıdır. İletken antistatik torbalar genellikle bu gibi bileşenleri korumak için kullanılır. Bu gibi cihazları içeren çevrede çalışan insanlar antistatik kayış ile kendilerini topraklarlar.
Boya veya un fabrikalarının yanı sıra hastanelerde de olduğu gibi endüstriyel ortamlarda, bazen zemin ile temas nedeniyle ortaya çıkan yük birikimini önlemek amacıyla antistatik güvenlikler botları kullanılmaktadır. Bu ayakkabılar, iyi iletken tabanlara sahiptir. Antistatik ayakkabılar, sağladığı yararın tam tersini sağlayan, şebeke geriliminden gelen elektrik gerilimine karşı koruyan yalıtkan olan ayakkabılar ile karıştırılmamalıdır.
+ Bütün evlerde bulunan elektronik cihazları korumak için statik elektrik topraklama yapılmalıdır.
+ Patlayıcı veya yanıcı madde bulunan ortamların döşemeleri antistatik malzemeler ile kaplanmalıdır.
+ Patlayıcı ve yanıcı malzeme bulunan ortamlarda statik elektrik önleyici antistatik elbise, önlük, ayakkabılar giyilmelidir. Buralarda kullanılan cihaz ve makineler topraklanmalıdır.
+ Patlayıcı ve yanıcı madde taşıyan araçlarda yerle teması olan zincirler veya esnek metaller bulundurulmalıdır.
+ Hassas cihazların bulunduğu ortamlarda antistatik önlük, antistatik ayakkabı ve statik eldiven giyilmelidir.
+ Elektronik devreler ile çalışırken statik elektrik bilekliği antistatik bileklik, antistatik giysi ve antistatik malzemeler kullanılmalıdır.
+ Metal aksamı çok olan yapılara veya yüksek binalara paratoner tesisatı kurulmalıdır.
+ Nemin sakıncalı olmadığı ortamlar nemlendirilmelidir.
Bunları Biliyor muydunuz?
~ Yolcu kabinlerine konulan ek teçhizatlar ile birlikte diğer malzemelerin uçaktaki statik elektrik yükünü 25.000 Volt'a kadar çıkardığını,~ %10 ile %20 arasında bir nem oranına sahip ortamda plastik klasör taşırken 7.000 Volt’luk bir statik elektrikle yüklendiğinizi,
~ %10 ile %20 arasında bir nem oranına sahip ortamda halı üzerinde yürürken 35.000 Volt’luk bir statik elektrik oluştuğunu,
~ Stresli durumlarda üzerinizdeki statik elektriğin daha da fazla olduğunu,
~ İnsan vücudunda elektrik üreten ve nöron olarak adlandırılan hücrelerin varlığını,
~ Zaman zaman yıldırımların uzunluklarının 9 km’yi bulduğunu ve etrafındaki 15 km’lik alanda etkili olduklarını,
~ Dünyada yıldırım çarpması yüzünden, kayda geçmiş en son uçak kazasının 1967’de ABD’de olduğunu,
Kaynaklar:
Megep Modülleri, Elektrik Mühendisleri Odası, ESD Kontrol Handbook
0 Yorumlar