Elektrik Tarihçesi

[SoruCevap]

Elektriğin Tarihçesi




ELEKTRİK TARİHÇESİ
Bilim, doğanın temel yasalarının araştırılması ve öğrenilmesi etkinliğidir. Teknoloji ise insanlığın doğa içindeki gücünü arttırmasına olanak sağlar. İnsanlık binlerce yıldan beri, hem doğayı anlamaya ve kavramaya, hem de onun yasalarına bağlı kalarak gücünü ve etkinliğini arttırmaya çalışmıştır.
Taştan balta yapılması, ateşin keşfi, ok ve yayın icadı, bronz ve demirin keşfi ve eritilmesi, tekerleğin icadı, piramitlerin yapımı, hayvanların evcilleştirilmesi ve büyük tarım devrimi, insanlığın binlerce yıl önce sağlamış olduğu bilimsel ve teknolojik gelişmenin en önemli aşamalarından bazılarıdır. Ancak bu gelişmeler çok uzun tarihsel dönemlerde gerçekleşebilmiştir. Keşif ve icatların birikmesi, nüfusun artması, ulaşım araç ve imkânlarının çoğalması ve yazının bulunmasıyla, bilimsel ve teknolojik gelişmeler de hızlanmaya ve çeşitlenmeye başlamıştır.
Bir enerji kaynağı ve aracı olarak elektriğin pratikteki kullanımı, henüz yeni sayılabilecek modern dönemlere özgü olmakla birlikte, elektrik kavramının ve elektrikle ilgili düşünce ve deneyimlerin doğuşu ve gelişimi oldukça eskidir.
Elektrik ve mıknatıs ( magnet ) sözcüklerinin kökeni eski Yunanca'dan gelmektedir. Elektrik sözcüğünün kaynağı " kehribar " anlamına gelen Yunanca elektron sözcüğüdür. Mıknatıs ( magnet ) sözcüğünün de, mıknatıs taşlarına oldukça sık rastlanan Batı Anadolu'dakki Magnesia ( bugünkü Manisa ) bölgesinden türediği sanılmaktadır. Çinlilerin M.Ö. 1100 yıllarında mıknatıs taşları ile mıknatısladıkları madenî iğnelerden bir tür pusula yaptıklarını ve denize açıldıklarında bunlardan yararlandıklarını biliyoruz. Ancak elektrik ve magnetizma ile ilgili elimizdeki ilk yazılı belgeler eski Yunan filozof Tales'in
( M.Ö. 625 - M.Ö. 545 ) elektriğe ve magnetizmaya ilişkin önemli gözlemlerde bulunduğu, Aristoteles'in yazılarından öğreniyoruz. Bu gözlemlerinde Tales, kehribarın hafif cisimleri ve mıknatıs taşının da demiri çekebilme özelliği bulunduğunu saptamıştır. Hatta daha da ileri giderek bu iki tür olay arasında ilişki kurmaya çalışmıştır. Romalı şair Lukretyüs, De Nerum Natura adlı yapıtında mıknatıs taşının demir halkaları çekebildiğinden söz etmektedir.
Bilimsel çalışmaların ve düşünsel gelişmelerin Batı da çok yavaşladığı Ortaçağ döneminde en göze çarpan yenilik, kehribar ve mıknatıs taşı üzerine yaptığı gözlemlerle Rönesans bilimcilerine ilham veren ünlü İngiliz bilimcisi Roger Bacon'ın ( 1220 - 1292 ) öğrencisi Peter Peregrinus'un 1269 yılında, pusulanın ilkel biçimini tanımlaması olmuştur.

Ancak pusulanın Peregrinus tarafında icat edilmediği ve Avrupalıların bu aygıtın varlığını ve özelliklerini, Müslümanlar aracılığıyla Çinlilerden öğrendiği tarihçilerin genel olarak kabûl ettikleri bir görüştür. Pusulanın o dönemin en önemli teknolojik buluşu olması ve pratikte görülen büyük yararları, magnetizma olgusu üzerine ilginin ve çalışmaların artmasına yol açmıştır. Bu konudaki ilk önemli yapıtın yazarı William Gilbert ( 1544 - 1603 )'dir. İngiltere Kraliçesi I. Elizabeth'in doktoru olan Gilbert'in De Magnete adlı kitabı 1600 yılında yayımlandı. Gilbert bu kitabında, dünyanın küresel bir mıknatıs olduğunu ve pusulanın ibresinin dünyanın magnetik kutbunu gösterdiğini ortaya koyarak magnetizma teorisine çok büyük bir katkıda bulundu. Pusula ibresinin, kuzey - güney doğrultusunun yanı sıra düşey yönde sapma gösterdiğini ilk kez söyleyen de Gilbert olmuştur.
