Elektrostatik Nedir? Yük Boşaltma, Nasıl Önlenir?

Elektrostatik nedir: Hareket etmeyen elektrik yükünün davranış ve özelliğini inceleyen bilim dalıdır. Hareket etmeyen yani akım halinde olmayan. Örneğin halı üzerinde dolaşmak, yün bir kazağa dokunmak gibi. Bu temaslardan sonra metal bir cisme dokunulduğunda, hafif bir acı ile elektrik çarpması oluşur. Plastik bir kaydıraktan kayarken saçlar elektriklenir ve havaya kalkabilir. Tüm bunlar elektrik yükü ile ilgilidir. Bu da elektrostatiği ortaya çıkarır.

Elektrostatik Kuvvet Örnekleri

Elektrostatik elektrik yüklerinin bir birine kuvvet uygulamasından doğar. Coulomb kanunu ve Gauss yasası ile incelenir. Elektrostatiksel olarak oluşturulan kuvvet zayıf olarak düşünülebilir. Ama hidrojen atomundaki  elektron ile proton arasında elektrostatik kuvvet vardır. Bu elektrostatik kuvvet de kütle çekim kuvvetinin büyüklük olarak 40 katıdır.

Elektrostatiğin Oluşumu

Elektrik yüklerinin kaynağı atomun yapısında bulunan elektron ve proton adlı parçacıklardır. Bir atom ortasında çekirdek ve onun etrafında dolaşan elektronlardan meydana gelir. Atom çekirdeği de proton ve nötronlardan meydana gelir. çekirdek içinde bulunan protonların yüküne pozitif, elektronların yüküne de negatif denir.

Daha küçük parçalara bölünemeyen bir proton yada bir elektronun yüküne elementer ( e.y) yük denir.

Bir elementer yük 1,6×10‾19 C

Üzerinde (+) yük fazlalığı olan cisimlere pozitif yüklü cisim denir. Cisimleri pozitif yüklü duruma  getirmek için cisimden elektron alarak (+) yük fazlalığı oluşturulur.

Pozitif yüklü cisim: Üzerinde (+) yük fazlalığı olan cisimlere pozitif yüklü cisim denir. Cisimleri pozitif yüklü duruma  getirmek için cisimden elektron alarak (+) yük fazlalığı oluşturulur.

Negatif yüklü cisim: Üzerinde (–) yük fazlalığı olan cisimlere negatif yüklü cisim denir. Herhangi bir yolla cisme (–) yük verilirse, (–) yük fazlalığı oluşur.

Nötr (yüksüz) cisim: Bir cismin üzerindeki pozitif (+) yük sayısı, negatif yük sayısına eşit ise, böyle cisme nötr ya da yüksüz cisim denir. Yüksüz denildiğinde cismin içinde hiç yük yok anlamına gelmez. Sadece (+) ve (–) yük miktarının eşit olduğu anlamına gelir. Yüksüz cisimler ise birbirlerine kuvvet uygulayamadıkları için, ne iter, ne de çekerler.

Elektrostatiğin temel denklemi iki yük arasındaki kuvveti açıklayan Coulomb Yasası’ dır.

Coulomb Kanunu

Cisimlerin yükleri q₁ ve q₂ aralarındaki uzaklık d ise, birbirlerine uyguladıkları itme veya çekme kuvveti,

bağıntısından bulunur.

İki yük  ve arasındaki elektrostatik kuvvetin büyüklüğü yüklerin büyüklüklerinin çarpımı ile doğru orantılıdır. Yarıçapı ise yükler arası uzaklığa eşit olan kürenin yüzey alanı ile ters orantılıdır.

Elektrostatik Yük Boşaltma 

Elektrostatik şarjın aniden boşalması, Elektro Statik Deşarj (ESD) olarak tanımlanır. İnsanlar üzerinde devamlı bir elektrik yükü vardır. Bu elektrik yükünün çeşitli cisimler vasıtasıyla toprağa akmasına elektrostatik deşarj (ESD) denir. Elektrik yükünün toprağa akması sırasında insanlara bir zarar gelmez. Ancak çok hassas elektriksel değerlerle çalışan bilgisayar donanımları hasar görebilir.

