Yeryüzündeki bütün maddeler, atomlar dan oluşmuştur.
Atom ise ortada bir çekirdek ve bunun etrafındaki değişik yörüngelerde hareket eden elektronlardan oluşmaktadır.
Elektronlar, negatif elektrik yüküne sahiptirler.
Bir etkime yolu ile atomdan ayrılan elektronların bir devre içerisindeki hareketi, elektrik akımını oluşturur.
Elektronların her madde içerisindeki hareketi aynı değildir.
Elektriğin farklı maddeler yardımıyla bir noktadan, başka bir noktaya taşınması olayına elektriksel iletkenlik denir.
Benzer şekilde elektriğin taşınmasının engellenmesi olayına da elektriksel yalıtkanlık denir.
Bilim insanları maddeleri; iletkenler ve yalıtkanlar şeklinde sınıflandırmışlardır. Bu sınıflandırmaya göre elektriği ileten maddelere iletken maddeler, elektriği iletmeyen maddelere ise yalıtkan maddeler denilmektedir.
Yalıtkan Maddeler
Atomlarının son yörüngelerinde beş ve daha fazla elektron bulunduran maddelere yalıtkan denir.
Elektrik akımını iletemeyen maddelere yalıtkan maddeler denir
Elektrik yüklerinin yani elektronların (elektrik enerjisinin) üzerinden serbestçe akamadığı (geçemediği) maddelere yalıtkan maddeler denir.
Plastik, cam, tahta, hava, porselen, kauçuk, silgi, kâğıt, saf su, alkol, şekerli su, ebonit, mika, teflon, bakalit yalıtkan maddelerdir.
Yalıtkan maddeler elektriklenebilir yani üzerinde elektrik yükleri birikir. Yalıtkan maddelerin üzerinde biriken elektrik yükleri yani elektronlar belli bir bölgede kalır (birikir ve akamaz) ve (madde üzerine) dağılmaz. Elektrik yüklerinin dağılmamasının sebebi, yalıtkan maddeyi oluşturan atomların, elektrik yüklerini yani elektronları çok güçlü bir şekilde çekmesidir. (Yalıtkan maddelerin direnci büyük olduğu için elektrik yükleri akamaz).
Katı Yalıtkan Maddeler
- Pamuk
- Seramik
- Tahta
- Elyaf
- Strafor
- Cam
- Cam yünü
- Plastik
- Taş yünü
- Kağıt
Sıvı Yalıtkan Maddeler
- Şekerli şu
- Kolonya
- Saf su
- Zeytinyağı
- Alkollü su
Gaz Yalıtkan Maddeler
- Hava ( Havanın içindeki toz, kömür, nem gibi maddeler iletkenliğini artırır )
- Nitrojen, carbon-dioksit, vakum, freon ve sülfür-hexaaflorid
İletken Maddeler
Atomlarının son yörüngelerinde üç ya da daha az elektron bulunduran atomlardan oluşan maddelere iletken denir.
Elektrik akımını iletebilen maddelere iletken maddeler denir
Elektrik yüklerinin yani elektronların (elektrik enerjisinin) üzerinden serbestçe akabildiği (geçebildiği) maddelere iletken maddeler denir.
Metaller (altın, gümüş, bakır, demir, çinko, alüminyum), çivi, alüminyum folyo, tuzlu su, asitli su, sirke (bazlı su, insan vücudu) iletken maddelerdir.
İletken maddeler de yalıtkan maddeler gibi (sürtünme, dokunma ve etki yoluyla) elektriklenebilir yani üzerinde elektrik yükleri birikir. Fakat iletken maddelerin üzerinde biriken elektrik yükleri yani elektronlar belli bir bölgede kalmayıp iletken madde üzerine dağılırlar. Elektrik yüklerinin dağılmasının sebebi, iletken maddeyi oluşturan atomların, elektrik yüklerinin yani elektronların geçişine izin vermesidir yani elektronları güçlü bir şekilde çekememesidir. (İletken maddelerin direnci küçük olduğu için elektrik yükleri akabilir).
Katı iletken Maddeler
- Demir vida
- Alüminyum folyo
- Altın bilezik
- Islak tahta
- Toprak
- Bakır tel
- Metal kaşık
- Kurşun kalem ucu
- Madeni para
Not: Tüm metaller elektriği iletirler.
Kalem ucu olarak bilinen madde kömürden elde edilir. İletkendir.
Sıvı iletken Maddeler
- Tuzlu su
- Limonlu Su
- Sirkeli su
- Sirke
- Turşu suyu
- Musluk suyu
- İçme suyu
Gaz iletken Maddeler
Floresan lambalarda kullanılan Argon gazı
Neon gazı içeren bir tüpte düşük basınç altında oluşturulan elektrik dolaşımı, parlak turuncu bir ışığın salınmasına neden olur
Sonuç : İletken maddeler
- Elektrik akımını iyi iletirler.
- Atomların dış yörüngesindeki elektronlar atoma zayıf olarak bağlıdır. Isı, ışık ve elektriksel etki altında kolaylıkla atomdan ayrılırlar.
- Dış yörüngedeki elektronlara Valans Elektron denir.
- Metaller, bazı sıvı ve gazlar iletken olarak kullanılır.
- Metaller, sıvı ve gazlara göre daha iyi iletkendir.
- Metaller de, iyi iletken ve kötü iletken olarak kendi aralarında gruplara ayrılır.
