wp

Nedir Bu Elektrik?


Nedir Bu Elektrik?

Kent yaşamı, tarihsel ve toplumsal koşullar açısından genel bir kavram olmasına rağmen farklılıkları ve özgünlükleri de ihtiva eden bir yapıya işaret etmektedir. Bu, söz konusu yaşam birimlerine verilen ve değişik anlamlara gelen isimlendirmelerde de görülmektedir. Bu doğrultuda kent, uygarlık anlamında, Yunanca’da polis, Fransızca’da cite, Arapça’da medine; Almanca’da kale ya da oturma alanı anlamında burgh ya da borough; Latince’de ise yurttaşlık anlamında urbs ve civitas; kelimeleriyle isimlendirilmiştir.

Sanayi Devrimi, tarımın keşfedildiği ve yeni aletlerle ziraatın başladığı Cilalı Taş Devri’nden beri süren (kent)yaşam biçiminden hala imkân ve sınırlarını bulmaya çalıştığımız yeni yaşam biçimine geçişin adı; ilk ve en mühim adımıydı. Sanayi Devrimi, insanları tarlalarından; binlerce yıllık yaşam tecrübelerinden ve alışkanlıklarından uzaklaştırıp yepyeni bir döneme geçmeye mecbur kıldı. Belki de buhar makineleriyle sembolize edilebilecek bu yeni dönem, köklü teknolojik gelişmelerle desteklendi. Hem pratik buluşlar ardı ardına piyasaya sürüldü hem de sistemli araştırmalar olağanüstü bir hızla neticelenerek hayata dâhil oldu. Kömür-çelik sanayiinin gelişimi, demiryollarının ülkelerin içlerine kadar ilerlemesi, buharlı gemilerin okyanuslara açılması, elektrik teknolojisindeki gelişmeler, telgrafın keşfiyle haberleşme alanındaki gelişmeler ve elektrik ışığının evlere girmesi hep bu dönemdeydi. İnsanların yerine cansız güç kaynağı makineyi koyan bu dönemde, makinelerin hızlı, düzenli, şaşmaz ve yorulmaz performansları insanın bir günde yapabileceği işin kat kat fazlasını yapabiliyordu. Böylelikle verimde çok büyük artışlar sağlanmıştı. Bu devrede artık tarımla uğraşan nüfusun yerini de makineler almaya başlamıştı…

 

Her yeni icat ve bulunan araç, yeni sanayilerin kurulmasını zorunlu kılıyordu. Örneğin otomobil için tekerlek gerekiyor, tekerlek için kauçuk ve lastik alanında devrim niteliğinde değişimler yaşanıyordu. Sanayi alanları böylesine çoğaldıkça eski yapım yöntemleri değişiyor; ustaların şahsi işlerinin yerini makinelerin standart ve seri üretimi alıyor; bu da herkesin aynı saatte işe başladığı ve işini belirli saatlerde sürdürdüğü fabrikaların önlenemez yükselişini devam ettiriyordu. Daha fazla mekanik güç, daha fazla üretilmiş mal, daha fazla ulaştırma, daha çok tüketici, daha çok satıcı ve daha büyük firmalar doğuran bu dönem, elbette daha büyük kentleri de oluşturacaktı.

Ancak sınırı-kapasitesi belli olan Dünya ve İnsan yaşamının bu “daha …” mantığına uygun olmaması kimin umurundaki.

Tarih boyunca uygarlık beşiği olan şehirler ne oldu da karmaşık, stres dolu ve herkesin kaçmak isteyip de kaçıp kurtulamadığı bir hal aldı. Sihirli cevap makinelere güç veren, evimizi aydınlatan elektrikte. Peki nedir bu elektrik?

Evinizin içine ince bir tel girer ve onun içinde görünmeyen bir şey dolaşır. Bu “bir şey”, sadece çamaşır makinenizin tamburunu döndürmeye değil, aynı zamanda evinizdeki tüm odaları aydınlatmaya, hatta kışın evinizi ısıtmaya yetecek enerjiye sahiptir. Sadece sizin evinizi değil, milyonlarca başka evi de. Hatta milyarlarcasını. Elektriğin gezegene güç sağladığını herkes bilir. İyi de nasıl yapar bunu?

