İletkenler ve Yalıtkanlar

Dur bakalım yeryüzündeki tüm maddeleri elektrik yalıtkanlık larına göre yalıtkan ya da iletken olarak sınıflandırmak diğer tüm sınıflamalar gibi oldukça faydalıdır Bu arada bu iki kategoriye ek olarak yarı iletkenler ve süperiletkenler olarak sınıflandırılan maddeler olduğunu da bilmelisiniz ancak fiziğe giriş derslerin çoğunda Hatta gireceğiniz sınavların ve karşınıza çıkacak problemleri düşünürsek maddeleri iletken ya da yalıtkan olarak sınıflandırır ağız bu iki sınıf arasındaki farktan bahsetmeden ekrandaki çizimleri biraz açıklayıp ekranda iki tane silindir var bir yalıtkan diğeri değil etken maddeden yapılmış farklardan önce bir benzerliğe değinelim hem iletken hem de yalıtkanlar büyük sayıda atom ve moleküller den oluşmuşlardır bu atom ve bu maddeler ister iletken ister yalıtkan olsunlar Pozitif yüklü bir çekirdek ve çekirdek etrafındaki negatif yüklü bir elektron bulutundan meydana gelmişlerdir hem iletken hem de yalıtkan maddelerin pozitif yüklü çekirdekleri hareket halinde değildir hareket halinde değil dedim ama Termal titreşimler yüzünden biraz hareket ettiklerini de hemen söyleyeyim yani titreşimler ancak madde iletken ya da yalıtkan olsun Eğer madde katı halde ise çekirdek madeni içerisinde serbestçe gezilmez Eğer madde sıvı halde olsaydı biraz daha serbest olurlardı ama katı haldeki bir maddenin çekirdeğinin olduğu yerde çakılı olduğunu bilin Bir de hareket kabiliyeti olan negatif yüklü elektronlar var Ve farkta bunlardan kaynaklanıyor zaten iletken Bir maddenin elektronları yalıtkan maddenin ki lere göre daha serbestçe hareket edebilirler Evet buradaki elektronlar herhangi bu gençle karşılaşmadan serbestçe gezinebilir Ken buradakiler pek de serbest değillerdir elektronların serbestçe hareket edebilmeleri için gerekli enerji seviyeleri ve bantları burada mevcut değildir yalıtkanlarda ki elektronlarda oldukları yere çakıldı dırlar kendi atomları etrafında oradan oraya zıplayamaz ya da komşu bir atomla paylaşılamaz lar Kısacası Yalıtkan madde içerisinde serbestçe Dolaşamaz lar nam açlıkla iletkenlerde ise elektronlar bu söylediğimi yapabilirler aradaki en önemli fark tabudur zaten bu noktada elektronların bunu tek başlarına yapamayacaklarını söyleyeyim yani bunu yapabilmeleri için Bu maddenin bir pile bağlanması ya da içerisinden Bir akım geçmesi gereklidir Eğer bu söylediklerimden biri gerçekleşirse iletkendeki elektronlar oradan oraya zıplamaya başlarlar Ancak yalıtkanların elektronları için ne yazık ki aynı şeyi söyleyemeyeceğim bunu söylediğimde bu ettik söz konusu olduğunda önemli olanın iletken maddeler olduklarını yalıtkanların sa yalnızca elektriksel bir etkileşim istemiyorsa kullanılacaklar düşünüyor olabilirsiniz bu düşünce biraz doğru olsa da tam olarak doğru değil yalıtkan bir madde ile bir pile bağladığımız da ya da etrafında elektriksel bir alan oluşturup elektriksel bir kuvvet kullandığımda yalıtkanın elektronları atomlar atomu atlaya masalarda yer değiştirirler Evet bu çekirdek ve etrafındaki elektronlar bu şekilde biraz Kaya bilirler pozitifler bu tarafta negatiflerde bu tarafta kalırsa Sonuç olarak atomun bu tarafı negatif bu tarafı da pozitif olur gördüğünüz gibi elektronlar hareket etmeseler de pozitifler bu tarafta negatiflerde bu tarafta toplandıkları için ve bunun tüm madde genelinde gerçekleştiğini varsayarsak bu yalıtkan da etrafındaki yüklerle etkileşime girip onlar üzerinde Kul da olabilir o halde Neymiş yalıtkanın yükleri madde içerisinde hareket edemezse de elektriksel etkileşime girebilirler Şimdi bir de bu iletken ve yalıtkanlarda ek yük eklediğimizde ne olacağına bakalım Başlangıç noktasında pozitif çekirdek ve onları çevreleyen negatif elektronlarla başladık Ve bu hem yalıtkan hem de iletkenler için geçerliydi ek gelirse ne olur derseniz buraya ek negatifler eklediğimiz ele alalım Her şey birdenbire içinden çıkılmaz bir hal alacak çizmeye çalışacağım bu yükler bir böyle götüreceği için tüm çekirdek