Elektrik akımı

 

Elektrik akımı, elektriksel akım veya cereyan, en kısa tanımıyla elektriksel yük taşıyan parçacıkların hareketidir. Bir kesit üzerinden birim zamanda geçen yük miktarı elektrik akımının büyüklüğünü verir. SI birimi Amper'dir (kısaltması A). Herhangi bir kesit üzerinden bir saniye içerisinde bir Coulomb'luk yük geçmesi bir Amper'lik akıma tekabül eder. Ohm Kanunu'na uyan maddeler üzerinden geçen akım bu maddenin direnci ile ters orantılı, akımı oluşturan gerilim ile doğru orantılıdır. Doğadaki çoğu madde Ohm Kanunu'na büyük oranda uyar, ancak akım ve gerilim arasındaki bağıntı çok daha karışık olabilir. Yarı iletkenler bu duruma güzel bir örnektir.

 

 

İçindekiler

 

Elektrik akımının fiziği

Çeşitli ortamlarda elektrik akımı

Metaller üzerindeki akım

Katı iletken metal, hareketli veya serbest elektronlara sahiptir. Bu elektronlar metalin kristal yapısına bağlıdırlar, fakat herhangi bir atoma bağlı değillerdir. Herhangi bir dış elektriksel alan uygulamadan bile bu elektronlar ısı enerjisinden dolayı rastgele hareket ederler. Fakat normalde bir metaldeki net akım sıfırdır. Herhangi bir zamanda metal objenin herhangi bir kesitinde bir yönden diğerine geçen elektronların sayısı aksi yönde geçiş yapanlarınkine ortalamada eşittir. Bir metal telin iki ucu arasına batarya gibi bir DC kaynağı bağlandığında iletkende bir elektrik alanı oluşur. Bu elektrik alanı metaldeki serbest elektronların alanın tersi yönünde sürüklenmesine sebep olur. Ortalamada bir yöne daha fazla hareket eden elektronlar elektrik akımını yaratmış olurlar.

Elektrolitler üzerindeki akım

Elektrolitler içlerinde elektrik akımını mümkün kılacak serbest iyonlar bulunduran maddelerdir. Elektrokimyasal hücreler bir elektrolit ve bu elektrolide yerleştirilmiş elektrotlardan oluşur. Bu hücreler kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çevirmek (pil) ya da elektrik enerjisi kullanarak bir kimyasal tepkimeyi gerçekleştirmek için (elektroliz) kullanılırlar. Her iki durumda da elektrotların çevresinde iyonlar oluşur ya da yok olur. Bu tepkimeler sırasında elektrolit içerisinde birbirini nötrleyen ya da birbirinden ayrılan anyon ve katyonlar (negatif ve pozitif yüklü iyonlar) elektrotlara doğru ya da aksi yönde hareketleri sırasında elektrik akımını oluştururlar. Örnek olarak, sıkça rastlanan kurşunlu pillerde elektrik akımı pozitif yüklü hidrojen iyonlarının bir yöne negatif yüklü sülfat iyonlarının diğer yöne hareket etmesinden meydana gelir.

Diğer ortamlar

Vakumda elektronlardan ya da iyonlardan meydana gelmiş bir ışın elektrik akımına neden olabilir. Benzer şekilde kıvılcım ve plazmalarda elektrik akımı hareket eden elektronlar ve pozitif ya da negatif yüklü iyonlardan meydana gelir. Yarı iletkenler üzerinde elektrik akımı, elektronların yanı sıra, pozitif yüklü elektron boşlukları (Yarı iletken kristali üzerinde eksik olan değerlik elektronlar) tarafından da taşınır. P tipi yarı iletkenlerde elektrik akımı büyük oranda bu şekilde oluşur.

Elektromanyetizma

Ampére yasasına göre elektrik akımı bir manyetik alan meydana getirir.

Elektrik akımı bir manyetik alan meydana getirir. Bu manyetik alan, akım geçiren teli çevreleyen dairesel alan çizgileri olarak gözde canlandırılabilir.

Elektrik akımı bir galvanometre yardımıyla doğrudan ölçülebilir, ama bu yöntem devrenin koparılmasını gerektirmektedir, bu da bazi durumlarda zorluk yaratır. Akım, devreyi koparmadan, meydana getirdiği manyetik alan sayesinde de ölçülebilir. Bu amaçla kullanılan cihazlar arasında Hall etkisi sensörleri, akım transformatörleri ve Rogowski bobinleri de vardır.

Özel görelilik kuramı kullanılarak manyetik alan, akımı taşıyan parçacıklarla aynı hızda giden bir gözlemci için durağan bir elektrik alan dönüştürüllebilir. Zaten akımın kendisi de ölçüldüğü referans sistemine bağlıdır, çünkü akım, parçacıkların hızına ve bu da referans sistemine bağlıdır.
 

Matematiksel modeller

Akım miktarının hesaplanması

Sabit bir akım I amper olarak şu şekilde hesaplanabilir:

burada

ölçülen süre boyunca kesitten geçen elektrik yükü, coulomb (amper saniye) olarak ve
zaman, saniye olarak

Devamında:

ve

Ohm yasası

 Ohm kanunu, ideal bir direnç veya diğer omik aygıtlarda uygulanan gerilimin akıma oranıdır.

burada

I akım, birimi Amper'dir
v gerilim, birimi Volt'dur
R direnç, birimi Ohm'dur

Akım yoğunluğu

Elektrik akımı yoğunluğunun bir ölçümüdür. Bu elektrik akımının seçili alana oranını veren bir vektörel büyüklüktür SI birimlerinde, akım yoğunluğu amper bölü metrekare ile ölçülür.

Elektrik yüklerinin hızı

Bir iletkenin içinde gezinen yüklü parçacıklar sürekli olarak rastgele yönlere doğru hareket ederler. Yükte net bir akış olabilmesi için, parçacıklar birlikte hareket etmelidirler. Elektronlar metalde taşıyıcıdırlar ve kararsız yolla akarlar (atomdan atoma sıçrarlar), fakat genellikle elektriksel alan yönünde akarlar. Akış hızları şöyle hesaplanabilir:

burada

elektrik akımı
yüklü parçaçıkların sayısı birim hacim
iletkenin kesit alanı
akış hızı ve
her bir parçacığın yükü.

Katı maddedeki elektrik akışı tipik olarak çok yavaştır. Örneğin, 0.5 mm² kesitli bir bakır tel 5 A lik bir akım taşırken elektronların akım yönündeki ortalama hızı saniyede milimetreler mertebesindedir. Buna karşılık katot ışınlı tüplerin içerisindeki neredeyse vakum ortamda elektronlar neredeyse doğrusal rotalarda ışık hızının onda birine yakın hızlarda hareket ederler.
Elektriksel yük taşıyan parçacıklar hızlı ya da yavaş da hareket etse, iletkenin yüzeyinde oluşan elektriksel sinyaller genelde ışık hızına yakın hızlarda ilerlerler. Bu sonuca Maxwell denklemlerinin çözümüyle varılabilir. İlk bakışta sezgiye aykırı görünen bu durum bilardo toplarının çok hızlı hareket etmediklerinde bile çarpışmanın etkisini neredeyse anında iletmelerine benzetilerek açıklanabilir.
 

Doğru akım ve alternatif akım

Doğru akım elektrik yükünün hep aynı yönde akmasıyla oluşur. Buna karşılık alternatif akımda eşit zaman aralıklarıyla akım yönü tersine döner. Bunların üretilmesi, iletilmesi ve kullanılması çok farklı özellikler gösterirler. Çeşitli elektronik devre elemanları kullanılarak bu iki akımı birbirine dönüştürmek mümkündür.

Elektrik enerjisi, çeşitli yöntemlerle diğer enerji çeşitlerinin dönüştürülmesiyle üretilir. Ortaya çıkan akım doğru ya da alternatif akım olabilir. Doğru akım en yaygın olarak kimyasal pillerde, güneş pillerinde ve dinamolarda(doğru akım motoru) üretilir. Alternatif akım ise genellikle alternatif akım motorlarında üretilir.

Kullanılan elektriğin büyük çoğunluğu herhangi bir enerji çeşidinin önce hareket enerjisine, ordan elektrik enerjisine çevrilmesiyle elde edilir. Alternatif akım motorları genel olarak doğru akım motorlarından daha ucuza mal olurlar, bakımları daha kolaydır ve daha yüksek verimde çalışırlar. Dolayısıyla alternatif akım büyük miktarda üretime daha uygundur. Bunun yanında alternatif akımın iletimi de çeşitli nedenlerden çok daha ucuz ve verimli bir şekilde yapılabilir. Elektrik şebekesinin alternatif akım taşıması bu nedenlerden ötürüdür. Buna karşılık elektrik şebekesinden uzak ya da taşınabilir uygulamalarda piller yardımıyla doğru akım elde etmek daha kolaydır.

Elektrik enerjisinin hareket enerjisine dönüştürülmesinde de alternatif akım motorları benzer avantajlara sahiplerdir. Bu yüzden hareket enerjisi gerektiren uygulamalarda (örneğin elektrikli ev aletleri) alternatif akım tercih edilir. Öte yandan, doğru akım, elektronik cihazların (özellikle dijital) çalışması için çok daha uygundur.
 

Görüldüğü yerler

Doğada karşılaşılan elektrik akımları arasında yıldırımlar, Güneş rüzgârları ve kuzey ışıkları vardır. İnsan yapımı elektrik akımlarına örnek olarak da metal tellerde akan elektronlar örnek gösterilebilir. Bu duruma uzun mesafelere elektrik enerjisi dağıtan elektrik iletim hatlarında ya da elektrikli ve elektronik aletlerin içlerindeki tellerde rastlanabilir. Akıma Elektronik bilimi dahilinde farklı yerlerde de rastlanabilir. Bunların arasında dirençlerin üzerinden geçen akımlar, vakumlu tüplerdeki vakumdan geçen akımlar, pillerin ya da sinir hücrelerinin içinde akan iyonlar ve bir yarı iletkenden akan elektron boşlukları da vardır.

Tehlikeler

Elektrik akımından kaynaklı en ciddi zararlar elektrik çarpmalarıdır. Elektrik çarpmasının etkileri pek çok etkene dayanır. En onemli etkenler akımın şiddeti, elektriksel temasın yapısı, etkilenen uzuvların durumları, akımın vücutta takip ettiği yol ve akım kaynağının gerilimidir. Çok zayıf bir akım sadece bir karıncalanmaya neden olurken, deriden geçen şiddetli akımlar ciddi yanıklara hatta kalpten geçen akımlar kalp krizine bile sebep olabilir.
Kontrol dışı elektrik kaynaklı ısınmalar da tehlikeli sonuçlar doğurabilir. Fazla güç taşıyan kablolar yaygın bir yangın sebebidir. Cepte birlikte taşınan madeni paralar ve bir AA Pil kadar küçük bir güç kaynağı bile kısa devre sonucu hızlıca ısınıp deride yanıklara sebep olabilir.

