Elektrik Yükü, Elektrik Alanı

 

Bir bölgede elektrik alanın kaynağı  elektrik yüküdür. Elektron, proton gibi parçacıklar somuttur, yani fiziksel olarak vardır. ancak onların taşıdığı yük, tıpkı kütle gibi bir özelliktir. Elektrik yükü, elektron ve proton gibi parçacıkların sahip olduğu bir özelliktir. Şeker → somut madde. Tatlılık → özellik.  Elektrik yükü = tatlılık gibidir.  Elektron, somut fiziksel bir parçacıktır. Üzerindeki –1.6×10⁻¹⁹ C yük ise bir özelliktir.

Yükün bu özelliği, parçacığın çevresiyle etkileşime girmesine neden olur. Her yük çevresinde elektrik alan oluşturur. Bu, her kütlenin yerçekimi alanı oluşturması gibi doğanın değişmez kuralıdır. İnsan küçük yerçekimi alanı oluşturur ve hissedilmez ancak gezegenler gibi kütlesi büyük cisimler büyük yerçekimi alanı oluşturur. Aynı şekilde bir elektron küçük elektrik alanı, yüklü bir metal levha büyük elektrik alan üretir.

Elektrik alan, yükün boşluğun yapısını “gerginleştirmesi” gibi düşünülebilir. Bu gerilme, yakındaki diğer yüklere kuvvet uygular.

Elektrik alan birim yükün üzerine etkiyen kuvvettir.

Alan, yükten doğar ve onun çevresine yayılır.
Artı yükten dışarı doğru, eksi yükte içeri doğru yönelir.

Eğer net yük yoksa, elektrik alanın kaynağı da yoktur. Nötr bir madde dışarıdan bakıldığında elektrik alan üretmez. Bir odada 5 kişi bir ipi sağa, 5 kişi sola çekiyorsa, toplamda ip kıpırdamaz. Güçler birbirini iptal eder. Benzer şekilde elektronların oluşturduğu alan içeri doğru, protonların alanı dışarı doğru yönelmiştir. Bu iki alan tamamen dengelenir. 

Saç tarandığında saç telleri birbirini iter. Çünkü saç üzerinde negatif yük birikmiştir ve saç telleri aynı yükleri taşıdığı için birbirini iter. Elektrik alanın kaynağı yalnızca yük yoğunluğudur, maddenin cinsi değildir. Tamamen nötr bir madde uzaktan bakıldığında elektrik alan üretmez.

Fakat atom seviyesine indiğimizde çekirdek pozitif yüklü elektron negatif yüklüdür. Bu yük dağılımı lokal elektrik alanlar üretir. Ancak atom dış dünyaya karşı bir bütün olarak nötr olduğu için bu lokal alanlar birbirini iptal eder. Bu yüzden su, tahta, plastik, metal (nötr durumda), insan vücudu gibi maddeler doğal hallerinde elektrik alan üretmez.

Yük olmadan da elektrik alan oluşabilir. Değişken manyetik alan elektrik alan oluşturabilir. Zamanla değişen manyetik akıdan doğar (Maxwell yasası). Bu alan statik elektrik alan değildir.

Statik yüklü nesne, plazma (iyonize gaz), yüklü metal yüzeyi elektrik alan oluşturur. Sadece net elektrik yükü taşıyan maddeler elektrik alan oluşturur. Nötr maddeler, içlerindeki yükler birbirini iptal ettiği için elektrik alan üretmez.

Özetle, yük varsa elektrik alanın kaynağı vardır. Yani yük, alan oluşturur. bu bir tanım değil; deneysel bir gerçeklik ve doğa yasasıdır. Bir taş suya düştüğünde  dalga oluşturur ve yüklü bir parçacık da uzayın elektriksel özelliklerinde bir değişim (alan) oluşturur. Bu değişim, başka yüklerin nasıl davranacağını belirler. 

Elektrik alan sadece “var olmakla” kalmaz; alana giren başka yükler üzerinde kuvvet uygular. F=qE Coulomb kuvvetine göre bir yük (q), başka bir yükün oluşturduğu alan (E) içinde kuvvete uğrar. Su dalgasındaki bir yaprak gibi: Yaprak = ikinci yük. Su dalgası = elektrik alan. Dalgalar yaprağı iter, çeker, sallandırır. Alan da yükleri iter veya çeker. Bir yükün çevresinde elektrik alan olması demek, yakınına başka bir yük geldiğinde ona kuvvet uygulayabilmesi demektir.