 

Açıklamadan önce birkaç noktaya değinelim. Kütleçekimi gibi bir kuvvet hayal edin; ama kütle çekiminden iki özelliğiyle farklı olsun. Birincisi, burada Güneş ile Dünya gibi hep diğerini kendine çeken değil, onun yerine duruma göre diğerini çeken veya iten iki farklı madde türü olsun. Bunlara istersek T1 ve T2, istersek A ve B, istersek pozitif ve negatif diyebiliriz; fark etmez. Önemli olan şu ki, burada farklı türden olanlar birbirini çeker, eş türden olanlar birbirini iter.

Dolayısıyla bir gurup pozitif birbirini itip her yöne kaçışırken, negatifler de kendi aralarında aynısını yapar. Ancak pozitiflerle negatifler eşit karıştığında çok daha farklı bir şey olur. Hayatımızda kurmakta zorlandığımız “Denge” kusursuz bir şekilde iki yük arasında kurulur.

Bunun sonucu olarak, eşit miktarda pozitif ve negatif karışımından oluşan iki cisim birbirini ne iter ne de çeker.

Bu davranışı gösteren bir kuvvet gerçekten de vardır. Adına “Elektrik Kuvveti” diyoruz. Sıradan madde, yani sizi, beni ve çevremizdeki dünyayı oluşturan malzeme artı yüklü protonlar ve eksi yüklü elektronları eşit oranda içeren karşımdır (Protonlar her atomun merkezinde, yani çekirdeğinde yer alırken Elektronlar ise çekirdeğin çevresinde dolanır). Çekim ve itim kuvvetleri tamı tamına birbirine eşit olduğundan, birinin yanında durduğunuzda ikinizde en ufak bir kuvvet hissetmezsiniz. Hatta günlük hayatta elektrik kuvvetinin varlığına işaret edecek ipuçları çok azdır.

Hem çekme hem itme özelliğine sahip olan, ama normal koşullarda tamamen sıfırlanan bir kuvvetin varlığı sıradan ve önemsiz gelebilir. Ama elektrik kuvvetinin kütle çekim kuvvetinden bir değil iki yönüyle farklı olduğunu söylemiştik. İlk fark, iki kuvvetin hemen hemen her zaman birbirini sıfırlayacağıydı. İkincisi ise, bu kuvvetin modern dünyaya güç sağlama konusundaki olağanüstü yetisinin kökünde yatan farktır. Yani elektrik kuvveti, kütleçekiminden daha güçlüdür. Ama 10 veya 100 kat değil; hatta bir milyon kat da değil. Elektrik Kuvveti, kütleçekim kuvvetinden 10.000 milyar milyar milyar milyar kat daha güçlüdür.

 

Bu inanılmaz sayının ne anlama geldiği hakkında bir fikir sahibi olmak için, bir kavanoz içinde vızıldayıp duran bir sivrisineği gözünüzün önüne getirin. Diyelim ki, bir tür sihirle sivrisineğin atomlarından tüm eksi yüklü elektronları ayırıp aldık ve geriye sadece artı yüklü atom çekirdekleri kaldı. Tabi bunlar birbirini itecek ve sivrisinek patlayacaktır. Peki sivrisinek hangi büyüklükte bir enerjiyle patlar?

A) Bir av fişeği barutunun enerjisi

B) Bir dinamit lokumunun enerjisi

C) 1 megatonluk hidrojen bombasının enerjisi

D) Küresel yok oluş enerjisi

 

Yanıtın B veya C olduğunu düşünmüş olabilirsiniz. Eğer C dediyseniz en azından doğru yoldasınız; çünkü hidrojen bombası hiç olmazsa karşılaştırma yapmak için iyi bir seçenek. Ama yanıt 1 megatonluk hidrojen bombası kadar değil, bunun bir milyon milyar tanesi kadardır. Sivrisineğin patlamasıyla açığa çıkan enerjisi, 65 milyon yıl önce Dünyaya çarpıp dinozorları silip süpüren kent büyüklüğündeki asteroidin enerjisiyle aynı olacaktır. Yanıt D’dir. Sivrisinek bir küresel yok oluş enerjisiyle patlayacaktır. Kütleçekiminden 10.000 milyar milyar milyar milyar kat güçlü olan bu akıl almaz elektrik kuvveti istisnasız biçimde sıfırlanıyor olmasaydı, yeryüzündeki her bir sivrisinek dünyayı yok etme potansiyeli taşırdı. Neyse ki günlük yaşamda olduğu gibi fizikte de zıtlar birbirini çekiyor.

Elektrik kuvvetinin dünyaya enerji sağlama potansiyelini bu örnekle biraz daha iyi görebiliyoruz.

