Elektrik Nedir ve Nasıl Keşfedilmiştir?

Günümüzde elektrik olmadan yaşamın sürdürülebilmesi imkansız olarak kabul edilebilir. Elektrik olmadan hayat durma noktasına gelmektedir. Elektrik yaklaşık 2600 yıl öncesinden beri insanlık tarafından bilinse de o zamandan beri aynı şeyi ifade etmemektedir. Antik çağda mitolojik bir güç gibi görülürken, 19. yüzyıldaki buluşlar sayesinde para kazanmanın iyi bir yolu haline gelmiştir. Günümüzde ise elektrik, bilim ve teknolojinin ana kaynağından biridir.

Elektrik Nasıl Keşfedildi?

Binlerce yıl önce keşfedilmiş olan elektrik, insanlar için her dönemde farklı bir şeyi ifade etmiştir. Antik toplumlarda elektrik, daha doğrusu yıldırım, mitolojik düşüncelerin ilham kaynağıdır. Ancak insanlar onu günlük hayatta nasıl kullanılacağını yüzyıllar sonra öğrenmiştir.

6. yüzyıla gelindiğinde Rum filozof ve bilim insanı olan Miletli Thales, kehribarı bezle ovuşturarak kehribarın çekme özelliğine sahip olduğunu gözlemlemiştir. Yani Thales statik elektriğin varlığını keşfetmiştir. Bu yüzden elektrik ve mıknatıs sözcüklerinin kökeni “kehribar” anlamına gelen Yunanca “elektron” sözcüğüdür. 

Daha sonra 1492 yılına gelindiği zaman elektriğin Dünya’nın farklı noktalarında pusulanın içerisinde bulunan iğne açısını farklılaştırdığı Christopher Columbus tarafından gözlemlenmiştir.

1600'lü yıllarda ise De Magnete isimli kitap fizikçi William Gilbert tarafından yazılmıştır. Dünyanın büyük bir mıknatıs olduğu bu kitapta işlenmiştir. Gilbert, araştırmalarında statik elektrik ile manyetizma arasındaki farkları da ortaya koymuştur. Ardından elektrik, bilim insanlarının daha çok ilgisini çekmeye başlamış ve hakkında daha çok araştırma yapılmaya başlanmıştır. 

Stephen Gray adlı bilim insanı çevremizde bulunan maddeleri yalıtkan ve iletken olarak sınıflandırılmasını yapmıştır. Ardından Charles François de Cisternay Du Fay adlı Fransız bilim insanı da pozitif ve negatif olmak üzere iki tip elektriğin varlığını 1733 yılında ispatlamıştır.

Takip eden yıllarda Benjamin Franklin binaları yıldırımdan korumaya yarayan paratoneri icat etmiştir.

1785 yılında Charles Augustin de Coulomb elektrik yüklerinin teoride hesaplanabileceğini keşfetmiştir. İtalyan bilim insanı Alessandro Volta ilk kez elektrik üretimini gerçekleştirmiş ve elektrik pilini geliştirerek kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren bir sistemle sürekli bir akım elde edilmesini sağlamıştır.

Elektrik akımından kaynaklı meydana gelen manyetik alan Hans Christian Oersted tarafından 1819 yılında keşfedilmiştir. Ertesi yıl Andre Marie Ampere elektrik ve manyetizma arasındaki bağı ispatlamış, elektrodinamiği kuran yasaları belirlemiş, elektrik akımının nasıl ölçüleceğini gösteren aletler yapmıştır.

1831’de Michael Faraday, manyetik alanın içinde, içinde hareket eden bir iletkende bir elektromotor kuvvet indüklediğini bulmuş; bu buluş, dinamo, elektrik motoru ve transformatörün geliştirilmesine yol açmıştır.

James Clark Maxwell, 1864’te yayınladığı alan denklemleriyle, elektrik, manyetik ve optik olguları elektromanyetizma adı verilen tek bir evrensel fizik kavramı altında toplamıştır. 18. yüzyılın ikinci yarısından itibaren başlayan sanayi devrimi sürecindeki teknolojik gelişmelerin etkisiyle önce İngiltere’de sonra da diğer Avrupa ülkelerinde tarım ve sanayide önemli değişiklikler meydana gelmiştir. Elektriğin keşfinin ardından hızlı bir şekilde gelişmesi ve kullanım alanlarının artması sanayi devriminden sonra daha da hızlanmıştır.

George Simon Ohm ise elektrik akımının gerilim ve direnç ilkelerini formüle etmiştir. Elektriğin sanayide ve günlük yaşamda kullanımı 19. yüzyılın ikinci yarısında başlamıştır. 1873’te Gramme, elektrik enerjisinin havai hatlar aracılığıyla etkin bir biçimde iletilebileceğini göstermiştir.

Thomas Edison’un 1879’da akkor lambayı icadı ile ilk elektrik üretim merkeziyle dağıtım şebekesini 1881’de New York’ta kurması, elektrik enerjisinin evlerde ve sanayide yaygın olarak kullanılmasının başlangıcı olmuştur. Telgraf ve telefonun bulunmasıyla da elektrik iletişim alanına etkin olarak girmiştir.