 

This is a copper atom diagram: 29 protons in the nucleus, surrounded by bands of circling electrons. Electrons closer to the nucleus are hard to remove while the valence (outer ring) electron requires relatively little energy to be ejected from the atom.


Akım nedir?

Elektrik akımı, Elektron hareketi

Elektrik akımı bir iletken içindeki serbest elektronların (valans elektronları) bir atomdan diğerine dış yörüngeler arasında geçişi/ atlayışı / yerdeğiştirmesi olarak tanımlanabilir.

 


Hava, Su gibi akışkan maddelerin ve ya Elektrik yüklerinin belli bir yönde akışı, yer değiştirmesi, cereyan.

Elektrik akımı veya elektriksel akım, en kısa tanımıyla elektron hareketidir. Bir iletken üzerinden birim zamanda geçen elektron sayısını gösterir. Birimi Amper'dir (kısaltması A) ve genelde I ile ifade edilir. Başka bir anlatımla elektriksel yükün zamana göre türevidir. Metal atomlarının en dış yörüngesindeki elektronlar, gerilim adı verilen elektromotor kuvvet yani yüklerin birbirini itmesi veya çekmesi etkisiyle, atomdan atoma geçmek suretiyle yer değiştirirler. Sonuçta meydana gelen bu elektron hareketine elektrik akımı denir. I=\frac{dQ}{dt} formülü ile gösterilir.

Elektrik yüklerinin hareketine elektrik akımı denir. Eğer yüklü parçacıklar (elektronlar, protonlar, iyonlar...) hareket ediyorsa, elektrik akımı var demektir. Elektrik yükleri katı cisimlerde (örneğin; kablolarda) serbest elektronların hareketi ile oluşur.Katı Madde içinde Pozitif yükler hareketsizdir. Sıvılarda ve gazlarda ise hem pozitif hem de Negatif iyonlar hareket eder. Fakat her durumda akımın yönü pozitif yüklerin yönü veya negatif yüklerin hareket yönünün tersi olarak alınır.



Akım, üzerinden geçtiği dirençle ters orantılı, akımı oluşturan gerilim ile doğru orantılıdır

Bir elektrik akımının şiddetini ölçmeye yarayan aygıt, amperölçer, Ampermetre .

Akım ölçümü
Bir akarsuda veya kanalda bir saniyede akan su hacmini ölçme.

Akım Trafosu
Akımı belli bir oran içinde değiştirip yüksek gerilim devresinden Yalıtım altında korumaya ve ölçü devrelerine veren araç.

Bağımlı akım kaynağı
Devrenin başka bir yerindeki akım veya gerilimle denetlenen akım kaynağı.

Dalgalı akım
Bir çevrimde akış yönü sürekli değişen akım, alternatif akım.

Dalgalı akım üreteci
Dalgalı elektrik akımı veren üreteç, Alternatör .

Doğru akım
İletken bir devre üzerinde yön değiştirmeyen sürekli elektrik akımı.

fotoakım
Fotoelektrik olayından elde edilen akım.

indükleme akım
İndükleme yoluyla elde edilen elektrik akımı.

Kol akımı
Bir elektrik akımında ana devreye eklenen kollarla evlere elektrik veren akım.

Akım ve Direnç

       

 

Akım Nedir ? iletken bir telin herhangi bir kesitinden birim zamanda geçen  net yük miktarına akım denir.  Elektrik akımı Ampermetre ile ölçülür, birimi Amper dir.

Elektrik Akımının Yönü

Elektrik akımının yönü üretecin ‘+’ ucundan ‘-‘ ucuna doğru  , elektronların yönü ise tam tersidir eksiden artıya doğrudur.

Elektrik akımı tanımdan da anlaşılacağı gibi , aşağıda verilen formülle hesaplanır.

Maddelerin iletkenlik özellikleri:
Madde içindeki elektrik yüklerinin bir noktadan başka bir noktaya taşınmasına elektrik iletkenliği denir. Metallerde iletkenliği sağlayan serbest elektronlardır. Sıvı çözeltiler de ve gazlarda ise pozitif ve negatif yüklü iyonlar dır.

Katıların elektrik iletkenliği:
Katılar da iletkenliği sağlayan, yüklü tanecikler ve negatif yüklü serbest elektronlardır. Elektronlar metal içinde yer değiştirir, atomlar yer değiştiremez. Her elektronun gidebileceği belli bir mesafe vardır. Elektronlar bu mesafede hareket ederken başka elektronlara çarparak yüklerini aktarırlar. Böylece elektrik akısı sağlanmış olur.
İletkenliğe etki eden faktörler;
1. Sıcaklık
2. Bağ kuvveti
3. İletkenin boyu
4. İletkenin kesit alanı
5. İletkenin cinsi

Sıvıların elektrik iletkenliği:
Bir sıvının elektriği iletmesi için iyonları na ayrışabilmesi gerekir.

Gazların elektrik iletkenliği:
Gazlar normal şartlarda elektriği iletmemesi ne rağmen uygun şartlar oluşturulduğunda iletebilir.
Gazlar herhangi bir yolla iyonlaştırılırsa iletken hale gelebilirler. Bu durumda, ( + ) iyonlar katoda, ( – ) iyonlar anoda gidecek ve devreden bir akım geçecektir.
Gazların elektriği iletmesi için gerekli şart;

  • Yüksek gerilim
  •  Düşük basınçtır.

Gazların elektriği iletmesi için iyonları na ayrışabilme özelliğini sağlaması gerekir.

 

 

 DİRENÇ

Bir iletkenin akıma karsı gösterdiği tepkiye direnç denir. Direnç birimi  ohm( Ω)

Bir iletkenin direnci;

 

1. Đletkenin boyuna ( ℓ )
2. İletkenin kesitine ( A )
3. Yapıldığı maddenin özdirencine (ρ )
4. Sıcaklığa bağlıdır.

 

R = Ro.( 1 + α.t )

R   : t derece de iletkenin direnci
Ro : 0 derece de iletkenin direnci
α   : İletkenin sıcaklıkla değişim katsayısı

Not: α katsayısı metaller için (+) alınır yani sıcaklık arttıkça metallerin direnci artar, metal olmayan maddeler için   (-)alınır . sıcaklık arttıkça dirençleri azalır

Özdirenç: Bir maddenin 1 m uzunluğunda ve 1 m2 lik kesitindeki kısmın direncine denir.
 α veya ρ ile gösterilir ve maddeler için ayırt edici bir özelliktir.

 

Elektrik akımı

Devre elemanları: Pil, ampul,anahtar, kablo.



- Devre elemanları 2 kutupludur.


a) Kapali devre:
Devre anahtari, devreden akim geçirecek konum da ise bu devreye kapali devre denir.
b) Açik devre:
Devre anahtari, devreden akimin geçmesini engelleyecek konumda ise bu devreye açık devre denir.


ELEKTRİK AKIMI ( I ): Bir iletken içinde elektronların sürekli olarak akışına elektrik akımı denir.
Elektrik enerjisi kaynakları(pil, batarya) devreye akım sağlar.Yani yükleri hareket ettirir.
Elektrik akımı negatif (-) yüklerin hareketinden kaynaklanır.
Elektrik akımı ampermetre ile ölçülür.
Ampermetrenin direnci çok küçük olduğundan devreye seri bağlanır.
Elektrik akımının birimi amper olarak ifade edilir ve kısaca “A” ile gösterilir.
Elektrik akımının yönü, (+) kutuptan (–) kutba doğrudur.
Elektronlar üretecin (–) kutbundan (+) kutbuna doğru hareket ederler.
    


Potansiyel Fark Nedir?

Elektriksel potansiyel fark, elektrik biliminin en temel kavramıdır. Bu basit kavramı analayan bir kişinin birçok modern elektronik bilimini anlaması daha da kolaylaşır. Çünkü tüm elektrik aygıtlardaki elektriksellik veya elektrik akımın nedeni potansiyel farktır.


Elektriksel Potansiyel Enerji

Basit fizik derslerinden bildiğimiz üzere yükler iki kısma ayrılır: Pozitif yükler ve negatif yükler. Pozitif ve negatif oluşlarına göre yükler birbirlerini iter ya da çekerler. Bu iki olay yükleri çevreleyen bir elektrik alan aracılığıyla gerçekleşir.

Bir elektrik alana konulmuş negatif bir yük düşünelim. Elektrik alan tarafından bu yüke çekici bir kuvvet uygulanır.Yükü, çekim yönüne zıt yönlerde harekete zorladığımızda, hareket ettirdiğimiz yükün elektrik potansiyel enerjisini arttırarak İŞ yapmış oluruz. Bu sebeple, yükün elektrik potansiyel enerjisi biz onu uzaklaştırdıkça artış gösterir. Elektrik potansiyel enerjisi, bir elektrik alan içindeki bir birimlik yükü belli bir konuma hareket ettirmek için gerekli olan enerjidir. Bu sebeple, elektrik alanı oluşturan kaynağa olan mesafeye bağlı olarak elektrik alandaki her nokta farklı bir elektrik potansiyele sahiptir.


Potansiyel Fark Nedir?

İki nokta arasındaki elektriksel potansiyel fark, bu iki nokta arasındaki bir yükün taşınması için gerekli olan enerjiyi tanımlar. Volt birimiyle ölçülür. Elektrik akımı yüksek elektrik potansiyele sahip bir noktadan düşük elektrik potansiyele sahip bir noktaya doğru akar. Akım, eşitliği sağlamak için farklı elektriksel potansiyellere sahip iki nokta arasında oluşur.

İki nokta arasında akım oluşurken, akımı sağlayan her yük bu iki nokta arasındaki potansiyellerin farkına eşit bir enerji kazanır. Pillerin iki ucu arasında da Volt cinsinden ifade edilen böyle bir potansiyel fark vardır. Bu iki kutup arasına bir bağlantı teli koyduğumuzda bu potansiyel fark yok olana ve yükler eşitlenene kadar akım gerçekleşir.
Potansiyel Fark Nasıl Hesaplanır?

Ohm Kanunu bu hesabı yapmak için kullanılır. İki nokta arasındaki voltajın değeri fiziksel özellikler sabit kaldığı sürece bu noktalar arasındaki akım değeriyle doğru orantılıdır.


Denklem şeklinde ifade edilirse,

V = I.R

V potansiyel farkı, I akımı, R ise orantı sabiti olan Direnci temsil eder. Buna göre bir devredeki yükü ve direnci bilirsek potansiyel farkını rahatça bulabiliriz. İki nokta arasındaki potansiyel farkı ölçen voltmetre gibi cihazlar da vardır. Bu aygıtlar akım üzerinden voltaj ölçümü yapar.
 

