Elektriğin Tarihi-1

Bu yazıyı 5 dakikada okuyabilirsiniz.

Günümüz dünyasında kendilerine muhtaç duruma geldiğimiz, hayatın olağan parçaları haline dönüşen elektrikli alet ve elektronik cihazlar ve bunların da çalışabilmesi için yine kendisine muhtaç olduğu -olmazsa olmaz- şey: Elektrik. Peki nasıl ortaya çıktı ve keşfedildi?

Elektriğin tarihine şöyle bir göz attığımızda insanoğlu, cisimlerin bazı diğer cisimleri çektiğini ve kıvılcımlar oluşturduğunu fark eder. Bunun ardındaki büyüyü merakla araştırmaya koyulur ve bu yolda elektrikle tanışır. Göreceklerdir ki manyetizma ve elektrik, aslında birbirini var eden ayrılmaz ikilidir.

Bu yazımızla beraber, manyetizma ve elektriğin keşif sürecine temel gelişmeler ve icatlar üzerinden kronolojik olarak kısaca göz atacağız.

Bundan binlerce yıl öncesine, M.Ö. 6. yüzyıla gittiğimizde Antik Yunan filozofu Thales, bir tür ağaç reçinesinin fosilleşmiş hali olan “kehribarı” yüne sürttüğünde etrafındaki saman parçalarını kendine çektiğini ve vücuda yaklaştırıldığında küçük kıvılcımlar çıkardığını fark edip bazı araştırmalarda bulunmuştu. Bu olay, statik elektrik ve manyetizmaya dair ilk tarihi kayıtları oluşturdu.

Thales’ten 300 yıl kadar sonra doğa bilimci Theophrastus, zamanında “lyncurium” olarak adlandırdığı ve günümüzde turmalin olduğu düşünülen bir tür taşın küçük kütleleri kendine çektiğini kayda geçirmiştir.

M. S. ilk yüzyıla gelindiğinde Romalı yazar Pliny’nin, torpido adlı balıkla temas edildiğinde şok etkisi yarattığından söz ettiğini görüyoruz.

2. yüzyılda Çinliler mıknatısı şerit haline getirip serbest bir şekilde dönmeye bıraktıklarında kuzey-güney yönünde sabit kaldığı keşfettiler ve manyetik pusulayı icat ettiler.

Daha sonra 1269 yılında Fransız bir bilgin ve askeri mühendis olan Peter Peregrinus, arkadaşına bir mektupta ilk defa manyetik kutup tanımını yaparak mıknatısın aynı kutuplarının birbirini ittiğini, zıt kutuplarının birbirini çektiğini ve mıknatısın bölündüğü zaman ortaya 2 ayrı mıknatıs çıktığını açıklamıştı.

Peter Peregrinus’un Mektubunda Çizimlerini Verdiği Manyetik Pusula

Yaklaşık 300 yıl durgun kalan elektrik ve manyetizma çalışmaları Rönesans ile birlikte yeniden ivme kazanmış ve hakkında büyük gelişmeler yaşanmıştır. 16. yüzyılda İngiliz fizikçi William Gilbert, yerküreden esinlenerek büyük bir mıknatısı küre haline getirmiş ve dünyanın büyük bir mıknatıs olduğunu ortaya atmıştır. Bu deneyi sayesinde kürenin manyetik kutuplarını buldu, pusulaların neden kuzeye yöneldiğini açıkladı ve pusula iğnesinin manyetik eğilmesine bilimsel açıklama getirdi. “De Magnete” adlı eserinde antik Yunancada kehribar anlamına gelen “elektron” sözcüğünü türeterek “kehribar gibi” anlamına gelen “electricus” ifadesini kullandı.

Daha sonra İngiliz yazar Thomas Browne 1646 yılında yayımladığı “Pseudodoxia Epidemica” adlı eserinde “elektrik” sözcüğünü ilk kez ortaya atmıştır.

