Elektrostatik

Saçına sürttüğün balon saç tellerini veya küçük kâğıtları çekebilir. Sürtme işlemi yoktan elektrik yükü üretmez; maddeler arasında elektron aktarımına yol açar. Elektron fazlalığı olan cisim negatif, elektron eksikliği olan pozitif yüklenir. Nötr cisimde hiç yük yok değildir; pozitif ve negatif yüklerin toplamı sıfırdır.

Yük korunur. Başlangıçta nötr iki cisim birbirine sürtülerek yüklenirse kazandıkları net yükler eşit büyüklükte ve zıt işaretlidir. Yükün birimi coulomb (C), temel yük büyüklüğü yaklaşık $\displaystyle e=1{,}6\cdot10^{-19}$ C’dir. Makroskobik yüklenmede hareket edenler çoğunlukla elektronlardır; protonlar cisimler arasında dolaşmaz.

Metallerde serbest elektronlar cisim boyunca hareket edebilir; bu nedenle iletken bir cisimde yük yeniden dağılır. Yalıtkanda yükler kolayca hareket edemez ve yüklenme daha yerel kalabilir. Dokundurulan iletkenler arasında elektron alışverişi, elektriksel denge kurulana kadar sürer.

Birbirinden uzakta duran özdeş iki iletken küre dokundurulup ayrıldığında toplam yükü eşit paylaşır. Başlangıç yükleri +6 birim ve −2 birimse toplam +4 birim korunur, her kürede +2 birim kalır. Farklı büyüklükteki iletkenlerin yükleri mutlaka eşit paylaşacağını varsaymayız.

Negatif bir çubuğu nötr iletkene dokundurmadan yaklaştırdığında elektronlar uzağa itilir. Yakın taraf pozitif, uzak taraf negatif görünür; yalıtılmış iletkenin toplam yükü hâlâ sıfırdır. Bu etkiyle yük ayrışmasıdır. Nötr kâğıdın çekilebilmesi de yüklerin kutuplanmasıyla ilişkilidir.

Çubuk yakındayken iletkeni toprağa bağlarsak elektronların bir bölümü toprağa gider. Önce toprak bağlantısını kesip sonra çubuğu uzaklaştırırsak iletken pozitif yüklü kalır. Sıra önemlidir. Topraklama her durumda cismi zorunlu olarak nötr yapar diye düşünülmez; yakında dış yük bulunması sonucu değiştirir.

Elektroskopun aynı tür yüklenen yaprakları birbirini iter. Yaprakların açık olması net yük bulunduğunu gösterebilir; tek başına işareti söylemez. İşareti bilinen bir çubuk yaklaştırıldığında yaprakların başlangıçtaki değişimi, elektroskopun yük işaretiyle ilgili bilgi verir. Çok yaklaştırmada yük dağılımı değişebileceği için yalnız son açıklığa bakmak yanıltıcı olabilir.

Örneğin başlangıçta pozitif yüklü elektroskopa pozitif çubuğu biraz yaklaştır: elektronlar topuza çekilir, yapraklar daha pozitif olur ve açılır. Negatif çubuk biraz yaklaştırılırsa elektronlar yapraklara itilir, pozitiflikleri ve açıklıkları önce azalır. Çubuğun dokunmadığı ve yalnız ilk değişimin izlendiği koşul burada önemlidir.

Elektrostatik dengede, içinde yük bulunmayan kapalı bir iletken kabuğun iç boşluğu dış elektrik alanından korunur; fazla yük dış yüzeyde bulunur. Faraday kafesi elektriksel perdeleme için kullanılır. Topraklama ise istenmeyen yük veya kaçak akım için iletken yol sağlar; kullanım koşulları iki kavramı birbirinin yerine geçirmez.