Elektrik Devresinde Neler Oluyor?

 

 Pil, direnç, anahtar ve bağlantı kablolarından oluşan bir elektrik devresini, aşağıdaki şekilde görülen su tesisatına benzetebiliriz. Böylece bir elektrik devresinde neler olduğunu anlamamız kolaylaşır.


Su tesisatı içindeki su, vananın açılmasıyla pompa tarafından itilir ve borular içinde ilerler. Kıvrımlı boruya gelen suyun buradan geçmesi zorlaşır. Kıvrımlı borudan geçen su, borular içinde ilerleyerek pompaya geri döner. Suyun tesisat içindeki devri bu şekilde devam eder.
Yukarıda verilen şekildeki elektrik devresinde de buna benzer bir durum vardır. Su tesisatındaki suyu, elektrik devresindeki negatif yüklere benzetebiliriz. Pil, pompaya benzer bir görevle elektrik yüklerine elektriksel bir kuvvet uygular. Bu kuvvet etkisi ile elektrik yükleri elektrik enerjisi kazanır ve bu enerji tel boyunca iletilir. Bu durum iletkendeki yükler arasında enerji aktarımına sebep olur. Yüklerin hareketinden kaynaklanan bu enerji aktarımına elektrik akımı denir.


Elektrik devresi ve su tesisatının birbirine benzeyen yönleri bulunmakla birlikte benzemeyen yönleri de vardır. Örneğin, su tesisatındaki su borusu kesildiğinde suyun akışı devam eder. Ancak elektrik devresinde bulunan teller arasındaki bağlantı koparıldığında elektrik akımı anında kesilir. Soldaki şekilde elektrik devresinin anahtarı açıkken negatif yükler tel içinde düzensiz hareket eder.


Anahtar kapatıldığında ise pilin uyguladığı elektriksel kuvvet ile sağda bulunan şekildeki gibi negatif yükler aynı yönde harekete zorlanır. Böylece elektrik akımı oluşur.
 

Pilin Çalışması

Bir kuru pilin iç ve dış yapısı ile pilin içinde oluşan elektron hareketliliğini aşağıda gözlemleyebilirsiniz.

 

 


Yüklerin Yolculuğu

 

Acaba elektrik devresindeki elektrik akımının yönünü nasıl belirleriz?

Negatif yükler, devre tamamlanır tamamlanmaz harekete başlayacaklardı. Nihayet devre tamamlanmıştı ve pilin uyguladığı kuvvet ile pilin negatif kutbundan itibaren birbirlerini hareket etmeye zorlamışlardı. Böylece sahip oldukları enerjiyi birbirlerine aktararak pilin pozitif kutbuna kadar bu hareketlerini sürdürmüş oldular.
Yukarıda anlatıldığı gibi negatif yükler, sahip oldukları hareket enerjisini pilin negatif kutbundan pozitif kutbuna doğru aktarır. Ancak bilim insanları yıllar önce akım ile ilgili araştırmalar yaparken akımın yönünün pozitif kutuptan negatif kutba doğru olduğunu düşünmüşler ve birçok bilimsel çalışmalarını buna göre yapmışlardı. Bunun için devredeki akımın yönünün günümüze kadar pilin pozitif kutbundan negatif kutbuna doğru olduğu kabul edilmiştir. Bir elektrik devresindeki elektrik akımının yönünü bulmak için pilin kutuplarına bakmamız yeterlidir. Aşağıdaki devre şemasında görüldüğü gibi pilin devre içindeki gösteriminde uzun olan çubuk pozitif kutbu, kısa olan çubuk negatif kutbu temsil eder.


             

Devredeki elektrik enerjisi kaynakları (pil, akü vb.) elektrik akımına neden olur. Ampul gibi devre elemanları, elektrik yüklerinin taşıdığı elektrik enerjisinin tamamını kullanır. Elektrik akımının kendisi kullanılıp tüketilmez. Peki, acaba bir elektrik devresinden geçen akımı nasıl ölçebiliriz?


Fotoğrafta bir ampermetre ve ampermetrenin devre içindeki gösteriminde kullanılan sembol görülmektedir. Elektrik akımının birimi amper olarak ifade edilir ve kısaca “A” ile gösterilir. Yukarıdaki tabloda, günlük hayatımızda kullandığımız bazı araçların çalışmaları için gerekli yaklaşık akım şiddetleri verilmiştir.

Gerilim

 

                                     

Elektrik devrelerindeki elektrik enerjisi kaynağının işleyişini su pompasının işleyişine benzetmiştik. Şekildeki su akışı, su seviyesinin yüksek olduğu koldan düşük olduğu kola doğru olur. Su akışı, su seviyeleri her iki kolda da eşit oluncaya kadar devam eder ve su seviyeleri eşitlenince durur. Su seviyeleri arasında fark olduğu sürece su akışı devam eder. Şekildeki gibi uygun bir pompa kullanarak bu akışın sürekli olarak devam etmesi sağlanabilir. Suyun akışı elektrik devrelerindeki elektrik akımına benzer.

Elektrik akımı da, devrenin iki ucu arasındaki yüklerin enerjileri arasında fark olduğu sürece olur. Bu enerji farkı gerilime sebep olur. Sonuç olarak gerilim enerji farkının bir göstergesidir. Su tesisatında suyun akışının devam etmesini sağlayan bir pompa bulunduğu gibi, elektrik devrelerinde de elektrik akımının devamlı olmasını sağlayan elektrik enerjisi kaynakları yer alır.

    

Elektrik Akımı Nedir?

Elektrik akımı, en kısa tanımıyla elektron hareketidir. Bir iletken üzerinden birim zamanda geçen elektron sayısını gösterir. Birimi Amper'dir (kısaltması A) ve genelde I ile ifade edilir. Başka bir anlatımla elektriksel yükün zamana göre türevidir. Metal atomlarının en dış yörüngesindeki elektronlar, gerilim adı verilen elektromotor kuvvet yani yüklerin birbirini itmesi veya çekmesi etkisiyle, atomdan atoma geçmek suretiyle yer değiştirirler.

Elektrik akımı, elektron ismindeki küçük parçacıkların, iletken bir tel üzerinde ilerlemesidir. Bu ilerleme sabit olabileceği gibi (doğru akım) değişken de olabilir (alternatif akım).Elektrik kaynaklarının iki ucu bulunur. Bunlar: Negatif ve pozitif yüklü uçlardır. Elektrik devresi kurulduğunda elektronlar negatif yüklü oldukları için, eksi uçtan tüketiciye oradan da artı uca doğru hareket ederler. Yani eksi uçtan itilip artı uca ilerlerler. Bu ilerlemeyi sağlayan kuvvete elektromotor kuvvet (emk) ya da gerilim denir. Gerilimin birimi volttur ve V harfiyle gösterilir. Volt kelimesi pili bulan bilim insanı Alessandro Volta’dan gelmektedir. Elektrik akımının yönü konusunda birçok söylenti vardır. Söz ettiğimiz gibi elektronlar eksi yüklüdür ve eksi uçtan artı uca doğru itilirler. Fakat hesaplamalarda bolca (-) kullanmak sorun yaratacağından bilim adamları akımın yönünü hesaplamalarda artı yönden eksi yöne doğru olarak kabul etmişlerdir. Elektrik devresini çalışabilmesi için, elektrik kaynağının negatif ucundan çıkan bağlantının tüketiciye gitmesi ve tüketiciden de elektrik kaynağının pozitif ucuna gelmesi gerekmektedir.

                              


Elektrik Akımı Nedir? ve Akım Çeşitleri


Elektrik akımı, elektriğin en temel terimlerinden biridir. Bundan dolayı mesleğe yeni girenler tarafından sıkça duyuluyor olsa da pek çok elektronikçi tam olarak ne işe yaradığını pek bilmezler. Bu yazıyı hazırlama sebebim bu konu üzerinde kazanılmış olan rehaveti yok ederek özellikle genç meslektaşlarıma elektrik akımı konu anlatımı yaparak genel tüm bilgileri vermektir.


Elektronlar negatif (-) yönden pozitif (+) yöne doğru hareket etmektedir. Elektronların bu hareketine elektrik akımı denmesine rağmen elektrik akımı ise elektron akışının tersi yönde olarak pozitif (+) yönden negatif (-) yöne doğru hareket etmektedir. İşte elektronlar arasında gerçekleşen bu enerji aktarımına akım denilmektedir.

Elektrik akımı birimi ise Amper olarak ifade edilmektedir.

Amper Nedir?

İletken telin herhangi bir noktasından saniyede geçen bir Coulomb elektrik yükü ile oluşan elektrik akım miktarına amper denir. Bir Coulomb 6,25 x 10^18 elektron yükü miktarı ile ifade edilir. Ayrıca bu ifade akım şiddeti olarak da ifade edilmektedir.

Eğer iletkenin ölçülen her hangi bir kesitinden saniyede 1 Coulomp yük geçerse ölçülen akım şiddeti 1A olarak ölçülür. Aşağıdaki resimde elektrik akımının çalışma prensibini görsel olarak görebilirsiniz. Resimde görüldüğü gibi elektronlar – yönden + yöne doğru hareket etmektedir.

Elektrik Akımı Çeşitleri

Elektrikte, Akım türleri Doğru Akım(DA veya DC) ve Alternatif Akım (AA veya AC) olarak iki farklı türde oluşmaktadır. Oluşan bu akım çeşitliliği elektrik alanın zenginleşmesine sebep olmuş ve elektriğin pek çok alanda kullanılabilmesine neden olmuştur.

Doğru Akım (DC) Nedir?

Elektronik alanının en temel kavramıdır. Güç gerektiren bütün elektronik devreler bir güç kaynağı yardımı ile doğru akım elde edilerek çalıştırılırlar.

Doğru akım, Zamana bağlı olarak yönü ve şiddeti değişmeyen akım türüdür. En ideal doğru akım kaynağı sabit bir çıkış verebilmelidir. Bundan dolayı, yeryüzündeki en ideal doğru akım kaynağı olarak ise pilleri göstermek mümkündür.

Alternatif Akım (AC) Nedir?

Alternatif akım, zamana bağlı olarak yönü ve şiddeti değişen akım türüdür. Genellikle yüksek güç ile çalışan elektrik devrelerinin kumandasında ve yüksek güçlü elektrik motorlarını sürmek için kullanılan akım türüdür.

