Elektrostatik Nedir

Elektrostatik

Elektrostatik nedir?

Elektrostatik;

duran veya çok yavaş hareket eden elektrik yüklerini inceleyen bilim dalıdır. Durgun haldeki elektrik yüklerinin aralarındaki etkileşme kuvvetlerini ve elektrikle yüklü cisimlerin denge durumlarını inceleyen fiziğin dalına elektrostatik denir. Durgun haldeki elektrik yüklerini inceleyen fiziğin dalına elektrostatik denir.

Elektrostatik elektrik yüklerinin bir birine kuvvet uygulamasından doğar ve Coulomb yasası ve  Gauss   yasası ile incelenir. Elektrostatiksel olarak meydana getirilen kuvvet zayıf olarak düşünülse de, hidrojen atomundaki  elektron ile proton arasındaki elektrostatik kuvvet kütle çekim kuvvetinin büyüklük olarak 40 katıdır.

Elektrik yüklerinin kaynağı atomun yapısında bulunan elektron ve proton adlı parçacıklardır. Bir atom ortasında çekirdek ve onun etrafında dolanan elektronlardan meydana gelir. Atom çekirdeği de proton ve nötronlardan meydana gelir. çekirdek içinde bulunan protonların yüküne (+), elektronların yüküne de (–) 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 meydana getirmek gerekir.

Pozitif yüklü cisim:

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

Negatif yüklü cisim: 

Üzerinde (–) yük fazlalığı olan cisimlere negatif yüklü cisim denir. Herhangi bir yolla cisme (–) yük verilirse, (–) yük fazlalığı meydana gelir.

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.

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 orantılı iken, yarıçapı yükler arası uzaklığa eşit olan kürenin yüzey alanı ile ters orantılıdır.

Elektrostatik Yük Boşaltma (ESD –Elektrostatik Deşarj)

Esd nedir? 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 gelmezken, 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.

Esd bilekliklerin bir ucu, toprak hattı ile bağlı iken diğer ucu bileğe takılıdır. Böylece vücuttaki elektrik yükü bilgisayar donanımlarına zarar vermeden toprağa akar. Eğer esd bileklik yoksa bilgisayar parçalarına dokunmadan önce toprakla, zeminle temas hâlindeki bir parçaya Örnek; kalorifere, kapı koluna, duvara dokunabilirsiniz.

Elektrik yükü boşaltma işlemi belirli aralıklarla yapılırsa, hareketlerimiz sırasında üzerimizde birikebilecek elektrik yükünü boşaltmış oluruz.

İnsanlar ortamdaki nem miktarına bağlı olarak bir halının üzerinde yürüyerek 35.000 V elektrostatik gerilim yüklenebilir. Birçok devre elemanı, kompenantlar, devreler, ileri teknoloji ürünleri elektrostatik şarjın aniden değişiminden dolayı onarılamayacak arızalara ve ürünün kalitesinde düşüşlere neden olmaktadır. Statik yük, 3 saniye gibi bir süre içerisinde aniden değil yavaş yavaş boşalmalıdır.

Elektrostatiğin Zararları

ESD’den etkilenen ekipmanlar; elektro-optik cihazlar, hassas film rezistörleri, ince ve kalın film rezistörleri, diyotlar, lazer diyotlar, transistörler, kondansatörler, farklı yarı iletkenler, mikro devreler, hibrid cihazlar, piezoelektrik kristalleri ve hatta daha komplike entegrasyonlu devre cihazları olarak görülebilir.

Elektrostatik Nasıl Önlenir?

Topraklama; elektrik tesislerinde, evlerde, gerilim altında olmayan tüm tesisat kısımlarının, olmayan bölümler ile sıfır iletkenleri ve bunlara bağlı bölümlerin uygun iletkenler ile toprak kitlesi içerisine yerleştirilmiş bir iletken cisme (elektrot) bağlanmasına denir. Topraklama yapıldığı zaman cihaz üzerindeki kaçak akımlar ve statik elektrik toprağa akacak ve canlıların can güvenliği sağlanacak ve cihazların zarar görmesini önleyecektir.

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.

Elektrostatik bir yüzeyin başka bir yüzey ile temas etmesi sonucu yüklerin bir yüzeyde birikmesine yol açar. Yük değişimi yüzeylerin birbirine her temas etmesi ile gerçekleşmesine karşın, yük değişiminin etkisi sadece yüzeylerin en az birinin daha elektrik akımı için daha yüksek bir rezistans değerine sahip olduğunda görülür.

Çünkü yüksek rezistanslı yüzeyden gelecek veya yüzeye girecek yükler kendi etkilerinin görünebilmesi için daha az veya daha çok süre orada kalacaktır. Bu yükler toprağa deşarj olana kadar veya aniden deşarj ile nötr hale gelene kadar yüzeyin üzerinde kalacaktır. Örnek olarak bilinen bir olay olan durgun şok cismin yalıtkan bir yüzeye dokunması ile cismin üzerindeki yüklerin nötrleştirilmesi sonucu meydana gelir.

Vücudumuzda gün içinde farklı nedenlerle (hava, nem, sürtünme, giysilerimiz vs.) statik elektrik birikir. Biriken bu elektrik bazen farkında olmadan bazen de hissederek vücudumuzdan çıkar. Bu çıkış işlemi bir yere temas ettiğimizde meydana gelebilir. Bazen çok şiddetli olduğunu hissederiz çünkü biriken yük miktarı fazladır ve bizi çıkış sırasında aşırı derecede sarsar. Bu çıkış işlemine elektrostatik deşarj denir.

Elektrostatik deşarj (boşalım) işlemi,

herhangi bir elektronik devre üzerine uygulandığında (istemeden) elektriğin miktarına bağlı olarak elektronik devrelere ciddi zararlar verebilir. Bu zararları önlemek için vücudumuzdaki elektriği sürekli atmak için yardımcı araçlar kullanılır. Elektronik ve onarım işi ile uğraşan firmalar ve atölyeler için ESD en gerekli güvenlik önlemlerinden biridir.

Esd kurallarını uygulayarak yeni aldığımız veya mevcut donanımıza gerekli önlem alarak zararı minimuma indirmiş oluruz. Bütün çalışma alanları, hassas ve dikkat çekici ESD sembol ve işaretleri ile korunmuş ve personel alana girmeden önce işaretlemeler yapılarak çalışma alanı ESD den korunmuş olmalıdır.

Yapılan işlemlerde gerekli olan yalıtım ve izolasyon iletkenlerin elektron akışını engellemek içindir. Böylelikle, bir anlamda iyonizasyon sistemi sağlanmış olur. Bu esd ürünler arasında, toprağa bağlı bileklik, esd ayakkabı, esd giysiler, esd araç gereç hatta elektrostatik zeminler ve paspaslara kadar vb gibi bir sürü statik önleyici ekipmandır.

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; çünkü bunun gibi maddeler izolasyonlu tabakanın iletkenliğini veya enerji tüketen (dissipativ) özelliği olan malzemenin düzgün görev yapmasını önler. ESD örtüleri temizlemek için; statik enerji tüketen ve solüsyon içeren ESD’li temizleyiciler kullanılmalıdır.

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