1672 yılında Alman bilim insanı Otto von Guericke ilk statik (durağan) elektrik makinesini oluşturdu . Bu makine, kayışlı bir makara düzeneği ile döndürülen kükürt bir küreden oluşmaktaydı. Dönen kükürt topa çeşitli cisimlerin sürtülmesi ile o zamana göre büyük ölçülerde durağan elektrik üretilebilmekteydi.

Guericke’in Statik Elektrik Üreten Aleti

Guericke’ın aletine benzer şekilde 18. yüzyıla gelindiğinde elektrostatik üzerine yaptığı çalışmalarla bilinen İngiliz Francis Hauksbee, vakumlanmış küreyi ovaladığında ışıma olduğunu fark etmiş ve bundan yararlanarak durgun elektrik jeneratörünü yapmıştır.

Francis Hauksbee’nin Durgun Elektrik Jeneratörü

İngiliz Stephen Gray, Hauksbee’nin jeneratörünün iki ucundaki mantar tıpaların da elektriklendiğini fark edip bu gözleminden yola çıkarak ipek, cam, metal, çubuk ve benzeri cisimleri art arda iliştirip elektriğin bu cisimler aracılığı ile iletilebileceğini kanıtladı. 1729 yılında bir arkadaşı ile yaptığı bir deneyde elektriği, art arda bağlı çeşitli cisimler aracılığı ile 255 metrelik bir uzaklığa kadar iletebilmeyi başardı. Çalışmalarından elde ettiği bilgiler ile çeşitli maddeleri iletken ve yalıtkan olarak ilk kez sınıflandıran Stephen Gray olmuştur.

Bilim insanları elektrik elde etmenin yanı sıra depolamanın da yollarını arıyorlardı, tarihler 1746’yı gösterdiğinde Hollandalı bilim insanı Pieter van Musschenbroek, yalıtkan ipekten iplerle asılmış, içi su dolu ve tıpasının içinden suya daldırılmış pirinç bir tel geçen, dışı ve içi metal folyo kaplı cam kavanoz ile bir deney yaptı. Suda oluşan elektrik yükünün, asistanı rastlantı sonucu tele dokununcaya kadar farkına varamadı. Uzun bir süre elektrik biriktirmiş olan kabın aniden elektrik yükünü boşaltması, asistanın şok geçirmesine neden olmuş ve bu olay, bilinen ilk yapay yüksek gerilim elektrik çarpmasıdır. 1745 yılında, hemen hemen eş zamanlı olarak, Alman fizikçi Ewald Georg von Kleist da benzer bir cihaz yapmıştı. Beraber okudukları üniversiteye ithafen, deney sonucu oluşturdukları ve tarihteki ilk kondansatör (sığaç) modelini oluşturan şişeye “Leyden Şişesi” denmiştir. Şişenin elektrik depolayabiliyor olması, elektrikle ilgili pek çok diğer çalışmaların da başlangıcı olmuştur.

1746 yılında Amerikalı mucit Benjamin Franklin, elektrik yüklerindeki artı ve eksi uçlarını keşfederek elektriğin korunumu ilkesini ortaya attı. Elektrik eksikliği ya da fazlalığı bulunan cisimlerin birbirini ittiğini, birinde eksiklik diğerinde fazlalık olan cisimlerin ise birbirlerini çektiğini ileri sürdü. Fazlalığı artı elektrik, eksikliği ise eksi elektrik olarak adlandırdı. Franklin, yaptığı bir deneyde gök gürültülü havada uçurtma uçurarak ucuna bağladığı ipek bir ip ile elektrik yüklü buluttan Leyden şişesini doldurmayı başardı. Böylece şimşek ile elektrik arasında bağıntı kurdu. Uçurtmanın ipek ipine demir bir anahtar bağladı ve daha sonra bu anahtara temas ettiğinde elini elektrik çarptığını fark etti. Bu deney yıldırımsavarın (paratoner) icadına yol gösterdi.