19. yüzyılda elektrik sanayisindeki gelişmelerin en önemli ayağı Michael Faraday tarafından 1831 yılında keşfedilen dinamodur. 1867 yılında dinamonun elektromanyetik alanda kullanılması fikri gelişmiş, 1870’li yılların sonlarında ise dinamo yardımıyla ticari amaçlı elektrik üretimi mümkün hale gelmiştir. Elektrikle aydınlatma fikri 1880’li yılların başlarında hem Avrupa hem de ABD’de ortaya çıkmıştır.

19. yüzyılın sonları, dünyanın birçok yerinde elektrik enerjisi üretimindeki gelişmelerin hız kazandığı yıllardır. Bu dönemde pek çok yerde elektrik santralleri kurulmaya ve böylece elektrik enerjisi yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. 1800’lerin sonuna gelindiğinde elektrikle aydınlanma artık büyük bir talep yaratmış, Amerika’da birçok şehirde ve hemen ardından da Londra’da küçük istasyonlar kurulmaya başlanmıştır.

Elektrikle aydınlatma ilk defa İngiltere’nin güneyinde Godalming şehrinde 1881 yılında başlamıştır. “Elektrik enerjisinin pratik kullanımıyla ilgili de önemli gelişmeler oldu. Elektrik ilk önce fabrikalarda, mağazalarda, kamu binalarında aydınlatma amacıyla kullanılmaya başlandı. Ancak kısa süre içinde elektriğin aydınlanma dışındaki kullanımı da yaygınlaştı.

20. yüzyılın başlarına gelindiğinde, elektrik üretimi ve dağıtımındaki teknolojik gelişmelerle birlikte, Avrupa ve Kuzey Amerika’da birçok büyük ölçekli elektrik santrali birbiri ardına faaliyete geçmiştir. Elektriğin uzak mesafelere iletilmesi ile de elektrik enerjisi geniş bir alanda kullanılmaya başlanmıştır. Elektriğin fabrikalarda kullanılmasıyla sanayileşmede önemli adımlar atılmıştır.

Artan elektrik ihtiyacını karşılamak amacıyla hidrolik santraller kurulmuş, büyük barajlardan yararlanılmaya başlanmıştır. Dünya’da 1900 yılında 1000 MW kurulu gücünde olan hidrolik enerjinin yıllık üretimi 4 milyar kWh iken 1920 yılında 17.000 MW kurulu güce ve 50 milyar kWh’e ulaşmıştır.

1990’lı yılların başlarında başta Avrupa ülkeleri olmak üzere pek çok ülke elektrik sektörlerinde yenilenme faaliyetinde bulunmaya başlamıştır. Dünya elektrik sektöründe 1990’lı yıllarda küresel bağımlılık artmış, enerji verimliliği ve çevre korumacılığı konularındaki hassasiyet artmıştır.

Ancak elektrikle ilgili çalışmalar yaptıkça bilinmezlikler artmıştır. Günümüzde bilim insanları edindikleri olağanüstü miktardaki bilgiye rağmen elektriğin gizemlerine ilişkin pek çok sorunun cevabını hala araştırmaktadır. Öyle ki elektriğin ve daha genel anlamda elektromanyetik kuvvetin 2.600 yıllık tarihinin aslında daha yeni başladığı söylenmektedir.

Elektrik Nasıl Çalışır ve Nasıl İletilir?

Elektrik, manyetizma ile birlikte doğanın 4 temel kuvvetinden birinin bir parçasıdır ve yüklü parçacıkların elektromanyetik alanlar aracılığıyla etkileşimine odaklanır. Her atomda proton ve nötrondan oluşan bir çekirdek ile çekirdeğin etrafına dizilmiş elektron içeren bir dizi yörünge vardır. Çekirdeğe yakın olan elektronlar, çekirdek tarafından daha çok çekilir. Dış yörüngedeki elektronlar ise değerlik elektron olarak adlandırılır. Değerlik elektronları atomdan ayırmak çok daha kolaydır. Çünkü çekirdeğe daha uzak oldukları için daha az çekilirler.

Bu değerlik elektronlarının alışverişi sayesinde elektrik oluşur. Bakır ve gümüş gibi metallerin çekirdeğe en uzak yörüngesinde yani değerlik yörüngesinde 1 elektron vardır. Bu nedenle bu elementlerin değerlik elektron alışverişi kolaydır. Bu da onların iletken olmasına sebep olur. Yalıtkan elementlerin ise son yörüngesi ya tamamen doludur ya da çok az boşluk vardır. Bu yüzden elektron alışverişi yapamaz ve dolayısıyla da elektriği iletmezler.

Geçmişten günümüze kadar elektrikle ilgili sayısız çalışma yapılmıştır. Ancak elektrikle ilgili bir buluş, başka buluşların kapısını aralamaktadır. Dünya nüfusu arttıkça bilim insanları hem alternatif enerji kaynakları bulmak hem de enerjiyi daha verimli kullanmak için elektriği derinlemesine incelemektedir. Bunun için de rüzgâr enerjisi, nükleer enerji ve nükleer füzyon teknolojileri gibi konular üzerine çalışmalar yapılmaktadır.