Ayrıca, ev tesisatı için çekilen elektrik kaynağı da alternatif akım ile çalışmaktadır. Çünkü alternatif akım, doğru akıma göre iletken yardımı ile çok daha rahat ve kayıpsız şekilde taşınabilmektedir. Tüm bunlara rağmen evlerimizdeki buzdolabı, çamaşır makinesi ve bulaşık makinesi gibi cihazlar doğrudan alternatif akımla çalıştığı gibi televizyon,bilgisayar,video oynatıcı gibi elektronik cihazlarda prizden gelen alternatif akımlı kaynağı güç ünitelerinde doğru akıma dönüştürerek çalışırlar. Yapılan bu adımlara regüle işlemi denir.

Elektrik Akımı

Pil elektrik yüklerine elektriksel bir kuvvet uygular. Bu kuvvet sayesinde elektrik yükleri elektrik enerjisi kazanır ve enerji iletken tel boyunca iletilir. Böylece iletkendeki yükler arasında enerji aktarımı gerçekleşir. Bu enerji akımına elektrik akımı denir.
 

 
Bir elektrik devresinde negatif
yüklerin hareket yönü pilin
negatif (-) kutbundan pilin
pozitif (+) kutbuna doğrudur.
 

 
 
Elektrik akımının yönü ise pilin
pozitif ( +) kutbundan pilin
negatif ( - ) kutbuna doğrudur.

 
Elektrik Akımının Ölçülmesi
 
Bir elektrik devresindeki elektrik akımı ampermetre ile 
ölçülür.Basit bir elektrik devresinde 

ampermetre devreye seri olarak bağlanır. Seri bağlanmasının sebebi ise iç direncinin çok küçük olmasındandır.

 

 
Ampermetre devreye seri bağlanır. Seri bağlanırken pilin + ucu
ampermetrenin + ucuna, pilin – ucu ampermetrenin – ucuna
gidecek şekilde bağlanmalıdır.

 

  • Elektrik akımının birimi amperdir. Amper kısaca A harfi ile gösterilir. Amperin 1000 kat küçüğüne miliamper denir. 1 A = 1000 mA dir.

 

Gerilim
 
Bir elektrik devresinde elektrik 
akımı, devrenin iki ucu 
arasındaki yüklerin 
enerjileri arasında fark 
olduğu sürece olur. Bu 
enerji farkı gerilimin 
oluşmasına neden olur. Gerilim enerji farkının bir göstergesidir. 

Bir devrede gerilimi ölçmek için voltmetre kullanılır. Gerilimin birimi Volt’tur. Volt kısaca V ile gösterilir.
 

 
Voltmetre elektrik devresine paralel olarak bağlanır.
Paralel bağlanmasının nedeni iç direncinin çok büyük
olmasıdır. Üzerinden elektrik akımının geçmesine müsaade
etmez. Eğer seri bağlanırsa ampul yanmaz.
 


 

 
Basit bir elektrik devresine ampermetre ve voltmetreyi şu
şekilde bağlamak doğru olur.

 
Gerilim ile Akım arasındaki ilişki (OHM Kanunu)
Bir iletkenin uçları arasındaki gerilimin telin içinden geçen akıma oranı sabittir ve bu oran iletkenin direncine eşittir. BU olaya ohm kanunu denir. Gerilim ile akım arasındaki ilişkiyi George Simon Ohm bulduğu için bu ilişkiye Ohm Kanunu adı verilir. Direncin birimi de ohm olarak alınır, ohm Ω ile sembolize edilir.
 

 
Gerilim-Akım Arasındaki Grafik
 
Gerilim ile Akım doğru orantılı olduğundan grafiği de
yukarıdaki gibi olacaktır. Grafikte gerilim akıma
bölünürse direnç bulunur.

 

 

Pil Nasıl Çalışır?

Alessandro Volta 1794 yılında ilk pili icat etmiştir. Pilin ana çalışma prensibi; kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çevirmektir. Peki, bu fikir Volta’nın aklına nasıl geldi? 1791 yılında Luigi Galvani isimli bilim adamı ölü bir kurbağanın üzerinde deney yapıyordu. Kurbağayı keserken kullandığı bıçakları kurbağanın bacağına değdirdiğinde kurbağanın bacağının hareket ettiğini gördü.

                  

Bunu, her hayvanın bacağında elektrik vardır diyerek yorumladı. Fakat 3 yıl sonra Volta bunun doğru olmadığını düşünerek deneyi tekrarladı ve sonra da kurbağanın bacağının hareket etmesine neden olanın elektrik olduğunu fakat Galvani’nin söz ettiği elektrik olmadığını keşfetti. Ona göre iki farklı metal asidik bir sıvıyla temas ederse ortaya elektrik çıkar. İşte ana prensip budur. Yani elektriğe kurbağanın içindeki asidik sıvıya Galvani’nin değdirdiği bıçaklar neden oluyordu. Daha sonra Volta ilk pili yaptı. Biraz bakır para, biraz çinko, biraz karton, biraz da asit. Volta, kartonları aside batırarak para ve çinko arasında sıkıştırıp bunu tekrarlayarak birleştirdi. Dolayısıyla bakır para ve çinko asidin etkisiyle etkileşime girerek elektrik meydana getiriyordu.

 

Elektromıknatıs Nedir?
Ampere teli sarmal bobin şekline getirerek elektrik akımını bu telden geçirdi ve telin mıknatıs gibi davrandığını keşfetti. Bu çalışmanın üzerine 1825 yılında William Sturgeon, bu sarmal bobinin içine demir çubuk sokarak deney yaptı ve çubuğun mıknatıslandığını gördü. Bu olaya yani bir demire elektrik akımı sayesinde mıknatıs özelliği kazandırma işlemine elektromıknatıs demir. Bu sarmal bobinde saat yönünde akan akım güney kutbunu, saat yönünün tersine akan akım kuzey yönünü meydana getirir.
 

 

 

Elektrik Ampulü Nasıl Çalışır?

Direncin bize sağladığı nimetlerden biridir. Lambaların içinde direnci yüksek filaman ismindeki teller bulunur. Bunlar sarmal şeklindedir çünkü daha uzun tel daha fazla direnç demektir.

Bu tele elektrik verildiğinde direnç göstererek ısınıp parlar. Lambayı 1878 yılında Joseph Swan bulmuştur. Bir yıl sonra da günümüzde kullandığımız ampulü Thomas Edison geliştirmiştir.

Elektrik
Elektrik elektriksel yükün varlığı ve akışından meydana gelen çeşitli olguları tanımlayan sözcüktür. Mıknatıslık (manyetizma) ile birlikte doğadaki temel etkileşimlerden biri olan elektromıknatıslığı oluşturur. Yıldırım, elektrik akımı ve alanı gibi yaygın olarak ...

Elektrik Santrali
Elektrik santralı, elektrik üretecek bir fabrikayı meydana getiren tesislerin tümü. Bir elektrik santralı, jeotermik, hidrolik, nükleer, termik, rüzgâr ve gelgit enerjileri gibi değişik doğal enerjiler kullanan motorların çalıştırdığı alternatörlerle elektrik üretir.

Elektrik çarpması
Elektrik Çarpması Alm. Elektrischer Schlag, Fr. Commotion (f), électrique, İng. Electric shock. Elektrik akımının insan vücudundan geçmesiyle meydana gelen tehlikeli durum. Ortaya çıkan tahribat, çeşitli hususlara bağlıdır. Burada elektrik akımının gerilimi, şiddeti ve frekansı ...

Elektrik Devresi
Elektrik Devresi Alm. Stromkreis (m), Fr. Circuit (m), électrique, İng. Electric Circuit. Elektrik akımının dolaştığı kapalı sistem. Bir elektrik devresinde en az üç eleman bulunmalıdır. Bunlar elektrik akımı kaynağı, iletkenler (tesisat) ve alıcıdır. Kaynak, elektrik ...

Elektrik Enerjisi
Elektrik Enerjisi Alm. Elektrische Energie (f), Fr. Energie électrigue, İng. Electric energy. Mekanik veya kimyasal enerjinin veya ısı enerjisinin elektriğe dönüştürülmesiyle elde edilen ve tüketicilerin kullanımına sunulan enerji. Elektriğin enerji olarak kullanılması ...

Elektrik Motoru
Elektrik Motoru Alm. Elektrische motor, Fr. Motor électricien, İng. Electric motor. Elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviren makina. Elektrik kaynağına bağlandığı zaman bir mili döndürerek bir hareket meydana getirir. Günlük hayatımızda milyonlarca motor kullanılır. Evde ...

Elektrik Tarihi
Elektrik ve mıknatıs (``magnet``) sözcüklerinin kökeni eski Yunanca`dan gelmektedir. Elektrik sözcüğünün kaynağı "kehribar" anlamına gelen Yunanca ``elektron`` sözcüğüdür. Mıknatıs sözcüğünün de, mıknatıs taşlarına oldukça sık rastlanan Batı Anadolu`daki ...

Piezo Elektrik
Piezo elektrik kristalleri üzerine basınç uygulandığı zaman elektrik akımı ortaya çıkartır. <basınçla doğru orantılı olan bu elektrik akımı sayısal değere çevrilerek tartı gibi veya basınç algılanması gereken yerlerde kullanılır.

Planck Akımı
Planck akımı (IP), Planck birimleri olarak bilinen doğal birimler sisteminde elektrik akımı birimidir.

Elektrik Kontakları
Elektrik kontağı, elektrik anahtarlarında, rölelerde, şalterlerde bulunan ve devreyi açma veya kapatma görevini yapan bir elektrik devresi bileşenidir. İki eş iletken metalden oluşur ve aralarındaki boşluk kapandığında elektrik akımını iletir, boşluk açıldığında iletmez. ...

Elektrik Sayacı
Elektrik Sayacı Alm. Elektrizitätszähler (m.), Fr. Electrique compteur, İng. Electricity meter. Harcanan elektrik enerjisini sayaçlı bir sistemle kaydeden elektrikli bir ölçü aleti. Doğru akım ve alternatif akım sayaçları, yapı bakımından farklılık gösterirler. Mühim olan ...

Elektrik Kablosu
Elektrik Kablosu elektrik enerjisini iletmeye yarayan araç. Bir telli, çıplak olanları olduğu gibi, çok telli, çok damarlı olanları da vardır. Kablo kullanıldığı yere göre çok çeşitli özellikler gösterir. Bunlar bina içi, dışı, havai hat, nemli yer, yeraltı vb. ...

Elektrik Santralı
Elektrik Santralı Alm. Kraftwerk, Fr. Usine géenératrice, İng. Power plant. Elektrik enerjisinin üretildiği merkez. Bir santralda iki ana makina vardır. Bunlardan biri herhangi bir enerjiyi mekanik enerjiye çeviren makinadır. Bu bir su türbini, buhar türbini, dizel motoru veya gaz ...
 

Elektrik Nedir? Akım Nedir? Voltaj Nedir? Direnç Nedir?

