• Sonuç bulunamadı

FARADAY KAFESİ: SAĞANAK YAĞMURLU HAVADA YILDIRIMDAN KORUNMAK İÇİN NE YAPABİLİRİZ?

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "FARADAY KAFESİ: SAĞANAK YAĞMURLU HAVADA YILDIRIMDAN KORUNMAK İÇİN NE YAPABİLİRİZ?"

Copied!
4
0
0

Yükleniyor.... (view fulltext now)

Tam metin

(1)

FARADAY KAFESI:

SAĞANAK YAĞMURLU HAVADA

YILDIRIMDAN KORUNMAK IÇIN

NE YAPABILIRIZ?

ÖZET: “Faraday kafesi: elektriksel olarak iletken metalden ya-pılmış veya iletken teller ile ağ şeklinde örülmüş olup iç hacmi elektrik alanlardan koruyan bir kapalı sınırlı kutu sistemidir. Bu kafes ile elektrik alanın hem içeriye girmesi hem de dışarıya çıkması engellenebilmektedir. Fizik biliminden biraz faydalanmak istersek içinde bulunduğumuz araba metal malzeme içeriği ile ideal bir Faraday kafesidir ve açık alanda yıldı-rım çarpmalarına karşı güvenli bir hacim oluşturur. Arabayı terk ederek bir ağaç altına sığınmak en son tercih edilecek yollardan birisidir. Yürüyüş yaparken sağanak yağışa açık alanda yakalandıysanız ve kapalı bir alan bulamadıysanız yere çömelip toprak ile ayaklarınız dışında temas etme-den yüzey alanınızı küçültecek şekilde cenin pozisyonu alıp yağmurun dinmesini beklemeniz önerilir. Faraday’ın bize örnek olacak yaşamından, bilimin izinden gidildiğinde başarılı olunmaması için hiçbir sebebin ol-madığı gerçeğini görüyor ve anlıyoruz. Einstein’ın çalışma odasının duva-rına fotoğrafını astığı bu bilim adamı, Londra’nın varoşlarından bilimin öncüleri arasına yükselebilmesiyle gelecek nesillere hiçbir zaman kaybol-maması gereken azim ve kararlılık bıraktı.”

ANAHTAR KELİMELER: Faraday Kafesi, yıldırım, elektrik, bi-lim, etki, dinamo.

ABSTRACT: “Faraday cage: Made of metal or electrically con-ductive wires and the concon-ductive network is built in the form of a closed box that protects the electric field from the inner volume limited system. With the emergence of the electric field both inside and outside this cage can be prevented. If we want to take advantage of some of the Science of Physics we were in the car and outdoor area with ideal content material of a Faraday cage is a metal that is secured against lightning strikes and cre-ates a volume. Left the car and preferred to take shelter under a tree is one of the ways latest. Rain caught in the open while hiking if you have if you cannot find an enclosed area and squatted on the floor, without contact with the earth outside of your feet to reduce your surface area in the fetal position and get out of the rain, we recommend that you wait. Faraday’s life will be an example for us, when travelling in the footsteps of Science, see the fact that there’s no reason not to be successful, and we understand that. Einstein’s study hung a picture on the wall of the scientist, of Science and its ability to rise from the suburbs of London among the pioneers perseverance and determination that future generations should never be lost and he left.”

KEYWORDS: Faraday cage, lightning, electricity, science, impa-ct, dynamo.

FARADAY CAGE: WHAT CAN I DO TO KEEP THE LIGHTNING OUT IN TORRENTIAL RAIN?

(2)

Günümüzde ani yağışlar çok gö-rülmeye başladı. Sağanak yağış altında uzun yolda seyahat ettiğimizi düşülim. Kendimizi korumaya almak için ne-ler yapılabilir? Öncelikle açık alanda her taraf ıslak ve hava da su damlacıkları ile kısmen iletken hale geldiğinden araç dı-şında olmak, içinde olmaktan daha tehli-keli bir durumdur. Fizik biliminden biraz faydalanmak istersek içinde bulundu-ğumuz araba metal malzeme içeriği ile ideal bir Faraday kafesidir ve açık alanda yıldırım çarpmalarına karşı güvenli bir hacim oluşturur. Arabayı terk ederek bir ağaç altına sığınmak en son tercih edile-cek yollardan birisidir. Yürüyüş yaparken sağanak yağışa açık alanda yakalandıy-sanız ve kapalı bir alan bulamadıyyakalandıy-sanız yere çömelip toprak ile ayaklarınız dı-şında temas etmeden yüzey alanınızı küçültecek şekilde cenin pozisyonu alıp yağmurun dinmesini beklemeniz öneri-lir.