1759’da Franz Maria Aepinus, matematiğin, elektrik ve manyetizma teorisine uygulanması konusunda “Elektrik ve manyetizma teorisinde bir deneme” yayınladı ve daha sonra ilk paralel plakalı sığacı geliştirdi.

İngiliz kimyager ve fizikçi Henry Cavendish, 1770’lerde elektrik yüklü iki cismin arasındaki kuvvetin, aralarındaki uzaklığın karesiyle ters orantılı olduğunu ilk ortaya attı. Cavendish, bir sığacın (kondansatör) sığasının, sığacı oluşturan levhaların arasına yerleştirilen maddenin cinsine bağlı olduğunu göstermiştir. Potansiyel fark, sıfır referans nokta, toprak gibi kuramları ortaya atarak, kendisinden sonra Coulomb, Faraday, Maxwell ve Ohm’un çalışmalarına ışık tuttu.

Fransız fizikçi Charles Augustin de Coulomb 1777’de yüklü iki metal veya mıknatıs arasındaki itme-çekme kuvvetlerini ölçebilen bir aygıt geliştirdi. 1785’te Cavendish gibi Coulomb da iki yük arasındaki itme çekmenin yüklerin çarpımıyla doğru, aralarındaki mesafenin karesiyle ters orantılı olduğunu söyledi ve bu “Coulomb Yasası” olarak tarihe geçti.

İtalyan fizikçi Alessandro Volta, 1775’te elektrostatik indüksiyon süreci ile elektrostatik yük üretmek için kullanılan, yalıtıcı kolu ile bir yalıtkan plakası ve bir metal plakadan oluşan basit bir jeneratör olan “elektrofor”u oluşturdu. İlk sürümü 1762’de İsveçli bilim adamı Johan Carl Wilcke tarafından keşfedilmişti. Fakat bunu geliştiren ve yaygınlaştıran İtalyan bilim adamı Alessandro Volta oldu. Elektrofor kelimesi de onun tarafından kullanıldı. Aynı üniversitedeki arkadaşı Luigi Galvani, kurbağa bacaklarının belirli iki metale temas etmesi sonucu refleks olarak hızla harekete geçmesinin bu hayvandaki iç elektrik sonucunda ortaya çıktığı sonucuna vardı ve 1791’de buna “Hayvansal Elektrik” dedi. Volta benzer deneyi kurbağa bacağı yerine tuzlu suya batırılmış bez ile yaptı ve bir elektrik akışı tespit etti. 1800’de çinko ve bakır plakalar arasına elektrolit olarak tuz karışımlı sıvı koyarak ilk elektrik pili olan, devamlı olarak elektrik akımı yaratan “Voltaik Pili” icat etti.

Danimarkalı profesör, fizikçi ve kimyager Hans Christian Orsted, 1819’da bir derste Volta piliyle deney yaparken elektrik devresinin açılma ve kapanması ile yakında bulunan pusulanın iğnesinin saptığını görerek araştırmasını bu yönde geliştirince, bir mıknatısın yanındaki telin içinden akım geçirildiğinde mıknatısın teli hareket ettirdiğini gözlemlemiş. Bir telin içinden akım geçirildiğinde elektrik akımının telin çevresinde bir manyetik alan oluşturduğu anlaşıldı. Böylece elektrik ile manyetizma arasındaki ilişki kanıtlanmış oldu.

1819’da Fransız matematikçi ve fizikçi André Marie Ampère, Oersted’in olgusunu betimleyen ve “Ampère Yasası” olarak adlandırılan manyetik alan ile bu alanı doğuran elektrik akımı arasındaki bağıntıyı formüle etti. Elektrodinamiğin de kurucusu olan Ampère, aynı zamanda elektrik ölçme tekniklerini de geliştirerek elektrik akımını ölçen bir aygıt yaptı. Anısına, elektrik akımı birimi “amper” olarak kabul edilmiştir.