   

Temel Elektrik Kavramları:

a.       Elektrik Nedir?:

Bütün cisimler moleküllerden veya atomlardan meydana gelmiştir. Yani bir cismi parçalara ayıracak olursak sonunda o cismin özelliğini taşıyan en küçük parçanın bir molekül veya bir atom olduğunu görürüz. Atom ise merkezdeki çekirdek ve bunun etrafında süratle dönen elektronlardan oluşmuştur.

Bazı cisimlere ait atomların dış yörüngelerinde bulunan elektronlar ısı, manyetik alan, kimyasal reaksiyon gibi bazı etkilere maruz kaldıkları zaman kolaylıkla yörüngelerinden koparak serbest hale gelirler. Bu şekilde atomdan ayrılan elektrona serbest elektron adı verilir.

İşte elektrik akımını, elektrik voltajını meydana getirerek elektrik motorlarının dönmesini, elektrik ampullerinin ışık vermesini, elektrik fırınlarının yemek pişirmesini sağlayan tamamı ile yukarıda bahsettiğimiz serbest elektronlardır ve bu serbest elektronların hareket etmesidir. Kısaca serbest elektronların elektrik akımını ve voltajını meydana getirmesine ve bunların kullanılmasına elektrik diyebiliriz.

b.      Elektrik Akımı:

Elektrik akımı iletken bir cismin kesitinden geçen serbest elektron miktarıdır. Başka bir deyişle elektrik akımı serbest elektronların iletken madde içinden akmasıdır.

 

 

 

 

Elektrik akım şiddet birimine Amper denir. Bir devreden elektrik akımının akabilmesi için o devrenin Kapalı Devre olması gerekir.

Eğer devre açık olursa serbest elektronlar havada geçemeyecekleri için elektrik akımı akmaz. Bu şekilde ki devrelere de Açık Devre denir.

c.       Elektrik Voltajı:

Bir su borusundan akan suyun hareketini bir iletkenden akan elektronların hareketine yani elektrik akımının akmasına benzetebiliriz. Borudan akan sudur, buna karşın iletkenden akan ise elektronlardır. Su borusu içinden suyun akabilmesi için mutlaka bir basınç farkı gereklidir. Örneğin bir su pompası ile su basılmalıdır ki su borudan akabilsin. Benzer bir şekilde elektrik devresinden de akımın akması için mutlaka bir kuvvete ihtiyaç vardır. Bu kuvvet olmadığı takdirde serbest elektronlar hareket edemez yani elektrik akımı akmaz. İşte serbest elektronları hareket ettirerek devreden elektrik akımının akmasına sebep olan kuvvete Voltaj denir. Voltaj birimi Volt’tur. Kısaca (V) veya (E) harfi ile gösterilir.

d.      Direnç (Rezistans):

İletken cisimlerin üzerlerinden geçen akıma karşı gösterdiği mukavemete direnç veya rezistans denir. Yine su devresinden örnek verecek olursak; nasıl ki su borusunun çeperleri (iç yüzeyi) suyun akışına karşı bir mukavemet gösterir yani suyun borunun içinden akmasını zorlaştırırsa bir iletken içindeki atomlar ve elektronlar da serbest buna Direnç veya Rezistans denir. Elektrik akımına karşı olan bu mukavemet nedeniyle tel ısınmaya başlar ve akımın değeri büyüdükçe telin sıcaklığı da artar. Rezistans (Direnç) birimi Ohm’dur. Rezistans (R)      sembolü ile gösterilir.

e.      Elektrik Enerjisi:

Bir direncin üzerinden akım geçtiği zaman elektrik enerjisi ısı enerjisine dönüşür. Devreye uygulanan voltajla devreden geçen akımı çarparsak elektrik gücünü bulmuş oluruz. Elektrik gücü ile de zamanı yani (saati) çarparsak elektrik enerjisini bulmuş oluruz. Birimi de Watt/Saat’tir (Kw/h).

 

Elektrik Nedir?

I.   STATİK (DURGUN) ELEKTRİK

A. ATOMUN YAPISI VE ELEKTRİK YÜKLERİ

Atom, ortada çekirdek ve çevresinde dolanan elektronlardan oluşur. Atomun çekirdeği proton ve nötronlardan oluşmuştur. Çekirdekteki nötronlar yüksüz ve protonlar pozitif (+) yüklüdür. Çekirdeğin çevresinde dolanmakta olan elektronlar ise negatif (-) yüklüdür. Atomlarda hareketli olan parçacıklar sadece elektronlardır. Bundan dolayı elektrikte yük hareketi elektron hareketiyle gerçekleşir. Pozitif yükler hareketsizdir.

•           Bir atomda pozitif yükler ile negatif yükler birbirine eşit ise buna nötr (yüksüz) atom denir.

•           Eğer nötr bir atom elektron kaybetmiş ise pozitif yükler çoğunlukta olacağı için bu atoma pozitif yüklü atom (iyon) denir.

•           Eğer nötr atom elektron kazanmış ise bu atoma negatif yüklü atom (iyon) denir.

Aynı tür yükler birbirini iter, zıt yükler birbirini çeker. Yükler arasındaki bu kuvvete Coulomb kuvveti denir.

 

Coulomb kuvveti yüklerin büyüklükleri ile doğru, aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.

 

Doğadaki en küçük elektrik yükü elektronun ve protonun yüküdür. Bunlar birbirine değer olarak eşit fakat işaret olarak zıttır. Elektron ve protonun yükü çok küçük olduğu için yük birim olarak coulomb (C) kullanılır.

 

1 coulomb = 6, 25 .1018 elektron yüküdür.

 

B. ELEKTRİKLENME ÇEŞİTLERİ

 

1.         Sürtünme ile elektriklenme

Ebonit çubuk yün kumaşa sürtüldüğünde ebonitin (-) , yün kumaşın (+) yüklendiği görülür. Cam çubuk ipek kumaşa sürtüldüğünde camın (+), ipek kumaşın ise (-) yüklendiği görülür. Sürtünme ile elektriklenme yalnızca bazı yalıtkan maddeler arasında gözlenebilir.

 

2.         Etki ile elektriklenme

Yüklü bir cisme bir başka iletken cisim yaklaştırıldığında aynı tür yükler birbirini itip, zıt yükler birbirini çekeceği için cisimlerin üzerinde bir yük hareketi oluşacaktır.

 

3.  Dokunma ile elektriklenme

Yüklü bir cisim nötr veya yüklü bir başka iletken -dokundurulduğunda aralarında yük alışverişi olur • süre sonra yükler dengelenerek yük alışverişi durur.

Topraklama : Yüklü bir cismi nötr hale getirmek için torağa dokundurulması olayına topraklama denir.

•           Lastik, plastik, ebonit, kağıt, cam gibi   elektriği iletmeyen maddelere yalıtkan madde denir. Sürtünmeyle elektriklenen ve enerjiyi üzerinde durgun olarak tutan maddeler yalıtkan maddelerdir.

•           Metaller gibi elektriği ileten maddelere iletken madde denir, iletkenlerde elektronlar serbestçe hareket edebilir.

 

C. ELEKTROSKOP

Cisimlerdeki yük varlığını ve türünü anlamamıza yarayan alete elektroskop denir. Elektroskop yüklendiğinde yaprakları açılır ve yüksüz olduğunda yaprakları kapalı durumda olur.

 

D. ŞİMŞEK, YILDIRIM ve GÖK GÜRÜLTÜSÜ

Bulutlar hareket ederken birbirlerine ve hava moleküllerine sürtünürler. Sürtünme sonucu üzerlerinde elektriklenme oluşur. Yer yüzünün buluta yakın olan kısımları da cinste (zıt) elektriklenebilir. Bu sebeple bulut ile yeryüzü arasında zaman zaman elektriksel boşalma .Bu olaya yıldırım denir.

 

Yüksek binaları, kuleleri yıldırımdan korumak için yıldırımlık yapılır. Yıldırımlık (paratoner), toprağa bağlı sivri uçlu bir metal çubuktur. Bu uca düşen yıldırımdaki elektrik, iletken bir kablo yardımıyla toprağa aktarılır. Böylece paratoner yardımıyla yıldırımın tehlikelerinden korunuruz.

Bulutlarda biriken elektrik yalnız yer yüzüne değil,  bulutun bir noktasından diğer bir noktasına da boşalabilir. Bu olaya şimşek denir. Gerek şimşek, gerekse yıldırım, ışık ile birlikte şiddetli bir ses meydana getirir. Bu sese gök gürültüsü denir. Işık, sesten çok daha hızlı yayılır. Şimşeklerin çaktığı bir havada ilk önce parlak ışığı görür sonrada gök gürültüsünü duyarız. Örneğin; gök gürültüsünün şimşekten bir saniye sonra duyulması yıldırımın 350 metre uzakta oluştuğunu bize gösterir.

 

ELEKTRİK DEVRELERİ EKTRİK AKIMI

Elektronların iletken içindeki hareketine elektrik akımı denir. Bir iletkenden birim zamanda (t) geçen yük miktarına (q), elektrik akım şiddeti ( I ) denir.

 

-          Elektrik akımı, üretecin ( + ) ucundan çıkıp ( - ) ucuna girecek şekilde oluşur.

-          Elektron akımı, üretecin ( - ) ucundan çıkıp ( + ) ucuna girecek şekilde olur.

 

B. ELEKTRİK DEVRE ELEMANLARI

1.         Üreteç

Kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çevirerek devreye elektrik akımı veren elemanlara pil veya akümülatör denir. Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren cihazlara jeneratör denir.

Bir üretecin uçları arasındaki potansiyel farka elektromotor kuvvet (emk, V) denir.

2.         Direnç

Elektrik akımının geçmesine zorluk gösteren yani elektrik enerjisinin harcandığı elemana  direnç denir. Bunlar lamba, ütü, elektrik ocağı vb. cihazlar olabilir. Direncin birimi ohm (W) dur.

3.         Ayarlı Direnç (Reosta)

Devredeki akım şiddetini ayarlamak için  kullanılan değişken dirençlere reosta denir.

4.         Ampermetre

Elektrik akım şiddetini gösteren ölçü aletine ampermetre denir. Ampermetreler devreye daima seri bağlanır. Akım birimi amperdir.

5.         Voltmetre

Elektrik devrelerinde potansiyel farkı (gerilim) gösteren ölçü aletine voltmetre denir. Voltmetre gerilimi ölçülecek elemana daima paralel bağlanır. Potansiyel fark (gerilim) birimi volttur.

 

Diğer devre elemanları : Topraklama, sigorta

 

C. OHM KANUNU

 

Bir iletkenin uçlarındaki potansiyel fark (gerilim) ile iletkenin içinden geçen akım arasında sabit bir oran vardır. Bu orana iletkenin direnci denir.

 

-          Bir iletkenin direnci; öz direnci ve boyu ile doğru orantılı, kesit alanı ile ters orantılıdır.

