Elektrik Tellerindeki Kuşlar Neden Çarpılmaz? Biz Neden Bu Kadar Kolay Çarpılıyoruz?

Elektrik tellerine konan kuşları mutlaka görmüşsünüzdür. Ayrıca elektrik tellerine dokunan bazı insanların çarpıldığına dair videolar da izlemişsinizdir (örneğin hassas bir içeriğe sahip olan bu videoda bir insanın bu şekilde ölümü gösterilmektedir). Bu durumda kuşları özel yapan şey ne? Nasıl oluyor da onlar çarpılmıyorlar ama insanlar ölüyor?

Elektrik Neden Çarpar?

Elektrik çarpması denen durum, üzerimizden elektrik akımı geçmesiyle gerçekleşir. Bu noktada, bir insanı öldürenin elektrik akımı mı yoksa voltaj mı olduğunu merak ediyorsanız buradaki yazımızı okuyabilirsiniz.

0.01 Amper'in üzerindeki akımlar, şiddetli ağrılara ve acıya sebep olabilmektedir. 0.1 Amper ile 0.2 Amper arasında akıma maruz kalmak ise, ölüme yol açabilir. 0.2 Amper'in üzerine kısa süreli maruz kalmak ise, ölümcül olmamakla beraber, yanıklara ve baygınlığa yol açar. 

Ekektrik Akımı Nedir? Elektrik Nasıl Akar?

Elektrik akımı, elektronların hareketiyle gerçekleşir. Bu akım her daim yüksek potansiyelden düşük potansiyele doğrudur. Bunu kafanızda netleştirmek için elektrik devrelerindeki güç kaynağını bir baraja benzetebiliriz. Baraj kapakları açıldığında (anahtar kapatıldığında), su (elektrik akımı), seviyenin yüksek olduğu taraftan düşük olduğu tarafa doğru akar. Eğer bir potansiyel fark yoksa, elektrik akımı gerçekleşmez.

Elektrik akımına dair diğer bir önemli özellik ise, her daim daha düşük dirençli yolu tercih etmesidir. Bunu da bir örnekle pekiştirebiliriz. Evden okula gitmek için önümüzde iki yol olduğunu düşünelim. Bunlardan bir tanesi engebeli ve eğimli toprak yol olsun. Diğeri ise yepyeni asfalt bir yol. Hangisinden gitmeyi tercih ederdiniz? Kuşkusuz asfalt yolu tercih ederdiniz. Tabii eğer macera aramıyorsanız. Ne mutlu ki elektronlar bir macera arayışında değiller!

Elektronlar da, tıpkı bizim asfalt yolu tercih etmemiz gibi, düşük dirençli yolu tercih ederler. Bu sebeple, düşük dirence sahip olan koldaki akım, yüksek dirençli koldaki akımdan her zaman daha yüksek olur. Eğer bir koldaki direnç sıfırsa ya da diğer koldaki dirence oranla göz ardı edilebilecek büyüklükteyse, akımın tamamının düşük direncin üstünden geçtiği kabul edilir (kısa devre meydana gelir).

Elektrik akımının nasıl davrandığını anladığımıza göre, şimdi kuşların neden çarpılmadığını anlamaya hazırız. Ama önce, önemli ve yaygın bir yanlış inancı düzeltmemiz gerekmektedir.

Şehirlerdeki Elektrik Telleri Çıplak mı?

Birçok insan, şehirlerden aşina olduğumuz tellerin iyi yalıtılmış olduğuna, hatta bu nedenle kuşların çarpılmadığına inanır. Halbuki güç tellerinin %90 kadarı çıplak teldir ve dokunacak olursanız sizi öldürme riski vardır! Çoğunlukla elektrik telleri sadece hava şartlarına karşı korunacakları şekilde sarılmıştır. Gerçek anlamda yalıtılmış teller bile, yıllar yılı açık havada durmaları sonucu yalıtımlarını yitirebilirler. Dolayısıyla bir güç teline asla ama asla dokunmamalı ve hatta yanaşmamalısınız.

Elektriğin Nereden Akacağına Karar Veren Ne?