Diğer taraftan Faraday kafesi sa-hip olunması zor olan bir şey de değildir. Uçak yolculuğu sırasında telefonunuzu “uçak modu” kullanmadan Faraday ka-fesi sayesinde ulaşılamaz hale getirebi-lirsiniz. Bu işlem için bir alüminyum fol-yoyu yalnızca telefonunuzu içine alarak delik kalmayacak şekilde çevreleyebile-cek kadar olması yeterli olacaktır.

Peki, pratikte Faraday kafesine ne derece ihtiyacımız var? Faraday ka-fesi ve onun dayandığı fizik prensipleri olmasaydı binalarımızı yıldırım düşme-lerinden korumak için oturup başka bir çözüm düşünmemiz gerekecekti Buna karşın eğer Faraday kafesimiz olmasaydı iyi şeyler de olacaktı; arabalardaki radyo antenlerini arabanın dışına koymak zo-runda kalmayacaktık!

Araba radyosunun antenini arabanın üstüne koymak ile evdeki radyonun antenini çatıya koymak benzer özellik-te uygulamalardır. Ama her ne olursa olsun fiziğin tüm evrene hükmeden ku-rallarından kaçmak mümkün değildir. Yirminci yüzyılın mühendislik harikası olsanız da fizik size sınır çizgisini hatır-latır. Başka bir soru şöyle olabilir: Cep telefonlarının arabaların içinde rahat-lıkla kullanabilmemiz nasıl açıklanır? Bazı asansörlerde telefon çekmez iken diğer bir asansörde telefon konuşması yapılamaması da başka bir soru olarak karşımıza gelebilir. Radyolar da, cep te-lefonları da elektromanyetik dalgalarla çalışırlar ve eğer Faraday kafesine elekt-romanyetik dalgalar giremiyorsa cep telefonlarının da çalışmamasını bekler-siniz. Böyle olmamasının sebebi Faraday kafesimizin gözenekli olmasıdır. Bildiği-niz gibi araba gövdesinin tamamı me-talden oluşmadığından metalin yüze-yindeki boşluklar vardır ve pratik olarak

bu boşluklar Faraday kafesinin gücünü düşürür. Dolayısıyla kafes, güçlü ve zayıf elektromanyetik dalgalar ile gelen elekt-romanyetik dalganın gücüne göre tepki vermek zorunda kalır. Radyo dalgaları düşük enerjili olduğundan onların içe-riye girmesine karşı koyabilir fakat cep telefonlarının çalıştığı yüksek enerjili elektromanyetik dalgaların içeriye gir-mesi karşısında kafesin yapacak hiçbir şeyi yoktur. Bu yüksek enerjili elektro-manyetik dalgalar çok yüksek frekanslı-dır ve dalgaboyları Faraday kafesinizin sahip olduğu gözeneklerle karşılaştırı-lamayacak kadar küçüktür. Dolayısıyla cep telefonu sinyalleri araba gövdesinin metal olmayan boşluklarından girip çı-kabilir. Peki, bir Faraday kafesiyle cep te-lefonu sinyallerini durdurabilmek müm-kün müdür? Elbette mümmüm-kündür. Eğer elektromanyetik dalgalara karşı güçlü bir Faraday kafesine sahip olmak istiyor-sanız kafesinizdeki gözenekleri müm-kün olduğu kadar küçültmeniz gereke-cektir. En kesin çözüm yüzeyinde hiçbir boşluk bulunmayan sürekli bir iletken malzeme kullanmaktır.

Bunun için cep telefonu sinyal-lerini durdurabilmek için bir alüminyum folyo yeterli olacaktır. Cep telefonunuzu alüminyum folyoya telefonunuzun bu-lunduğu hacmi dikkatlice sarıp boşluk olmamasına özen gösterdiyseniz telefo-nunuza ulaşamayacaksınız.

(3)

Çünkü alüminyum folyo bir Faraday kafesi görevi görüp içerisindeki hacme elektromanyetik dalgaların girmesine izin vermeyecektir.

Faraday Kafesi nedir?