Buradan hareketle, çok küçük bir yük dengesizliğinin bile önemli boyutta elektrik enerjisini serbest bırakabileceğini söyleyebiliriz. Yıldırımda olan tam olarak budur: bir bulut ile yer arasında veya daha çok iki bulut arasında, bir yük dengesizliği oluşur. Daha detaylı söylersek; bulutun alt yüzeyinde, yeryüzünden kaptığı eksi yük birikir ve eksi yükünü kaybetmiş olan yeryüzü de artı yüklü hale gelir. Sonunda bulutla yer arasındaki elektrik kuvveti öyle güçlenir ki, havadaki atomların dış elektronlarını yerinden edebilir. Bu yerinden edilmiş elektronlar, yük dengesizliğini ortadan kaldırmak üzere bir çığ dalgası gibi yere yönelir ve yıldırım meydana gelir.

Elektronların akmasına elektrik akımı denir. Örneğin bir yıldırımdaki akım genelde 10.000 amper civarındadır, gerçi bu birkaç yüz bin amperi de bulabilir (birçok elektrikli ev aleti 10 amperden küçük bir elektrik akımıyla çalışır). Akım saniyenin onda biri kadar bir sürede kalem kalınlığında bir kanaldan aşağı akar. Akımı oluşturan elektronlar, küçük bilyeler gibi havadaki atomlara çarparak enerjilerini bu atomlara bağlı elektronlara aktarır. Havadaki atomlar öyle çok enerji kazanır ki, sıcaklık 50.000 °C’yi bulabilir (Güneş yüzeyindeki sıcaklığın neredeyse 10 katı). Bu muazzam sıcaklıktaki hava ses hızından daha hızlı genleştiği için gök gürültüsü sesi oluşur. Fazladan enerjilerini foton olarak saçan elektronlar ise şimşek çakmasını oluşturur.

Yıldırım, elektriğin bazı kilit özelliklerini sergiler. Örneğin bir yük dengesizliği oluştuğunda, elektrik kuvveti büyük miktarda enerji açığa çıkarabilir. Bir başka örnek olarak, elektrik enerjisi bir elektrik akımı aracılığıyla belirli bir mesafe boyunca taşınabilir. Yıldırım söz konusu olduğunda bu uzaklık genellikle birkaç kilometredir. Tarihte kayıtlara geçen en uzun yıldırım 321 km ile Oklahoma/ABD’de meydana gelmiştir.

Enerjinin elektrik akımı sayesinde uzun mesafeler boyunca taşınabilmesi, modern teknolojik dünya inşasının olmazsa olmazıdır.

Son olarak, yıldırım bize bir elektrik akımı aracılığıyla elektrik enerjisinin başka enerji türlerine – ısı veya ışık- dönüştürülebileceğini gösteriyor. 19.yy sonlarının elektrik devrimini tetikleyen merkezi gelişme, elektrik ampulünden başkası değildi. Elektriğin öncülerinin derdi, elektriği, hatta elektrikli aletleri evlere sokmak değil, ışığı eve sokmaktı. “Dünyayı elektrik telleriyle sardıran şey ampul oldu”. Zaten anlamlı bir işe/sonuca dönüşmeyen enerjinin hiçbir kıymeti yoktur. Hayat “anlam” ve “kıymet” üzerine kuruludur.

Yıldırım içindeki akımın havaya enerji aktararak onu ısıtıp aydınlatması gibi, bir elektrik ampulündeki akım da enerjiyi tele aktarıp telin ısınmasını ve aydınlanmasını sağlar. İşin püf noktası, bu teli oksijensiz bir cam ampule yerleştirmek suretiyle yanıp gitmeden parlamasını sağlamaktı. Ampul teknolojisini Thomas Edison icat etmedi ama geliştiren o olmuştur.

Ancak yıldırımda olduğu gibi devasa bir yük dengesizliği yaratıp havanın yıkıcı bir güçle parçalanmasını beklemek, elektrik akımı oluşturmak için ideal bir yöntem sayılmaz. Neyse ki daha uygun ve kontrollü bir yol var elimizde. Ancak bunu anlamak için önce bir elektrik yükünün arada boşluk olmasına rağmen uzaktaki diğer yüklere nasıl kuvvet uyguladığını anlamalıyız. Bunun içinde derginin bir sonraki sayısında; Elektrik Alanı, Manyetik Alan, Alternatif Akım, Manyetizma ve Işık konularına değineceğiz.

Kaynak:

Coşkun Y., 20. Yy. İ. Ç. İst’da A. A. O. E., Gazi Üni., Ankara, 2013
Chown M., What A W. World., F&F, London, 2014