Elektrik dediğimiz olgu, elektronların hareketiyle ilgilidir. Örneğin televizyonunuzu açtığınızda, televizyonunuzun devreleri boyunca elektronlar akar ve programlandıkları biçimde yönlendirilerek çeşitli işleri yapmaları sağlanır (ses ve görüntü üretecek şekilde belli LED ışıkları yakıp söndürmek gibi). Ancak televizyonunuzu çalıştıracak elektronlar da şehir içi güç hatlarından gelirler. Bu elektronlar da güç santrallerinde üretilirler ve bu teller boyunca şehirlere doğru itilirler. Bu santrallerdeki elektronlarsa, en nihayetinde topraktan (Dünya'nın kendisinden) gelen elektronlardır. Dolayısıyla Dünya'da elektrik tükettikçe elektronlar azalmaz (en azından tüketim dolayısıyla azalmaz); en nihayetinde Dünya'dan gelen elektronlar, elektrik devreleri boyunca akıp, onların topraklaması dolayısıyla tekrardan toprağa karışırlar. Bu döngü sayesinde bütün aletlerimiz çalışabilir.

Buradaki kritik nokta şudur: Elektronların akarak elektrik akımı oluşturabilmeleri için, en nihayetinde kapalı bir devre oluşması gerekir: Elektronların kaynaktan toprağa (veya toprak görevi görecek bir rezervuara) akmaları gerekir. Bunu unutmayın, çünkü birazdan önemli olacak.

Elektronlar, durduk yere de hareket etmezler, bir motivasyona ihtiyaç duyarlar. Bu, tabii ki "Hadi aslanım elektronlar, akarsınız, koçlarım!" gibi bir motivasyon değildir. Elektrik potansiyeli adını verdiğimiz, enerji seviyesi konusunda bir fark yaratmaktır. Bunu da yüksekten akan bir suya veya bir tepeden bıraktığınız toplara benzetebilirsiniz: Eğer bir uçurum olmasaydı, şelale oluşmazdı. Eğer bir tepe olmasaydı, bıraktığınız toplar aşağı doğru yuvarlanmazdı. Bu uçurum ve tepe, bir enerji farkı yaratır: Tepenin üstünde veya uçurumun eşiğinde potansiyel enerji yüksektir. Tepenin eteğinde veya uçurumun dibinde ise potansiyel enerji düşüktür. Cisimler, bu "potansiyel" boyunca daha düşük enerji seviyelerine doğru (verdiğimiz örnekte yere doğru) akarlar. Daha da önemlisi, bu potansiyel her yaratıldığında, cisimler (eğer onlara engel olan bir direnç kaynağı yoksa) mutlaka o potansiyel enerji farkı boyunca hareket ederler. Evren'deki birçok olguyu sırf bu enerji akışı ile izah etmek mümkündür.

Elektronlar da bu elektrik potansiyel farkları boyunca hareket etmeye meyillidirler. Hatta daha spesifik olarak, var olan alternatif patikalar arasından en az dirence sahip olan üzerinden akarlar; çünkü bu, en verimli olanıdır (dolayısıyla en kolay olanıdır).

Kuşlar Neden Çarpılmıyor?

Bu noktaya kadar, elektrik akımıyla ilgili iki temel nokta üzerinde durduk:

1. Elektrik akımının potansiyel fark sebebiyle oluşması,
2. Akımın düşük dirençli yolu seçmesi.

Elektrik telindeki kuşların neden çarpılmadığını, bu iki bilgi yardımıyla kolaylıkla gösterebiliriz.

Potansiyel Fark Noksanlığı

Bir kuş, iki ayağıyla bir elektrik teline konduğunda, iki ayağının da elektrik potansiyeli birebir aynıdır. Dolayısıyla elektronların telden çıkıp da kuşun bedeninden geçmek için yeterli motivasyonları (yeterli potansiyel) yoktur. Eğer üzerinizden elektron akmıyorsa, elektrik akımı da yoktur. Bu durumda kuş, tamamen güvendedir.