Özdirenç : Birim uzunluk ve birim kesitteki iletkenin direncine denir. İletkenin cinsine bağlıdır ve ayırt edici bir özelliktir.

 

Kısa Devre : Elektrik akımının devresini direncin olmadığı yoldan tamamlamasına denir. Direnç üzerinden akım geçmez.

 

D. DİRENÇLERİN BAĞLANMASI

1. Seri Bağlama

Dirençlerin birer uçları birbirine bağlanarak (uç uca eklenerek) elde edilen bağlama şekline seri bağlama denir.

Eşdeğer direnç, dirençlerin toplamına eşittir.

Toplam potansiyel fark dirençlerin potansiyel farklarının toplamına eşittir.

 

2. Paralel Bağlama

Dirençlerin birer uçları bir noktada, diğer uçları da başka bir noktada olacak şekilde bağlanmalarına paralel bağlama denir.

Eşdeğer direnç, 1/Reş = 1/R1+1/R2+1/R3

Devrenin toplam akımı, kolların akımları toplamına eşittir.

Kollardaki potansiyel farklar birbirine eşittir.

 

III. ELEKTRİK DEVRELERİNDE AKIM VE GERİLİM

  1. SERİ BAĞLI DEVRELERDE AKIM VE GERİLİM

-          Seri bağlı devrelerde, toplam gerilim, devredeki dirençlerin gerilimlerinin toplanması ile bulunur.

-          Seri bağlı devrelerde, akım kollara ayrılmadığı için ana kol akımı (I), devredeki dirençlerin akımlarına eşittir.

-          Seri bağlı devrelerde, dirençlerden  geçen akım şiddeti sabit olduğundan, gerilimler, dirençlerin büyüklüğüyle doğru orantılı olur.

  1. PARALEL BAĞLI DEVRELERDE AKIM VE GERİLİM

-          Paralel bağlı devrelerde, paralel bağlı dirençlerin gerilimleri birbirine eşittir.

-          Paralel bağlı devrelerde, akım kollara ayrıldığı için toplam akım kollardaki akımların toplanması ile bulunur.

-          Her bir koldan geçen akım, o koldaki dirençle ters orantılıdır. Büyük dirençten az akım, küçük dirençten çok akım geçer.

IV. ÜRETEÇLERİN BAĞLANMASI

A. SERİ BAĞLAMA

1.  Düz Seri Bağlama

Seri bağlamada bir üretecin (+) ucu diğer üretecin (-) ucuna bağlanır. Bu durumda toplam potansiyel fark, üreteçlerin potansiyel farklarının toplamına eşit olur.

Üreteçler seri bağlandığında toplam potansiyel fark artar. Bu nedenle devre akımı artar. Çekilen akım şiddeti arttığı için üreteçlerin ömrü azalır.

2.  Ters Seri Bağlama

Seri bağlı üreteçlerin aynı kutupları birbirine bağlandığında üreteçler ters bağlanmış olur. Bu durumda şekildeki üreteçlerin toplam potansiyel farkı; V=V1+V2-V3 olur. (V1 + V2 > V3 ise,)

 

B. PARALEL BAĞLAMA

Üreteçlerin (+) uçları birbiriyle, (-) uçları da birbiriyle bağlanırsa buna paralel bağlama denir. Paralel bağlı üreteçlerin potansiyel farkları eşittir. Bu durumda toplam potansiyel fark; yine V kadar olur.

Üreteçlerin toplam potansiyel farkı bir üretecinki kadar olur. Bu nedenle üreteç sayısı arttıkça devrenin toplam potansiyel farkı ve akımı artmaz. Çekilen akım şiddeti artmadığı için üretecin ömrü uzun olur. (Üreteçlerin iç dirençleri ihmal ediliyor.)

 

V. GÜÇ VE ENERJİ

Elektronlar bir iletkenden geçerken iletkenin atomlarına çarparak titreşimlere sebep olurlar. Bu titreşimler iletkene ve çevreye yayılarak ısı enerjisinin oluşmasına sebep olurlar. Bu şekilde elektrik enerjisi ısı enerjisine dönüşmüş olur.

Isınan iletkenin erime noktası çok yüksek ise iletken akkor hale gelerek ışık enerjisi de yayar.

 

  1. ENERJİ

 

Bir elektrik devresinden akım geçirildiğinde iş yapılmış (bir miktar enerji harcanmış) olur. Bu enerji

Enerji = Gerilim x Akım x Zaman

 

E = V . I . t    olur.

 

                                             V2

V = I . R olduğundan enerji E = —- . t veya E = I2 . R. T şeklinde de ifade edilir.         

                                               R

 

E

V

I

R

t

Enerji

Gerilim

Akım

Direnç

Zaman

J

V

A

W

s

wh

V

A

W

h

 

      1 wh    =  3600 J

      1 kwh  =   1000 wh

      1 J      =   0,24 cal

 

B. ELEKTRİKSEL GÜÇ

Bir elektrik devre elamanının harcadığı güç;

           Harcanan enerji                         V . I . t

Güç =   ----------------------             P =    --------------

                Zaman                                    t       

 

Güç = Gerilim • Akım                P = V . I

 

                                              V2

V = l . R olduğundan güç   P = ---- veya P = l2 . R şeklinde ifade edilir.    

                                              R

 

P

V

l

R

Güç

Gerilim

Akım

Direnç

W

V

A

n

 

VI. MANYETİZMA

Demir, nikel, kobalt gibi maddeleri çekme özelliği gösteren cisimlere mıknatıs denir.

Elde ediliş biçimlerine göre; doğal ve suni mıknatıs şeklinde ikiye ayrılırlar.

Mıknatıslık sürelerine göre ise; geçici ve daimi mıknatıs şeklinde ikiye ayrılırlar. Mıknatıslar şekillerine göre incelendiğinde; atnalı, çubuk, U şeklinde ve pusula iğnesi şeklinde olanları vardır.

 

A. MIKNATISIN KUTUPLARI VE MANYETİK KUVVET ÇİZGİLERİ

Mıknatısın çekme özelliği fazla olan uç kısımlarına mıknatısın kutupları denir.

Çubuk mıknatıs tam ortasından bir iple asıldığında, kutuplardan biri kuzeye, diğeri güneye yönelir. Kuzeye yönelen uca kuzey kutup (N), güneye yönelen uca güney kutup (S) adı verilir.

 

Mıknatıslar; demir, nikel, kobalt gibi maddeleri çekerler. Mıknatıs tarafından çekilebilen bu tür maddelere manyetik maddeler denir.

Mıknatısın, manyetik cisimleri her yönde çekebildiği alana mıknatısın çekim alanı denir. Mıknatısın bu çekim alanına mıknatısın manyetik alanı da denir.

Mıknatısın çevresinde oluşturduğu bu manyetik alan, manyetik kuvvet çizgileri ile gösterilir.

 

Manyetik kuvvet çizgileri, mıknatısın  N  kutbundan çıkıp S kutbuna görecek şekilde yönlendirilir.

Bir mıknatısın manyetik kuvvet çizgileri, mıknatısın uçlarına yakın bölgelerde daha sık, uzak bölgelerde ise seyrektir. Manyetik alanın şiddeti manyetik kuvvet çizgilerinin sık olduğu yerlerde büyük ve manyetik kuvvet çizgilerinin seyrek olduğu yerlerde küçük olur.

 

B. MIKNATISLANMA

Manyetik maddeler, sürtünme, dokunma ve tesir ile mıknatıslanabilirler.

Bir mıknatısın manyetik alanı içine yerleştirilmiş, mıknatıs özelliği olmayan bazı maddeler, alan içinde belli bir süre kaldıktan sonra mıknatıslık özelliği kazanırlar. Bu tür mıknatıslanmaya tesir ile mıknatıslanma denir.

Isıtma, çarpma ve manyetik alanının ortadan kaldırılması gibi yollarla maddelerin mıknatıslık özellikleri yok edilebilir.

Mıknatıslık özelliği olmayan manyetik maddelerin manyetik özellik gösteren küçük bölgelerinin dizilişi düzensiz ve karışıktır. Mıknatıslandığında ise bu manyetik özellik gösteren küçük bölgelerin dizilişi düzenli hale gelir.

Demir, mıknatıslandığında mıknatıslığı geçici olur ve buna geçici mıknatıslanma denir.

Çelik ise mıknatıslık özelliğini uzun süre korur ve buna daimi (sürekli) mıknatıs denir.

 

Mıknatısın Bölünmesi:

Bir mıknatıs bölündüğünde oluşan her parçacığın mıknatıslığı devam eder. Bu nedenle her parçanın N ve S kutupları bulunur.

Bölünmüş mıknatısın bir ucu N kutbunu iter, diğer ucu ise çeker. N kutbunu iten uç N, çeken uç ise S tir. Mıknatısın bölme işlemi defalarca tekrarlandığında elde edilen her parçada N ve S kutuplarının etkisi devam eder.

 

Mıknatısların Çekme ve İtme Kuvvetleri :

iki mıknatıs birbirine yeterince yaklaştırıldığında aralarında çekme veya itme şeklinde bir kuvvet oluşacaktır.

Mıknatıslarda aynı tür kutuplar birbirini iter ve zıt kutuplar birbirini çeker.

 

Mıknatıs etkisinin ortamlardan geçişi:

Mıknatısın manyetiklik etkisi manyetik kuvvet çizgileri ile belirtilir. Bu manyetik kuvvet çizgileri manyetik maddelerde daha sık ve etkin olurlar. Buna karşılık manyetik olmayan maddelerde seyrek olacakları için mıknatıslık etkisini iyi iletemezler.

Manyetik alan, boşluk dahil her ortamda etkindir ve yalıtılması ortam etkisi ile mümkün değildir.

 

Bir mıknatısın kutuplarının pusula ile belirlenmesi:

Kutupları bilinmeyen bir mıknatısın hangi ucunun kuzey (N), hangi ucunun güney (S) olduğu bir pusula ile belirlenebilir.

Mıknatısın bir kutbu, pusula ibresinin kuzey yönü gösteren ucuna yaklaştırıldığında, çekme etkisi görülürse bu uç S kutubudur veya itme etkisi görülürse N kutbu olduğu anlaşılır.

 

  1. YERKÜRE`NİN MANYETİK ALANI

Ortasından bir iplik ile bağlanarak asılan çubuk mık sın belirli bir doğrultuyu alması, mıknatısa bir manyetik alanın etki ettiğini gösterir. Bu alan yerin manyetik alanıdır.

Mıknatısın N kutbu kuzeyi ve S kutbu güneyi gösteri kuzeyde bir güney mıknatıs kutbunun ve güneyde kuzey mıknatıs kutbunun olduğunu gösterir.

Pusula ibresi, manyetik kutuplar doğrultusunda sapacağı için, coğrafi kuzey-güney ekseni arasında bir açı oluşur. Bu açıya sapma açısı denir.