ve elektronları çizmeye ceğim ama bunların orada olduklarını ve gelen yüklerle birbirlerini götürdüklerini düşünelim ben buraya ek yükleri çizeceğim yalıtkan aek negatif yükleyerek demiştik Bu durumda ne olur derseniz Buraya buraya buraya Buraya da bir tane Evet bu şekilde birkaç tane negatif yük eklediğini varsa Evet şimdi ne olacak negatif yükler yalıtkan içerisinde çok fazla hareket edemiyorlar Öyle değil mi onlar da oldukları yere çakılı kalacakları için bir yalıtkan söz konusu olduğunda maddeyi bir bütün halinde yükleyebileceğimiz söyleyebilirim Eğer istersen bu tarafı daha çok yüklerim ve yükler burada kalırlar Önemli olan da yüklerin oldukları yerlerde kalmaları zaten bir iletken söz konusu olduğunda İsa buraya bir tane buraya da bir tane you koyalım bu yükler oldukları yerde kalmayacaktır öyle değil mi Ayrıca buraya daha fazla negatifle ekleyeceğiz Çünkü negatifler birbirlerini itmeye başlayacaklar zıt yükler birbirini çeker aynı yüklerde iter hatırlıyorsunuz değil mi Bunu yaparsan bu negatif yük bundan mümkün olduğu kadar uzaklaşmaya çalışacak aynı şekilde bu da iletkenden dışarıda atlayamaz lar demek istediğim Bunun için çok daha fazla enerjiye ihtiyaç vardır ama bu şekilde maddenin o kadar gidebilirler iletkenleri yüklediğimizde İşte bu durumla karşılaşırız Evet bir iletkeni yüklersek bu yüklerin iletken in kenarlarına ya da uçlarına doğru hareket ettiklerini görürüz Pozitif ya da negatif olsun ek yükler hep kenarları doğru hareket ederler Bu da iletkenleri yüklediğimizde yüklerin sadece ve sadece dış yüzeyde olacakları anlamına gelir dış yüzeyde olmazlarsa da hızlı bir şekilde dış yüzeyde toplanacakları bu Pozitif ya da negatif edilme dikkat edip de bu pozitifler için nasıl yapılabilir ki diye merak ediyor olabilirsiniz pozitif eklemek demek bir negatif almak da aynı şeydir Evet negatif ve pozitif yük sayısının eşit olduğu bu maddeye alıp da negatiflerden birini ortamdan uzaklaştırırsınız maddeyi artı bir yükle yüklemiş gibi olursunuz ama her ne olursa olsun pozitif ve negatif yükler her zaman maddenin dış yüzeyini olacaklar bu ve bunun sebebi yüklerin birbirlerine gitmesidir Peki hangi maddeler yalıtkandır mesela cam ahşap plastiklerin çoğu Evet bu maddeleri yüklediğinizde yükler oldukları yerde kalırlar iletkenler Sen Örneğin metaller yani altın yada bakır olabilir bakır altından çok daha ucuz olduğundan çok daha fazla kullanılır başka metaller de iletkendir gümüşü de yazıyor Bu maddeleri yüklediğimizde ise yükler madde içerisinde serbestçe dolaşabilir ler yalıtkan ve iletken lerin ne olduğunu öğrendiğimize göre hemen bir örneğe geçelim iki tane iletken çubuğu muz Olsun ikisi de Mehmet Ermiş birinin net negatif yüklü olsun Büyüklerin metalin dış yüzeyinde bir içeceğini biliyoruz diğer metal Çubuk'ta yüksüz olsun Şimdi birinci çubuğu alıp ikinciye dokunursam ne olur derseniz yükler birbirinden mümkün olduğu kadar uzağa gitmek isteyecekleri için bu ederim bir kısmı diğer çubuğu patlayacaktır Böylece birbirlerinden de daha uzak olurlar redimi çubukların aynı boyda olduklarını düşünürsek İkisinde de eşit miktarda yük olurdu ikinci Çubuk daha büyük olsaydı buraya geçecek yük sayısı da daha fazla olur Neden mi Çünkü bu şekilde daha dağınık yani birbirlerinden daha uzak olurlardı bu dokunma ile yükleme Bir de indüksiyonla yüklemeden bahsedelim bunun için bu çubuğu alıp diğerine yakınlaştırdı ımızı ancak dokundurma Adımızı düşünelim Evet bu şekilde yaklaştırıyor umama dokundurmuyor tamam mı ne olur derseniz çizmedim ama burada negatif yükler var Öyle değil mi pozitiflerde var negatifler isterlerse hareket edebilirler pek istiyor lan Mehmet de bu negatifler ikinci chuba yaklaştıklarında buradaki negatiflerde yaklaşan negatiflerden uzaklaşmak için çubuğun diğer fırında toplanacaklar atomları bu tarafta kalacak şekilde yer değiştirecekler ve buradaki negatiflerden Uzak olmak için de burada toplanacakları için çubuğu bu tarafındaki toplam yük pozitif olacak Yani