Faraday kafesi elektriksel olarak iletken metalden yapılmış veya iletken teller ile ağ şeklinde örülmüş olup iç hacmi elektrik alanlardan koruyan bir kapalı sınırlı kutu sistemidir. Bu kafes ile elektrik alanın hem içeriye girmesi hem de dışarıya çıkması engellenebilmek-tedir. Adını 19. Yüzyılda(1836) yaşamış İngiliz fizik - kimya alimi Michael Fara-day’dan alan “Faraday Kafesi” çalışma prensibi basit elektrostatik kurallara da-yanmaktadır. Faraday kafesi çevrelediği hacmi, bu hacim dışında oluşan elektrik alan değişimlerine karşı hiçbir güç har-camaksızın korur. Oturduğumuz bina-larda, kullandığımız asansörlerde ve taşıtlarımızda aslında farkında olmadı-ğımız doğal Faraday kafesleri oluşturu-ruz. Dışarıda meydana gelen elektriksel alan değişimlere karşı binaları korurken elektrik akımlarına karşı da oluşturulan topraklama sistemi ile binadaki canlıları ve malzemeyi koruması kafesin çok fay-dalandığımız önemli özelliklerindendir. Sistemin koruyuculuğunun tam olması için toprak ile doğrudan temas etmesi

gerekmektedir. Topraklama kalitesi ve ağ gözü sıklığı korumayı arttırır. Metal ağ sıklığı arttırılırsa dışarıdaki elektromanyetik dalgaların boşluklardan içeriye girmesi güçleşeceğinden geçirmez-lik oranı artacaktır. Geniş ağ gözleri ise daha uzun dal-ga boylu, diğer bir ifade ile daha düşük frekanslı radyo dalgalarına karşı geçirmez-lik sağlar. Kapalı mekânlarda bazı noktalarda cep telefonu çekmiyor ise o noktalarda Faraday kafesi oluşmuş ol-duğunu bu yazıyı okuduktan sonra düşünmeniz müm-kündür. Kafesin iyi toprak-lanmış olması bu durumların geçerliliğini arttırır. Yıldırı-mın yapıya zarar vermeden toprağa iletilmesinde Para-toner sistemleri de demir aksamı ile doğal Faraday kafesi oluş-turulmuş yapıların ani yüksek voltajlı akımlardan korunma yollarından birisi olarak zorunlu olarak kullanılmaktadır.

Faraday kafesinin ne olduğu, ne-relerde kullanıldığı ve farklılıklarını an-ladıktan sonra olayın arkasındaki fiziği incelemeye hazırız. Tam olarak ne olu-yor da bu metal kapalı kutular elektrik alanları perdeleyebiliyorlar?

Faraday Kafesi Çalışma Prensibi Yüksüz bir iletken malzeme için-de çok sayıda serbest elektron bulunur. Bu malzemenin yanına artı elektrik yükü koyulursa iletkendeki serbest elektron-lar artı yükün bulunduğu tarafa yöne-lecektir. Bu işlemi genel bir dış elektrik alanda yeniden incelemenin noktasal bir yükle incelemekten farkı yoktur. Ne de olsa noktasal yükler de çevrelerinde bir elektrik alan oluştururlar ve elektrik-sel etkileşimlerini bu sayede gerçekleş-tirirler. İletken maddenin içerisinde bir hacim oluşturulursa bu durum iletkenin hiçbir özelliğini değiştirmez ve dış elekt-rik alan içerisindeki iletkende de yükler yeniden şekillenir. Elektrik alan yüksek potansiyelden düşük potansiyele doğru olduğundan artıdan eksiye doğru kabul edilebilir. Dış elektrik alanın, büyüklüğü

ölçüsünde şekillendirdiği yüzey yükleri,

iletkenin içinde, dış elektrik alanla aynı büyüklükte fakat zıt yönlü bir elektrik alan oluştururlar. Aslında Faraday

kafe-sinin çalışma prensibini özetleyen sihirli cümle tam olarak budur! Bu durumda

iletkenin içinde net elektrik alan sıfırdır!

İşte pratikte çok faydalı ve gün-lük yaşantımızda farkında olmadan sıkça karşılaştığımız Faraday kafesinin ardındaki fizik budur. İletken hacim için-de olduğunuz ve dışına temas etmedi-ğiniz sürece dışarıdaki binlerce volt sizi ilgilendirmeyecektir. Fizik çalışıyor ona güvenebilirsiniz!