Peki ne tür bir durumda kuş tehlikeye girer? Eğer bir yandan ayaklarıyla teli tutarken, diğer yandan kanatlarını esnetir de ikinci bir tele değerse veya bir tel üzerindeyken, aynı anda elektrik direğine veya transformatör gibi bir diğer cisme dokunacak olursa, dokunduğu bu ikinci yer ile ayakları arasındaki elektrik potansiyeli farklı olacaktır. Bu durumda elektronlar için bir hareket motivasyonu oluşacaktır ve elektronlar, kuşun bedeni boyunca akarak onu çarpacaktır. Aşağıda, tam da bunun olduğu bir kuşu görüyorsunuz:

Eğer kuş, transformatöre dokunmamış olsaydı, çarpılması mümkün değildi (diğer bir tele de dokunmadığı varsayılacak olursa). Ancak gagası ile bir diğer cisme dokunduğu anda, elektronlar üzerinden aktı ve çarpıldı. Neyse ki bu durumda kuş hayatta kalmayı başardı; ancak birçok durumda elektrik tellerinden akan akım, bir insanı öldürebilecek kadar güçlü olacaktır.

Tahtadan yapılan elektrik direklerinin kendileri de toprağa derinlemesine gömülmüş haldedir. Dolayısıyla bunlara konan bir kuş da, gagasıyla elektrik telinin kendisine dokunacak olursa, çarpılacaktır.

Tellerin Kuşlara Göre Düşük Direnci

Elektrik tellerinde ağırlıklı olarak kullanılan materyal, alüminyumdur. Alüminyum her ne kadar demir ve bakır kadar iyi bir iletken olmasa da düşük bir iç dirence sahiptir. Diğer yandan kuşlar ise (tahmin edilebileceği gibi), oldukça yüksek iç dirence sahiptir. Yani elektrik telinin direnci, kuşların iç direncinin yanında göz ardı edilebilir kalır.

Elektrik telinin iç direncinin düşük olması, yukarıdaki örnekte söylediğimiz gibi, elektronların kuşun üzerinden geçmek yerine telin üzerinden akması anlamına gelir. Böylece kuşun üzerinden elektik akımı geçmemiş olur.

Böylece, kuşların neden çarpılmadığını iki farklı şekilde göstermiş olduk. Yani, ister elektrik akımı düşük dirençli yolu tercih ettiği için diyelim, ister ayakları arasında potansiyel fark olmadığı için diyelim, her iki şekilde de kuş hiçbir zarar görmeden telin üstünde durmuş olur. Özetle:

• bir şekilde elektrik direğindeki kuşun iki ayağı arasında potansiyel fark oluşursa,
• kuşun bir ayağını (ya da kanadını) farklı bir tele değerse,
• kuş ile toprak arasında bağlantı oluşursa

kuşlar da çarpılacaktır.

İnsanlar ve Teller

İşte insanların çıplak tellerle çarpılma nedeni de budur: İnsanlar, uçabilen hayvanlar olmadıkları için, çıplak bir tele dokundukları zaman neredeyse her zaman ayakları yere basıyor olacaktır. Bu nedenle çıplak tele dokundukları anda, aslında kuşlarla aynı şekilde dokunuyor olmalarına rağmen, kuşların aksine ayakları yere de basıyor olduğu için, elektrik üzerimizden toprağa akar ve çarpılırız.

Bu, genellikle ev ortamında yaşanan bir sorundur. Evlerimizde kullanılan elektriğin 220 Volt olduğunu biliyoruz. Eğer biz de bir şekilde 220 Volt ile daha düşük bir potansiyel arasında bağlantı haline gelirsek, oluşan potansiyel fark sebebiyle üzerimizden elektrik akımı geçer. Evde yaşanacak tipik bir kazada bu düşük potansiyel, topraktır. Yani biz prizdeki elektriğin üzerimizden geçerek toprağa akmasına sebep oluruz. Kısaca, çarpılırız.

Dirençten Faydalanarak Çarpılmayı Önlemek

Bunu önlemenin bir yolu, dediğimiz gibi, karşıt bir direnç uygulamaktır. İç direncimiz ne kadar yüksekse, üzerimizden o kadar düşük akım geçer. Bu sebeple elektrikle uğraşırken ayaklarımızın çıplak olmamasına özen göstermeliyiz. Terlik veya benzeri bir materyal yardımıyla direncimizi daha da arttırabilir ve üzerimizden geçen akımı azaltabilir hatta çarpılmayı engelleyebiliriz.