Magdeburg kenti belediye başkanı Otto Von Guericke ( 1602 - 1686 ), 1660 yılında elektriksel yük üreten ilk makinayı yaptı. Bu makina, kayışlı bir makara düzeneği aracılığıyla elle döndürülen kükürt bir küreden oluşuyordu. Çeşitli cisimlerin dönmekte olan kükürt küreye sürtünmesiyle belirli düzeylerde statik elektrik üretiliyordu. Avrupa'da kısa sürede büyük bir üne kavuşan bu makina ile Guericke, elektriksel itme ilkesini kurmuş ve yaygınlaştırmış oluyordu.
Elektriğin iletilebileceğini kanıtlayan ilk deneyler Stephen Gray ( 1696 - 1736 ) adlı bir İngiliz tarafından yapılmıştır. Elektriklenmiş bir şişede elektriğin, şişenin mantar kapağına da geçtiğini gören Gray, bu gözleminden hareket ederek ipek, cam, metal çubuk ve benzeri cisimleri ard arda bitiştirerek elektriğin bu cisimler aracılığla iletilebileceğini gösterdi. 1729'da yaptığı bu tür bir deneyde elektriği 255 metrelik bir uzaklığa kadar iletmeyi başardı. Çeşitli maddeleri iletken ve yalıtkan olarak ilk kez sınıflandıran da Stephen Gray olmuştur.

XVIII. yüzyılın en gözde buluşlarından biri, Leyden şişesidir. Alman E.G. Von Kleist ile Leyden (Hollanda'da bir kent) Üniversitesi matematik profesörlerinden Pieter Van Musschenbroek'in 1745 ve 1746'da birbirlerinden bağımsız olarak buldukları bu aygıt, içine metal bir çubuk batırılmış su dolu bir cam şişeden oluşuyordu. Cam şişenin izolatör rolü gördüğü tarihteki bu ilk kondansatör, elektriği depolanarak çeşitli deneylerde bir kaynak olarak kullanılabilmesine olanak sağlıyordu.
Leyden şişesinin bulunmasının ardından elektriğin iletimine ilişkin deneyler arttı. Fransa'da yapılan bir deneyde Leyden şişesindeki elektrik 4 km. uzaklığa iletildi. Öte yandan elektriğin iletilebilir olması, onun hızının ne olduğunun merak edilmesine yol açtı. Fransa'da ve İngiltere'de elektriğin hzını ölçme deneyleri yapıldı. Bu deneylerin sonucunda elektriğin aynı anda kilometrelerce öteye ulaştığı düşüncesinden öteye gidilemedi.
Elektrik yüklerinin artı ve eksi olarak belirlenip adlandırılmasını sağlayan Benjamin Franklin ( 1706 - 1790 )'dir. Franklin, yaptığı çeşitli deneylerin sonucunda elektriğin belirli ortamlarda fazla veya eksik ölçülerde bulunabilen bir sıvı olduğu görüşüne vardı. Her ikisinde de elektrik eksikliği yada fazlalığı bulunan cisimlerin birbirini ittiğini, birinde eksiklik diğerinde fazlalık olan cisimlerin ise birbirlerini çektiğini leri sürdü. Fazlalığı artı elektrik, eksikliği ise eksi elektrik olarak adlandırdı.
Leyden şişesiyle ilgili deneyleri de sürdüren Franklin, Leyden şişesinden boşalan elektriğin oluşturduğu çatırtılar ve kıvılcımlar ile fırtınalı havalardaki gök gürültüsü ve şimşek arasında bir ilişki olması gerektiğini düşündü ve 1752'de, fırtınalı bir havada uçurduğu bir uçurtma ile bir leyden şişesini yüklemeyi başardı. Franklin'in bu deneyden pratik yararlar elde etme yönündeki girişimleri paratonerin bulunmasına giden yolu açtı. Bu nedenle, yıldırıma karşı bir korunma aracı olarak kullanılan ve toprağa bağlı bir metal çubuktan ibaret olan paratonerin gerçek yaratıcısı Franklin'dir. 1782 yılında Amerika'nın Philadelphia kentinde paratoner kullanan konut sayısı 400'ü geçiyordu.