Faraday’ın yaşamı:

Faraday bilim adamlarının baş-larda birbirlerinden bağımsız olduğu düşünülen elektrik ve manyetizmanın aslında çok derin bir akrabalık ilişkisi içinde olduğunu Orsted’den sonra orta-ya koymuş ve bu akrabalığa bir de isim takmıştı: “Elektromanyetizma”. Daha sonra doğanın temel dört kuvvetinden biri olduğu anlaşılan elektromanyetiz-ma alanında Faraday’ın keşfini elektromanyetiz-mateelektromanyetiz-ma- matema-tiksel forma oturtan Maxwell son sözü söylemiş ve fizikte Newton’un ardından ikinci büyük birleşmeyi gerçekleştiren isim olmuştur.

Tüm bu keşiflere imza atarken maddenin yapıtaşı henüz bilinmediğin-den elektriğin ne olduğu tam olarak an-laşılamamıştı. Faraday önemli bir buluşu gerçekleştirdi ve yeni bir elektrik kuramı oluşturdu. 1839’da geliştirdiği bu kura-ma göre iletken ve yalıtkan kura-maddeleri tanımladı. Bu kurama göre, elektriğin madde içerisinde gerilmelere yol açacak parçacıkları kopararak yol aldığını ve bu gerilmeler birbiri ardından sürecek şe-kilde bir periyodikliği oluşturabiliyorsa elektriği taşıyan maddeye iletken, par-çacıkların kopabilmesi için çok yüksek gerilmelere ihtiyaç duyulan maddelere de yalıtkan tanımlarını yaptı.

Michael Faraday’ın yaşamı, bir-takım yetersizliklerin, sıkıntıların, azimle, kararlılıkla ve arzuyla alt edilebileceği-nin kuşkuya yer bırakmayan bir ispatını yapar. Bu sebepten Faraday, yaşamın ekonomik ve sosyal yapısı gereği bir-takım imkanlara erişme olanağı bulun-mayan gençler için büyük ve heyecan uyandıran bir örnektir. Bir bilim adamı için olmazsa olmaz olan ve

(4)

bilimsel çalışmaların sabır ve heyecanla sürdürebilmesi için yegâne besin kayna-ğı olan merak duygusunun Faraday’ın başarısının arkasındaki sırdır. Ancak yine de onun fiziğin gelişimine olan katkıla-rı incelendiğinde, okuma-yazma ve son derece yüzeysel aritmetik dışında bir eğitimi olmayan yoksul bir gencin bu işi nasıl başardığı konusu, insanda hayret uyandıran önemli bir başarı hikayesini içinde barındırır.

Faraday, fizikte ikinci büyük bir-leşme olarak bilinen Maxwell’in mate-matiksel kesinliğe oturtarak son şeklini verdiği elektromanyetik kuramın olu-şumunda büyük rol üstlenmiş bir de-neysel fizikçidir. Onun buluş ve keşifleri insanoğlunun modern yaşam koşulla-rının oluşmasını doğrudan etkilemiş ve bu yaşama pratik, hala kullanılmakta olan ürünler sunmuştur. Bugün metal sanayiinin önemli bir adımını oluşturan elektroliz işlemini tanımlayan ve ilkeleş-tiren, günümüzde elektrik motorlarının çalışma prensibiyle çalışan bir prototip geliştiren, maddenin bileşenlerine ayrıl-masının akımla doğru orantılı olduğunu göstermesiyle elektrik sayaçlarının ge-liştirilmesini sağlayan ve buluşlarının ta-mamının deneysel sonuçlara dayandığı Faraday, maden ocaklarında kullanılan Davy lambasının geliştirilmesinde de çalışmalarda bulunmuştur.

Düzgün bir eğitim alamayan ve matematik bilgisinden yoksun olan Faraday’ın bilim dünyasına katkıları bir hayli fazladır. Bu katkılardan bazılarının günlük yaşamda ne işe yarayacağı ko-nusu, çalışmalarını izleyenler tarafından o zamanlar anlaşılamadı. Çünkü Faraday elektrik keşiflerini yaptığında, sonradan meslektaşı olacak olan fizik alanında ünlü bilim adamı Nikola Tesla’nın elekt-riği pratik bir forma sokarak dağıtımını kolaylaştırıp günlük yaşamda kullanıla-bilecek hale getirmesine yaklaşık altmış sene vardı. Dolayısıyla halk, elektriğe, yalnızca bilim adamlarının üzerinde uğ-raştığı gizemli bir güç olarak bakmaktan öteye gidemiyordu. Dönemin İngiltere Başbakanı Gladstone dinamoyu keşfi üzerine Faraday’a bunun ne işe yara-yabileceğini sorduğunda Faraday’ın bu soruyu esprili bir uslupla; ‘Bilmiyorum, ama hükümetinizin bir gün ondan vergi alabileceğini söyleyebilirim’ diye