Yerin manyetik kutupları arasındaki eksen ile dönme ı seni arasında yaklaşık 15° lik açı vardır. Dünya`nın manyetik alanının gösterdiği etki yerin merkezine konmuş büyük bir çubuk mıknatısın manyetik alanına benzer

 

  1. ELEKTROMIKNATIS

İçinden elektrik akımı geçen telin yanına bir pusula yerleştirildiğinde pusula ibresinin saptığı gözlenir. Pusula ibresinin ancak manyetik alan etkisi ile saptığı bilindiğine göre akım geçen iletkenin çevresinde manyetik alan oluşturduğu anlaşılmaktadır.

Galvanoskop : Pusula tel sargı düzeneğine galvanoskop denir. Bu alet elektrik akımının varlığını tespit etmek için kullanılır.

 Elektromanyetizm veya Elektromıknatıslık Nedir / Elektromanyetizm veya Elektromıknatıslık Hakkında



Elektromanyetizm veya elektromıknatıslık, elektromıknatıssal alanın fiziğidir. Elektromanyetik alan, elektrik alan ve manyetik alandan oluşur. Elektrik alanını durgun elektrik yükleri yaratır ve bu alan statik elektriğe veya bir elektriksel iletkende elektrik akımına neden olan elektrik kuvvetini oluşturur. Manyetik alan elektrik yüklerinin hareketi (bir tel üzerinden geçen elektrik akımı gibi) ile yaratılır ve bu alan manyetik kuvvetin oluşmasını sağlar. Manyetik alanda hareket eden elektriksel yük manyetik kuvvete mağruz kalabilir. Manyetik kuvvet oluşmasında görecelilik (İzafilik) kuralı işler. Eğer iki yük aynı yönde ve aynı hızda hareket ediyorlar ise, mıknatıssal alan oluştursalar bile birbirlerine mıknatıssal kuvvet oluşturamazlar. Elektromanyetizm terimi elektrik ve mıknatıssal alanın birbiri ile yakın oluşundan ve bazı durumlarda onları ayrı düşünmenin imkânsız olmasından dolayı ortaya çıkmıştır. Örnek olarak, elektromıknatıssal indüksiyon olarak bilinen (jeneratör, indüksiyon motoru ve trafonun çalışmasının arka planında yatan neden) mıknatıssal alandaki değişimin elektrik alanında değişime neden olması gibi. Elektrodinamik terimi ise bazen elektromanyetizmin ve mekaniğin bir arada oluşunu belirtmek için kullanılır. Elektromıknatıssal alanın elektrik yüklü parçacıklara olan etkisini inceler.

Elektromıknatıssal yayılım

Işık ve radyo dalgası hareket eden bir elektromıknatıssal dalgadır. Bu yüzden bütün optik ve radyo frekansı-RF olayları aslında elektromıknatıssaldır.

 

 Elektromıknatıs Nedir ?

Elektromıknatıs, elektrik akımı kullanılarak demirden elde edilen mıknatıstır.Elekromıknatısın her iki ucu da manyatik maddeleri çeker.Pil,ters çevrilirse elektromıknatısın her iki ucu da aynı şekilde çekme özelliği gösterir ama kutupları yer değiştirir.Ancak elektro mıknatıslarda her zaman pil söz konusu değildir.Büyük elektro mıknatıslarda gelişmiş akü,motor vb. güç kaynakları kullanılır. Elektromıknatısın kutupları sarımdan geçen akımın yönüne bağlıdır.Sağ elimizin dört parmağı bobin üzerinden geçen akım yönünde olacak şekilde elimizi sardığımızda baş parmak kuzey kutbunu gösterir.Diğer uç ise güney kutbu olur.Kuzey kutbu mıknatısın pozitif,güney kutbu ise negatiftir. Bir elektromıknatısın çekim gücü;

Bobindeki sarım sayısı ile doğru orantılı,
Telden geçen akım miktarı ile doğru orantılı,
Pil sayısı ile doğru orantılı,
Pilin gerilimi ile doğru orantılıdır.

Elektromıknatıs her zaman mıknatıslık özelliği göstermez, akım kesildiği an mıknatıslık özelliği de kaybolur.

Kullanıldığı yerler

Elektromıknatıslar, elektrik zili, bilgisayar yapımı, telefon, telgraf gibi araçlar ve birçok elektronik aracın yapısında kullanılır. Demir yükleme işleri yapan vinçler, elektromıknatıslarla yüklerini kaldırır.Ayrıca hurda toplama yerlerinde hurdalar elektromıknatıslar sayesinde taşınıp istenilen yere ***ürülür.Birçok yerde kullanılır.

Elektromıknatıs Nedir? Nasıl Çalışır?

Bir telden elektrik akımı geçiyorsa burada manyetik bir alan oluşturur. İşte elektromıknatıslar bu temel kurala dayanırlar.

Bu temel prensip kullanılarak motor, selenoid, harddiskler için okuma yazma kafası, hoparlör ve daha birçok şey yapılmaktadır.

Gerçek Mıknatıslar

Elektromıknatısları incelemeden önce daima mıknatıs özelliği gösteren gerçek mıknatısları incelemekte fayda vardır.

Mıknatıslarda kuzey ve güney olmak üzere iki kutup vardır. Bir çoğumuzun bileceği gibi farklı kutuplar birbirini çeker, aynı kutuplar ise birbirini iterler.

Elektromıknatıslarda aynı özellikleri gösterirler ancak sadece üzerlerinden elektrik akımı geçtiğinde mıknatıs özelliği göstermektedirler.

Elektromıknatıslar

Bir elektromıknatısın çalışması için en temel olarak batarya gibi bir güç kaynağı ve bir telle ihtiyaç vardır. Batarya elektron üretir ve bu elektronlar telin üzerinden akar. Telden akan elektronlar bir manyetik alan oluştururlar.

Eğer daha önce bir batarya incelediyseniz + ve – olmak üzere iki kutba sahip olduğunu görmüşünüzdür. Elektronlar negatif kutupta toplanmışlardır ve eğer bir yol bulurlarsa negatif kutuptan pozitif kutba doğru akarlar. Bu akış iki kutup arasında yapılacak bir kablo bağlantısıyla yapılabilir. Bir kablo negatif ve pozitif kutuplar arasında direkt olarak bağlanırsa üç şey meydana gelecektir.

1- Elektronlar negatif taraftan pozitif kutba doğru olanca hızlarıyla akarlar.

2- Batarya kısa süre içinde bitecektir. Bu nedenle bataryanın iki ucunun birbirlerine direkt olarak bağlanması iyi bir fikir değildir. Normalde kablonun ortasında elektronları faydalı bir işte kullanmak amacıyla motor, ampul gibi cihazlar bulunmaktadır.

3- Kablo üzerinde küçük elektrik alanları oluşur. İşte bu küçük elektrik alanları elektromanyetizmanın temelini oluşturur.

Manyetik Alan

Elektrik taşıyan her kablo üzerinde manyetik alan oluşmaktadır.

 

Aşağıdaki şekil bir tel etrafında meydana gelen manyetik alanı göstermektedir. Dairesel manyetik alan telin etrafında gelişir ve aşağıdaki dairesel çizgilerle gösterilir. Alan telden uzaklaştıkça zayıflar. Manyetik alanın tele dik olduğu ve yönünün elektrik akımının akış yönüne bağlı olduğu görülmektedir.

Telin etrafındaki manyetik alan dairesel ve tele dik konumda olduğu için tel üzerindeki manyetik alanı yükseltmenin en kolay yolu teli aşağıdaki gibi bir bobin halinde sarmaktır.

Örneğin tel bir çivi etrafından 10 kez dolanırsa ve bu tele enerji verilirse aynı pille düz bir tel üzerinde oluşturulabilecek elektrik alandan çok daha fazla elektrik alan üretilecektir. Bu durumda çivi bir mıknatıs gibi davranacaktır.

Bununla beraber mıknatıs özelliği sadece bataryadan elektrik akımı aktığı zaman görülecektir. Bu basit yapıya elektromıknatıs denir.

 

 

Osilatör :

TANIMI: İstenilen frekans ve dalga şeklinde elektiriksel titreşimler üreten geri beslemeli amplifikatörlerdir.

KULLANIM ALANLARI

Televizyon, radyo, telsiz, AM alıcılar, AM vericiler, FM alıcılar ve FM vericiler gibi sistemlerde kullanılır. En önemli kısmını oluşturmaktadır.

OSİLASYON: Yükselteç devresinin çıkışından yapılan pozitif geri besleme salınım yapar. Buna osilasyon denir.

Osilatörler önceden belirlenmiş frekansta osilasyon yapabilmesi için frekans tespit cihaz ihtiyaç vardır. Frekans tespit cihazı filitre devresi olup İstenilen frekansı geçirir, istenilmeyen frekansı bastırır.

Osilatörlerde aranan en önemli özellik frekans kaymamasıdır.

FREKANS KAYMASININ BAŞLICA NEDENLERİ

1- Besleme gerilimindeki değişmeler.
2- Mekanik sarsıntılar.
3- Isı değişimi.
4- Yük değişimi.
Başlıca nedenleridir.

OSİLATÖR ÇEŞİTLERİ

SİNÜS DALGA OSİLATOR

     
Şekil 1a

Yüksek frekansta sinyallerin üretildiği osilatörler, paralel kondansatör ve bobinden oluşur. Şekil 1a’da görüldüğü gibi kondansatör şarj edilip bobine paralel bağlanırsa, kondansatör bobin üzerine deşarj olur. Bobin etrafında manyetik alan oluşturur. Kondansatör deşarj akım ile ters yönde şarj olarak manyetik alanı söndürür. Şarj olan kondansatör tekrar deşarj olarak bobin etrafında manyetik alan oluşturur. Kondansatörün bobin üzerine şarj ve deşarjı bobin ve kondansatörün değeri ile orantılı olarak bir sinüs eğrisi şeklinde sinyal üretir. Rezonans devresinde bir miktar direnç bulunduğundan sinüs dalgası giderek küçülecektir. Şekil 1b’de görüldüğü gibi Bu küçülmenin önüne pozitif geri besleme ile geçilir.

 

Şekil 1b

SİNÜS DALGA OSİLATÖR

Şekil 1c: Sinüs dalga osilatör

Şekil 1c’de RC faz kaymalı osilatör olarak çalışan ve çıkışında 1KHz’lik sinüs dalga formunda sinyal üreten devre görülmektedir. RC faz kaymalı osilatörde, transistörün kollektöründeki sinyalin fazı, her bir RC hücresi ile kaydırılmaktadır. Bu faz kaydırma işlemi sonucu çıkıştan girişe pozitif geri besleme sağlanarak osilatörün sürekli titreşmesi sağlanır. Devre P1 trimpotu çıkış frekansını, P2’de çıkış sinyalinin genliğini ayarlar.