Bu sebeple bilgisayar parçalarına dokunmadan önce, üzerinizdeki elektrik yükünü boşaltmanız gerekir. Bunu sağlamak için elektrostatik bileklik kullanımı çok uygundur.

Bu sebeple bilgisayar parçalarına dokunmadan önce, üzerinizdeki elektrik yükünü boşaltmanız gerekir. Bunu sağlamak için elektrostatik bileklik kullanımı çok uygundur.

Esd bilekliklerin bir ucu, toprak hattı ile bağlı iken diğer ucu bileğe takılıdır. ESD bileklik yoksa bilgisayar parçalarına dokunmadan önce toprağa, kalorifere dokunulabilir. Statik yük, 3 saniye gibi bir süre içerisinde aniden değil yavaş yavaş boşalmalıdır.

Elektrostatiğin Zararları

ESD’ den etkilenen ekipmanlar;

• Diyotlar, elektro-optik cihazlar, hassas film rezistörleri, mikro devreler
• Transistörler, ince ve kalın film rezistörleri, lazer diyotlar,
• Farklı yarı iletkenler, kondansatörler
•  Hibrid cihazlar, piezoelektrik kristalleri

gibi. Hatta daha komplike entegrasyonlu devre cihazları olarak görülebilir.

Elektrostatik Nasıl Önlenir?

Gerilim altında olmayan tüm tesisat kısımları sıfır iletken ile topraklanır. Bunlara bağlı bölümler uygun iletkenler ile toprak içerisine yerleştirilen elektrota bağlanır. Bu işleme topraklama denir. Topraklama yapıldığı zaman cihaz üzerindeki kaçak akımlar ve statik elektrik toprağa akacaktır. Böylece canlıların can güvenliği sağlanacak ve cihazların zarar görmesi önlenecektir.

Ayrıca bina topraklaması da yapılmalıdır. Binanın dışında toprağa belirli bir büyüklükte bir bakır çubuk veya bakır levha gömülür. Bu bakır çubuğa bağlı kablo binanın girişindeki ana elektrik kutusuna kadar getirilir. Bundan sonra, bütün binaya, dairelere bir faz, bir nötr ve bir de toprak hattı gider.

ESD Ürünler

Toprağa bağlı bileklik, esd ayakkabı, esd giysiler gibi. Hatta elektrostatik zeminler ve paspaslara kadar statik önleyici ekipman vardır.

Elektrostatikte Alınması Gereken Önlemler

Topraklamayı sağlamak için personel çalışma alanı içerisine girerken;

bileklik veya topuk bandı, eldiven veya parmaklık takmalı ve düzenli olarak esd önlük giyilmelidir. Silikon içeren temizleyiciler kullanılmamalıdır. ESD örtüleri temizlemek için; statik enerji tüketen ve solüsyon içeren ESD’ li temizleyiciler kullanılmalıdır.

Antistatik özelliğe sahip ahşap ve kumaşlardan üretilen mobilyalar kullanılmalıdır. esd sandalye, esd masa tercih edilmelidir. Ayrıca kullanılacak ürünlerin test, depolama, yükleme yenileme, bakım ve tamir konuları için detaylı bir çalışma gerekir. Elektrostatik filtre konulmalıdır. Bu filtreler havadaki koku, is, duman, yağ, toz gibi partikülleri emilmesi  sağlar. Ayrıca  elektrostatik filtreler işletmelerin dışarıya saldıkları kirli, kötü kokulu ve yağlı havayı da temizler.

Elektrostatik Soruları

Soru: 

Şekildeki yalıtkan saplı özdeş ve iletken K, L, M kürelerinin elektrik yükleri sırasıyla q_K, +Q ve 0 (sıfır) dır. M küresi K ye dokundurulup ayrıldıktan sonra, L ye dokundurulup ayrıldığında, M nin yükü yine sıfır oluyor.

Buna göre, q_K neye eşittir?

Çözüm:

Küreler özdeş olduğundan nötr M küresi K küresine dokundurulduğunda K küresinin yükü iki küre arasında eşit şekilde paylaşılır. Yani M küresi K küresine dokundurulduğunda son yükleri;