- Atomları 1 valans elektronlu olan metaller, iyi iletkendir. Buna örnek olarak, altın, gümüş, bakır gösterilebilir.
- Bakır tam saf olarak elde edilmediğinden, altın ve gümüşe göre biraz daha kötü iletken olmasına rağmen, ucuz ve bol olduğundan, en çok kullanılan metaldir.
- Atomlarında 2 ve 3 valans elektronu olan demir (2 dış elektronlu) ve alüminyum (3 dış elektronlu) iyi birer iletken olmamasına rağmen, ucuz ve bol olduğu için geçmiş yıllarda kablo olarak kullanılmıştır.
Yarı İletken Maddeler
Atomlarının son yörüngelerinde dört (4) elektron bulunduran atomlardan oluşan maddelere yarı iletken denir.
Elektrik yüklerinin yani elektronların (elektrik enerjisinin), yalıtkanlardan daha fazla, iletkenlerden daha az geçebildiği maddelere yarı iletken maddeler denir.
(Elektrik akımını yalıtkanlardan fazla, iletkenlerden daha az iletebilen maddelere yarı iletken maddeler denir).
Silisyum, germanyum, karbon (kömür), bakır oksit yarı iletken maddelerdir.
Süper İletken Maddeler
Elektrik yüklerinin yani elektronların, iletkenlere göre üzerinden daha kolay akabildiği maddelere süper iletken maddeler denir.
(Elektrik akımını, sıcaklık azaldıkça dirençleri küçüldüğü için daha iyi iletebilen maddelere süper iletken maddeler denir).
Altın, gümüş, bakır, platin, düşük sıcaklıkta süper iletken maddelerdir.
İletken ve yalıtkanların iletkenlik ve yalıtkanlık dereceleri birbirinden farklıdır
Örneğin, gümüş bakıra, bakır da alüminyuma göre daha iyi bir iletkendir. Yalıtkanlarda da benzer bir durum söz konusudur. Gerçekte bilimsel olarak tümüyle yalıtkan bir maddeden söz etmek de doğru değildir. Çünkü yalıtkanlar da kısmen iletkenlik özelliğine sahiptir. Ancak yalıtkanlardaki bu özellik, iletkenlere göre çok daha azdır. Bununla birlikte, yalıtkanlar belirli şartlar altında iletken özelliği gösterebilmektedir.
- Yağ, yalıtkan bir sıvı iken yüksek elektrik enerjisiyle birlikte iletkenlik özelliği kazanmaktadır. Bu durum diğer yalıtkan sıvılar için de geçerlidir.
- Benzer şekilde, kuru hava, yalıtkan özellik gösteren gazlara iyi bir örnektir. Ancak normalde yalıtkan özelliğe sahip olan hava, yıldırım ve şimşek gibi doğa olaylarında iletkenlik özelliği kazanmaktadır. Şimşek bulutlar arasında, yıldırım ise gökyüzü ile yeryüzü arasında gerçekleşen elektrik boşalmasıdır.
- Ortamda bulunan nem miktarı da havanın iletkenliğinde etkili olmaktadır. Benzer şekilde, kuru tahta yalıtkan iken suyla temas ettiğinde iletken özelliği kazanabilmektedir. Saf su normalde yalıtkan olmasına rağmen, çeşme ya da musluk suları içerdikleri çeşitli maddeler sayesinde iletken olabilmektedir. Bu nedenle ıslak ortamlarda elektrikli araçları kullanırken çok dikkatli olmalıyız.
- Aydınlanmada kullanılan floresan lambaları ve ışıklı reklam panolarında kullanılan lambaların içinde iletken hâle getirilmiş gazlar bulunur.
İletken ve Yalıtkan Maddeler Nerelerde Kullanılır?
Maddelerin iletkenlik ve yalıtkanlık özellikleri günlük hayatımızda çeşitli amaçlar için kullanılır ve yaşamımızı kolaylaştırır. Elektrikli araç ve gereçler ihtiyaç duydukları elektriği kullanabilmeleri için bazı parçaları iletken maddelerden yapılmaktadır. Elektriğin kontrol edilebilmesi ve zarar vermemesi için ise bu cihazların birçok parçalarında yalıtkan maddeler kullanılmaktadır.
Elektrikli araç-gereçlerin ihtiyaç duyduğu elektriği kullanabilmesi için Bazı parçalarının iletken maddelerden yapılmış olması gerekir. Elektriğin kontrol edilmesi ve zarar vermemesi için ise elektrikli araçların birçok parçasında yalıtkan maddeler kullanılmaktadır. Elektrikli araç ve gereçlerde yalıtkan madde olarak genellikle plastik ve cam gibi maddeler kullanılır.
NOT :
1- Elektrik tellerinin bakırdan yapılmasının nedeni ucuz ve bol miktarda olmasıdır.
2- Elektrik tellerinin üzerinin yalıtkan maddelerle kaplanmasının nedeni hem ısı kaybını önlemek hem de zararlı etkisini yok etmek içindir.
3- Plastik saplı tornavidanın demir kısmı elektriklenebilir ve elektrik yükleri demir kısımda kalabilir. Bunun nedeni, demir kısımda biriken elektrik yüklerinin yalıtkan olan plastik saptan vücuda geçemeyip, vücuttan da toprağa aktarılamamasıdır.
Çıplak elle tutulan demir çivi elektriklenemez. Bunun nedeni de demir üzerinde biriken elektrik yüklerinin vücuda geçmesi, vücuttan da toprağa akmasıdır.