Elektriğin XVIII. yüzyıl tarihindeki en önemli simanın Coulomb ve en büyük bilimsel keşfin de Coulomb Yasasının formüle edilmesi olduğunu söyleyebiliriz. Fransız fizikçi Charles Augustin de Coulomb ( 1736 - 1802 ), elektriğin niceliksel işlemler ve ölçümler ifade edilebilen bir kavram ve bilim dalı haline getirilmesine çok büyük katkılarda bulunmuştur. Coulomb, 1777 yılında, yüklü iki metal küre yada iki mıknatıs kutbu arasındaki itme veya çekme kuvvetini duyarlı bir biçimde ölçebilen burulmalı tartı aygıtını gerçekleştirdi ( Bu aygıtı icat etmesi nedeniyle 1781'de Fransız Bilimler Akademisi'ne seçildi). 1785'de ise bu tartı aygıtını kullanarak iki yük arasındaki itme veya çekme kuvvetinin, yüklerin çarpımı ile doğru, aradaki uzaklığın karesi ile ters orantılı olduğunu deneysel olarak gösterdi. Günümüzde Coulomb yasası olarak bilinen bu büyük bilimsel keşif, elektriğin bir bilim dalı haline gelmesinde temel nitelikte bir rol oynamıştır. Coulomb yasası, Newton'un kütle çekimi yasasının elektrikteki karşılığıdır ( Kütle çekimi yasasından farklı olarak elektrikte iki yük arasında itme kuvvetinin varlığı da söz konusudur ).
XVIII. yüzyılın sonlarında gerçekleştirilen çok önemli bir buluş da pildir. Pil sayesindedir ki, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürücek sürekli bir akım elde edebilme olanağı doğmuştur. İtalyan hekim ve fizik bilgini Luigi Galvani ( 1737 - 1798 ), hayvanların dokularında bir tür elektrik bulunduğuna inanıyordu. Laboratuvardaki kurbağalardan birinin açıktaki sinirlerine makasla dokunduğunda ölü hayvanın kaslarının kasıldığını fark etmişti. Galvani'ye göre,"hayvansal elektrik" adını verdiği bu yeni güç, sürtünmeyle oluşan statik elektrikten farklı, yeni bir elektrik biçimiydi. Pavia Üniversitesi'nde fizik profesörü olan Alessandra Volta ( 1745 - 1827 ), Galvani'nin bu fikrine karşı çıktı ve oluşan elektriğin kaynağının kurbağa değil, ona dokundurulan metal parçaları olduğunu ileri sürdü. Galvani ile Volta arasındaki bu tartışma başka bilim adamlarının da katılımıyla yıllarca sürdü ve ancak Volta'nın 1800 yılında Royal Society'ye yazdığı yazıda, iki metal plaka arasına tuz karışımlı sıvı koyarak elektrik akımı elde etmiş olduğunu bildirmesiyle sona erdi. Böylece ilkel biçimiyle pil icat edilmiş oluyordu. Volta daha sonra buluşunu geliştirdi ve tuzlu suyla nemlendirilmiş kartonlarla birbirlerinden ayrılmış ince bakır ve çinko levhaları üst üste koyarak hazırlanabilen piller yaptı. Volta pili kısa bir süre içinde, özellikle kimya dalında olmak üzere önemli gelişmelere yol açtı. İngiliz kimyacı Humphry Davy ( 1778 - 1829 ), 1807 yılında, özel olarak yapılmış güçlü bir Volta pilini kullanarak bileşikler içinden elektrik akımını geçirmek suretiyle potasyum ve sodyumu bileşiklerinden ayırmayı başardı. Böylece XVIII. yüzyılın sonunda, sürekli elektrik akımı üretebilen bir kaynağın gerçekleştirilmesiyle, hem elektrokimya dalında büyük adımların atılabilmesi süreci başlamış, hem de yüzyıllar boyunca varlığını korumuş olan elektrik tarihinin en temel sorusunun yani elektrik ile magnetizma arasındaki ilişkinin niteliği konusunun yanıtlanabilmesinin nesnel temeli yaratılmış oldu. Bu sorunun yanıtının artık çok uzun bir süre geçmeden Kopenhag Üniversitesi'nde doğa felsefesi profesörü olan Hans Christian Oersted ( 1775 - 1851 )'den geldi. Oersted, 1819 yılında, öğrencilerine elektrik akımından ısı elde edilmesini göstermek amacıyla Volta piliyle deney yaparken önemli bir olguya tanık oldu. Kullandığı elektrik devresinin açılma ve kapanma anlarında, yakındaki bir mıknatıslı pusulanın iğnesinde sapmalar oluyordu. Gözlemlerini sürdüren Oersted bir telin içinden akım geçirildiğinde elektrik akımının telin çevresinde bir magnetik alan oluşturduğu sonucuna vardı. Oersted'in yaptığı deneylerin sonuçlarını 1820 yılında yayınlanması, bilim dünyasında büyük yankılar yarattı.