yanıtlayarak elektriğin geleceği hakkında doğru fikirlere sahip olduğunu geçen zaman gösterdi. Bugün elektriğin, elektron tutu-culuğu zayıf olan maddeler yani iletkenlerce iletildiğini ve elekt-riksel iletimin atomlardan kopan son yörünge elektronlarından kaynaklandığını biliyoruz.

Faraday bilimsel kariyeri boyunca bilimin halka anlatılma-sı gerektiği görüşünü her zaman savundu. Bu düşüncenin bir ge-reği olarak 1838 yılında bugünkü Nobel ödülüne eşdeğer sayıla-bilecek Cobley Madalyasını aldı. Bunun yanında Royal Society’nin soyluluk unvanını ve başkanlık makamını reddetti.

Einstein’ın çalışma odası-nın duvarına fotoğrafını astığı bu

bilim adamı, Londra’nın varoşlarından bilimin öncüleri arasına yükselebilme-siyle gelecek nesillere hiçbir zaman kay-bolmaması gereken azim ve kararlılık bıraktı. Bilimde ortaya koyduğu keşif-ler bir yana, en önemlisi, nerede, hangi yetersizlikler içinde doğulursa doğul-sun hedefleri ve idealleri uğruna kararlı adımlarla yürüyen bir kişinin başarıya ulaşabileceğinin bir ispatını

yap-mış oldu.

Faraday’ın bize örnek ola-cak yaşamından, bilimin izinden gidildiğinde başarılı olunmaması için hiçbir sebebin olmadığı ger-çeğini görüyor ve anlıyoruz. Fizik dünyası, onun azim ve kararlılığı-nı, elektromanyetik kuramına çok önemli katkılarını ve günümüzde halen sayısız alanda uygulanan keşiflerinin değerini hiçbir zaman unutmayacak, onun ilerlediği yolu daha da ileriye taşıyabilmek için her zaman var gücüyle gayret göstermeye devam edecektir. Kaynaklar

• Micheal Guillen – Tübitak Popü-ler Bilim Kitapları, Dünyayı De-ğiştiren Beş Denklem.

• PBS NOVA Einstein’s Big İdea 2005

http://www.phy.pmf.unizg.hr/~-dpaar/fizicari/xfaraday.html • Howe, M. Genius Explained,

1999. Cambridge

• Kav, B. Dahiler Küçükken -1-, http:// www.acikbilim.com/2013/09/dosya-lar/dahiler-kucukken-1.html

• Williams, L. P. Michael Faraday, 1965. Londra

• The Scientific Papers of James Clerk Maxwell Volume 1, 2003. Dover

Referanslar

Benzer Belgeler

Nasıl da kapanıyor uçurumlar içinde Nasıl da uç veriyor kuruyan nar ağacı Nasıl ipeksileşiyor kanatan dikenler Nasıl köprü kuruluyor geçilmez ırmağına Nasıl süt

[r]

sarımdaki manyetik akı da azalır ve dolayısıyla, bu azalmaya karşı koyan bir zıt emk oluşur. Çerçeveden geçen manyetik akı I akımıyla orantılı yazılır: Φ = L I H

For the reason, however, connected to the evolution of the waves, we shall express the solution in a different no- tation that is more appropriate to the initial-value prob- lem for

This is based on the reflection (collision) of a linearly polarized electromagnetic shock wave from (with) a cross polarized impulsive and shock gravitational waves in accordance

Gerek olumsuz hâl ve davranışları betimlemek gerekse de kıymet ifade etmek, zorluğa dikkat çekmek amacıyla taşın pek çok bağlamda farklı kullanım- lara konu

Eğer yunuslar Ukrayna'ya iade edilirse veya edildiyse (genel olarak yunus trafik ve ticaretinde şeffaflık çok az olduğundan bu bilgiler ancak duyumlar yoluyla elde

 Bir cismin üzerinde artı yük fazlalığı var ise pozitif yüklü cisim, eksi yük fazlalığı var ise negatif yüklü cisim, pozitif yük sayısı negative yük sayısına eşit ise