bu tarafta daha az elektron kaldığı için yüksek pozitif olacak bu noktada yükler dağıldılar biraz garip Peki başka bir şey olacak mı diye düşünüyordu olabilirsiniz Tabii ki pozitifler negatiflere daha yakın olduklarından bu çubuğun negatifleri ile diğerinin pozitifleri birbirlerini çekmeye başlayacaklar Evet soldaki çubuktaki negatifler buradaki pozitif yükleri çekecekler Çünkü zıt yükler birbirlerini çekerler ancak aynı zamanda bu negatifler Bunları da itecek peki bu iki kuvvet birbirinin ö türlerle aslına bakarsanız hayır' Çünkü uzakta küçük olunca kuvvette daha büyük olur bu yüzden Sonuç olarak buçuk Ama bu çubuğu çekmeye başlayacak harika dedim Eğer yüklü bir çubuğu Mesela bir kola kutusuna yaklaştırır Sak kola kutusunda chuba doğru yuvarlanmaya başlayacağını görürüz Bunu size denemelisiniz aslına bakarsanız bu indüksiyon yoluyla yükleme değildir indüksiyonla yükleme bundan çok daha fazlasıdır bu metal parçasını alıp toprağa bağladığımız düşünelim toprağa bağlamak derken kocaman Meta bir boru alıp toplanan içine doğru ilerletmek gibi bir şey olabilir Toprak dediğimizde içerisinde sonsuz elektron olan istediğimiz kadarını alıp istediğimiz kadarını da depola Ya bildiğimiz bir yerdir araba örneğini değerlendirirsek arabanın metal kısmı iyi bir toprak sayılabilir Çünkü oradan bir süre elektron alıp bir süre elektronu da depolayabilir iz alabileceğimiz ya da Dep olacağımız elektron sayısı bu maddeye yani Mesela toprağı hiç ilgilendirmez Çünkü onda sonsuz sayıda elektron mi Evet devam edelim Peki bu durumda ne olacak negatif yüklü bu çubuğu başlangıç tane Türk'ü olmayan diğer çubuğa yaklaştırır Sak elektronlar bu tarafta toplamak yerine kaç açabilecekleri düşünecek ve çubuktan ayrılacaklar ve bu olmaya başladığında başlangıçta yüklü olmayan Çubuk'ta artı yüklenmiş olur artık üzerinde net bir yük var elektronların hepsi ayrılmayacak tabi bazıları bu da kalmaya devam edecekler ama birçoğu çubuktan ayrıldığı için yüksüz olan Çubuk artık pozitif yüklü olacak elektronların çubuktan ayrılmalarına izin vererek çubukları birbirine dokundurmadan bu çubuğu yükleye bildiğimi görüyorsunuz değil mi ve eğer akıl edebilirsem ikinci çubuktaki bu bağlantıyı kesebilirim yani yüklenmeye sebep olan bu çubuğu buradan uzaklaştırmadan önce kesebilir Böylelikle bunun yüklü kalmasını sağlayabilir bu durumda negatif yükler o uzaklaştı Hadi Geri Dönelim değerler ve buraya geri gelmek isterler Bu da çubuğun yeniden yüksüz olması demektir ama bağlantıyı kesince elektronların da geri dönmesine engellemiş oluruz Evet elektronlar geri dönemeyince de bu metal çubuğu kalıcı bir şekilde pozitif yüklemiş oluruz indüksiyonla yükleme de budur size bir örnek da vereceğim Hatta bunu denemiş biri olabileceğini düşünüyorum Bir balon alıp balonu yüklemeyi denediniz mi Örneğin balonu saçınıza sürerseniz balon saçınızdan elektron alır ve negatif yüklenir bu balonu alıp daha duvara ya da tavana yaklaştırdığımızda İsa Eğer şanslıysanız balon orada kalır Peki bu nasıl olabilir diye merak ediyorsanız kauçuğun yalıtkan bir madde olduğunu hatırlıyorsunuz dur tavanda duvarda Aynen balon gibi yalıtkan maddelerdir elektronlar yalıtkanlarda yerlerini değiştiremiyor lardı Ancak bu maddelerde bile atomlar bir tarafa doğru bu polarize olabilirler Bir atomdaki negatifler bir tarafa toplanırsa Diğer taraf biraz daha pozitif olur Ve böylece balon ve tavan arasında bir çekim kuvveti doğar buradaki pozitifler negatiflere biraz daha yakınlaştı lar ve bu yüzden de negatifleri çekmeye başlayacaklar negatiflerin negatifleri itmesi de diğer çekim kuvvetinden biraz daha az olduğundan balon duvara tutulmuş olacak başka bir değişle hem balon tavanı hem de tavan balonu çekmiş olacak yalıtkan maddelerin polisi olup elektron çekmek kapasiteleri sebebiyle Bizde böyle bir sonuç elde ederiz atom polise olabildiği için videonun başında da söylediğim gibi yalıtkanların da elektriksel etkileşimlere gelebileceklerini aklınızdan çıkarmayın gruptan