Benzer şekilde, çıplak bir tele dokunurken bu iş için uygun bir yalıtım eldiveni giyecek olursanız veya yere değen ayaklarınızdaki ayakkabılar yeterince iyi yalıtılmışsa, elektronlar bu yalıtım malzemesini (elektronların akışına aşırı direnç gösteren malzemeyi) aşamayacak ve dolayısıyla üzerinizden akamayacaktır. Aşağıda, bunu deneysel olarak gösteren 5 genci görmektesiniz.

Deney boyunca her biri tahta ve plastiklerle yalıtıldığı ve teli tutan gencin elindeki teldeki potansiyel farkının (voltajın) yeterince yüksek olmamasından ötürü, son genç çıplak ayakla yere basarken diğerlerinin ellerinden tutana kadar hiçbiri çarpılmamaktadır. Çünkü elektronların tel üzerindeki akışlarını terk edip de çocuklara yönelmesi için bir neden yoktur: Direnç, çok yüksektir (elektronlar, toprağa gidebilecekleri daha verimli bir yola sahip değillerdir). Bu nedenle çarpılmazlar.

Ancak ne zaman ki son genç, çıplak ayakla toprağa dokunarak onların ellerinden tutar, elektronlar için yepyeni bir yol açılmış olur ve toprağa, çocuklar üzerinden geçerek ulaşırlar. İşte bu nedenle hepsi, aynı anda çarpılmaktadır (el ele tutuşma ile çarpılma arasındaki ufak fark, tuttukları telin sürekli akım geçirmek yerine, birkaç saniyede bir atımlar halinde elektrik şoku gönderiyor olmasındandır).

Ne var ki eğer bir profesyonel değilseniz, bir güç teline yalıtımlı eldivenle ve ayakkabıyla bile dokunmamalısınız! Yalıtımlı olarak pazarlanan eldivenlerin birçoğu, sadece düşük voltajlara dayanabilecek biçimde tasarlanmıştır. Çok yüksek gerilim altında kalacak olurlarsa, aslen "yalıtkan" olan bu malzemeler de yalıtkanlıklarını yitirebilirler ve üzerinizden akım geçebilir. Her iş için özel ve o işe uygun yalıtım malzemeleri kullanılmalıdır. Aksi takdirde üzerinizden geçen elektrik şoku, beyin devrelerinize ve kalbinize zarar vererek ölmenize veya kalıcı hasar almanıza neden olabilir.

Aslında elektrik tellerine dokunmanın bir diğer yolu da kuşlardan fikir almaktır: Helikopterler kullanan teknisyenler, ayakları yere basmaksızın bu elektrik telleri üzerinde çalışabilirler. Bu durumda helikopter havada olduğu için, çok daha az güvenlik ile bu tellere çarpılmadan dokunmak mümkün olmaktadır. Helikopter kullanırken de eğer birden fazla kabloya aynı anda dokunulacak olursa çarpılma ihtimali vardır; bu nedenle tabii ki güvenlik için yine de koruyucu eldivenler ve kıyafetler kullanılmaktadır. Bunun bir örneğini aşağıda görebilirsiniz:

Sonuç

Kuşların elektrik direklerinde çarpılmadan durabilmesinin sebebi, ayakları arasında potansiyel fark olmamasıdır. Çarpılmamalarını mümkün kılan diğer bir sebep ise, kuşların iç direncinin telin iç direncine oranla çok daha büyük olmasıdır. Bu sebeple, akım kuşun üzerinden değil telin üzerinden geçmeyi tercih eder. Yani elektrik tellerindeki kuşlar başka bir şeye dokunmadıkları sürece, güvenle telin üzerinde durabilirler.

Elektrik, sihirli bir olgu değildir; son derece anlaşılır ve öngörülebilir yasaları takip ederek çalışan bir fenomendir. Dolayısıyla bunları iyi anlamak, bilimin her alanında olduğu gibi hem Evren'i daha iyi anlamanızı sağlar hem de bu güzel Dünya'da fazladan biraz daha fazla (ve biraz daha kaliteli) zaman geçirebilmenize katkı sağlayabilir.