Oersted'in keşiflerinin yayınlanmasından bir hafta sonra Fransız matematikçi ve fizikçi Andr
Marie Amp
re ( 1775 - 1836 ), bu yeni olguyu betimleyen ve Amp
re Yasası olarak adlandırılan bir elektromagnetizma yasası formüle etti. Bu yasa magnetik alan ile bu alanı doğuran elektrik akımı arasındaki bağıntıyı matematiksel olarak belirtiyordu. Elektrodinamiğin kurucusu olan Amp
re aynı zamanda elektrik ölçme tekniklerini de geliştirdi ve serbestçe hareket eden bir iğnenin yardımıyla elektrik akımını ölçen bir aygıt yaptı.
İletkenlerden geçen elektrik akımına ilişkin çalışmalar yapan Alman fizikçi Georg Simon Ohm ( 1789 - 1854 ), bir iletkenden geçen akımın iletkenin uçları arasındaki gerilim ile doğru, iletkenin direnciyle ters orantılı olduğunu buldu. Ohm, günümüzde kendi adıyla anılan bu yasayı ve onunla ilgili düşüncelerini 1827 yılında yayınladı.
XIX. yüzyılda elektrik teori ve pratiğine çok önemli katkılarda bulunmuş iki büyük bilim adamı vardır. Bunlar büyük deneyci İngiliz Michael Faraday ( 1791 - 1867 ) ile elektromagnetik kuramının kurucusu İskoç James Clerk Maxwell ( 1831 - 1879 )'dir.
Oersted, elektrik akımının bir magnetik alan oluşturduğunu göstermişti. İngiliz kimyacı ve fizikçi Faraday ise mıknatısların elektrik akımı yarattığını buldu ve mıknatısların oluşturduğu elektrik akımına ilişkin yasayı formüle etti : Akımın şiddeti, iletkeni birim zamanda kesen kuvvet çizgilerinin sayısıyla doğru orantılıydı ( Faraday, yaşamı boyunca tüm çalışmalarını düzenli bir biçimde defterine not ediyordu. Ölümünden sonra bu notlar 7 cilt halinde yayınlanmıştır. Faraday, 1822 yılında defterine şu notu düşmüştü ; "Magnetizma'yı elektriğe dönüştür!" ). Faraday'ın bu bilimsel keşfi, onun sürekli bir akım üretebilen elektrik motorunu buluşuyla sonuçlanmıştır.
Faraday'ın elektriğin yanı sıra kimya alanında da önemli katkıları bulunmuştur. elektrokimyanın kurucusu olarak tanınan Faraday elektroliz yasalarının da kâşifidir. Ayrıca, elektroliz, elektrot, anot, katot gibi günümüzde kullanılan sözcükleri de ilk kez ortaya atan Faraday'dır.
Faraday, ilkelerine son derece bağlı olarak yaşayan bir bilim insanıydı. 1850'li yıllarda İngiltere, Rusya ve Kırım'da savaş halindeyken, İngiliz hükümeti savaşta kullanılmak üzere bir zehirli gaz geliştirmesi için Faraday'a başvurmuştu. Faraday'ın yanıtı çok kesindi : Böyle bir gazın geliştirilmesi mümkündü, ancak kendisinin böyle bir araştırmada yer alması düşünülemezdi.
Bilimsel gelişmeye çok önemli ve özgün katkılarıyla Maxwell, belki ancak Newton'un ve Einstein'ın etkisiyle eş düzeyde tutulabilecek bir etki yaratmıştır. Diğer şeylerin yanı sıra elektromagnetizma kuramı ile gerçekte XX. yüzyıl fiziğine en büyük etkide bulunan XIX. yüzyıl bilimcisidir. Maxwell'in 100. doğum yılında, 1931'de Einstein, Maxwell'in çalışmaları sonucunda fizikteki gerçeklik kavramlarında ortaya çıkan değişiklikleri, Newton döneminden bu yana fiziğin kazandığı en köklü üretici deneyimler olarak tanımladı.