 

 

ELEKTRİK AKIMI

 Akım Nedir?

Elektrik akımı, yüklü temek parçacıklar (eksi yüklü elektronlar ile artı yüklü protonlar), iyonlar (bir ya da daha çok Elektron yitirmiş ya da kazanmış atomlar) ve delikler (artı yüklü parçacık olarak düşünülebilen elektron eksikliği) gibi Elektrik yükü taşıyıcılarının devinimlerinin ortak adı.
 


Elektrik yükünün elektronlarca taşındığı bir tel içindeki akım, birim zamanda telin herhangi bir noktasından geçen yük miktarının ölçüsüdür. Alternatif akımda (*) elektrik yüklerinin hareketi periyodik olarak yön değiştirir; doğru akımda (*) ise akım yönü değişmez Elektrik devrelerinde akım yönü genellikle artı yüklerin akış yönü olarak kabul edilir; bu yön gerçek elektron akış yönünün tersidir. Yönü bu biçimde tanımlanan akıma, uzlaşılmaz akım denir.



Gaz ve sıvılarda elektrik akımı, genellikle artı iyonlar bir yöne akarken eksi iyonların da ters yöne akmalarından oluşur. Akımın toplam etkisini değerlendirmek için genellikle artı yük taşıyıcılarının yönü seçilir. Ters yönde akan bir eksi yük akımı, aynı büyüklükte artı yük taşıyan ve uzlaşımsal yönde akan akıma eşdeğerdir ve toplam akımın bir bölümünü oluşturur. Yarı iletkenlerde elektrik deliklerin uzlaşımsal yönde, elektronların da ters yönde hareketinden oluşur.
Ayrıca birçok başka akım türü vardır. Parçacık hızlandırıcılarında oluşturulan proton, pozitron ya da elektrik yüklü pion ve mün demetleri bunlar arasında sayılabilir.

Kendi çerçevesinde bir magnetik alan oluşturan elektrik akımı kendi dışındaki bir magnetik alan içinden geçerse bir kuvvetin etkisi altında kalır.
Bir iletkende elektrik akımının yol açtığı ısı kaybı akım şiddetinin karesiyle orantılıdır.

Akım şiddetinin yaygın birimi amperdir. Bir Amper saniyede bir coulomb elektrik yükünün, yani 6,2 x 10 elektronun akışına eşittir. Santimetre-gram-saniye sistemde akım şiddeti birimleri saniyede Elektrostatik yük birimi (esu) ya da mutlak elektromagnetik birimdir. (abamp) Bir abamp 10 ampere eşittir; bir amper, saniyede 3x10 esuya eşittir.

Elektrik alanı, bir elektrik yükünün çevresinde oluşan ve bir başka yük üzerinde elektrik kuvveti uygulayan bölge. Elektrik kuvveti birbirinden belli uzaklıkta bulunan iki elektrik yükünün doğrudan etkileşimi olarak görülemez. Yüklerden biri çevresindeki uzaya doğru genişleyen elektrik alanının kaynağı kabul edilir ve ikinci yüke etiyken kuvvet bu alanda ikinci yük arasında doğrudan bir etkileşim olarak düşünülür. Herhangi bir noktada ki elektrik alanının şiddeti bu noktadaki birim artı elektrik yüküne etkiyen kuvvet olarak tanımlanır. E=F/q biçiminde gösterilir. Değeri birinciden iki kat büyük olan ikinci bir yüke test yükü etkiyen kuvvetin değeri de iki kat artar ama yüke kuvvetin oranı yani elektrik alan şiddeti E alan içinde verilen bir noktada sabittir.

Elektrik alan şiddetinin değeri test yüküne değil alan oluşturan yüke bağlıdır. Gerçekte kendisi de bir elektrik alanına sahip bir test yükü içine konulduğu alanda çok büyük de olsa bir miktar değişikliğe yol açar. Elektrik alanı test yükü alanın içine alınıp alanda bu ufak değişikliği yapmamışken birim artı yük üzerinde etkiyen kuvvet olarak da düşünülebilir.

Bir eksi yüke etkiyen kuvvet yönü, artı yüke etkiyen kuvvetininkinin tersidir. Bir elektrik alanını hem büyüğü hem de yönü bulunduğundan alanın yönü bir artı yük üzerindeki kuvvetin yönü olarak seçilmiştir. Artı yükler birbirini ittiği için yalıtılmış bir artı yükün çevresindeki elektrik alanı merkezden dışarıya doğru yöneliktir.

Elektrik alanları artı yüklerden başlayıp eksi yüklerde sonlanan kuvvet çizgileriyle gösterilir. Bu çizgiler alan içinde yerleştirilebilecek küçük bir artı yükün çizeceği yörüngeyi belirtir. Kuvvet çizgilerinden birine teğet olan bir doğru teğet noktasındaki elektrik alanının yönünü gösterir. Kuvvet çizgilerinin birbirine yakın olduğu yerdeki alan şiddeti çizgilerin birbirinden uzak olduğu yerdekinden daha büyüktür.

Elektrik alanını oluşturan bir elektrik yükü çevresindeki alanın şiddeti yükün uzaydaki dağılış biçimine bağlıdır. Yükün tek bir noktada yoğunlaşmış olması durumunda elektik alanı yükün miktarıyla doğru orantılı alanı oluşturan yükün merkezine olan uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Ayrıca yüklerin içinde bulunduğu ortamın niteliği de elektrik alanının değerini etkiler. Alanın boşluktaki değeri herhangi başka bir ortamdaki değerinden her zaman büyüktür.
Uzayın her noktasının büyüklüğü ve yönü E elektrik alan şiddetiyle belirtilen bir elektriksel bir özelliği vardır. Herhangi bir noktadaki elektrik alanının değerini bilmek bu noktanın yanındaki elektrik yüklerinin davranışı hakkında bilgi edinmek için yeterlidir.

Bir Televizyon vericisi anteninden yüklerin bir aşağı bir yukarı hızlanması gibi bazı durumlarda elektrik alanın kendini oluşturan yükten ayrılabilir. Bu durumda elektrik alanı kendisine eşlik eden bir magnetik alan ile birlikte dalga halinde ve ışık hızına eşit bir hızla uzaya yayılır. Elektro magnetik dalgaların varlığı elektrik alanlarının yalnızca elektrik yükleri tarafından değil değişen magnetik alanlar tarafından da oluşturulabildiği kanıtlar.

Elektrik alanın değerinin boyutu birim yük başına kuvvettir. Metre-kg-saniye ve SI sistemlerindeki birimler coulamp başına Newton ve buna eşdeğer olan metre başına volttur. Santimetre-gram-saniye sisteminde ise elektrostatik yük birimi (esu) başına DIN birimi kullanılır. Buda santimetre başına statvoltun eşdeğeridir.
Elektrik anahtarı, şalter olarak da bilinir. normal yük koşulları altındaki elektrik devrelerini açmak ve kapamak için kullanılan genellikle elle çalıştırılan aygıt. Elektrik anahtarlarının pek çok türü vardır. Yaygın biçimde kullanılan bıçaklı Anahtar tek ya da çok kutuplu tel ya da çift konumlu olabilir. 20.000 ampere ve 750 volta kadar çıkabilir.

Civalı (sessiz) anahtar türü ev aydınlatma devrelerinde geniş ölçüde kullanılır. Yağlı anahtarlarda ise ark oluşumunu azaltmak için anahtar yağ içine batırılmıştır. Enerji üretim ya da transformatör merkezinde bütün anahtar ve devre kesiciler şalt donanımı olarak adlandırılır ve çoğunlukla merkezin yakınında ayrı bir yerde toplanır.

Elektrik arkı, bir Gaz ya da bahar içindeki iki ayrık iletkenin arasında ve görece düşük bir potansiyel farkı (gerilim) altında oluşan, yoğunluğu yüksek, sürekli elektrik akımı. Arkların yüksek yoğunlukta ışık ve ısı verebilme özelliğinden, kaynakçılıkta, normal Hava basıncında çalışan karbonlu ark lambaları ve ark fırınlarında; alçak basınçlı sodyumlu ark lambaları ve civalı ark lambalarında yararlanılır.

Elektrik boşalmalı lamba, saydam bir koruyucu içindeki gazın, bir gerilim uygulandığında ışıltı verme özelliğine dayalı olarak çalışan aydınlatma aygıtı. 1675 de Fransız astronom Jean Picard, bir civalı baronometre tüpünü çalkaladığında, zayıf bir ışıltının belirdiğini gözlemledi. Ama ışıltının nedeni (statik elektriklenme) ortaya çıkaramadı. 1855 de düşük basınçlı bir gaza elektrikli gerilimi uygulayarak ışıltı elde edilen Geissler tüpünün geliştirilmesiyle, elektrik boşalmalı lambaların temel çalışma ilkesi ortaya çıkarılmış oldu.

19.yy. da elektrik üreteçlerinin günlük yaşama girmesinden sonra, gaz tüplerinin elektrik enerjisi uygulamasına ilişkin bir çok deney düzenlendi. 1900 den sonra elektrik boşalmalı lambalar Avrupa ve ABD de yaygın olarak kullanılmaya başladı. Neon gazı bu amaçla ilk kez 1910 yıllarda Fransız mucit Georges Claude tarafından kullanıldı.

Neon lambasında neona civa buharı katılarak mavimsi bir renk elde edilir. Civa buharı, fluoresan lambalar ile bazı mor ötesi lambalarda da kullanılır. Helyum, turuncu-sarı Cam içinde Altın renginde ışıldar; sarı cam içinde mavi ışık yeşil gözükür; kimi gaz karışımlarından ise byaz ışıltı elde edilir. 1931 de Avrupa da geliştirilen Sodyum buharlı lamba, sarı rengin sakıncalı olmadığı durumlarda iyi bir aydınlatıcıdır. Gece lambası ya da gösterge olarak kullanılan lambalar küçük bir ampul ile yüksek dirençli flamadan oluşur.

Bu flamanın iki ucunda bulunan levhacıklar arasındaki gerilim, ampul içinde gazın (genellikle neon ya da argon) hafifçe ışıldamasını sağlar. Bu lambalar çok az enerji harcar. Omürleri de uzundur. Işıltı boşalımın lambanın uçlarındaki gerilimi sabit tutma eğiliminden yararlanılarak bu lambalar bazen gerilim regülatörü olarak da kullanılır. Elektrik çarpması, vücuda giren elektrik akımının fiziksel ve algılanabilir etkisi. Bu olayın sınırları kuru havada kalın bir halı üstüne dolaşan kişinin algıladığı batıcı, ama zararsız Statik elektrik yükünden bir enerji iletim hattından kaynaklanan öldürücü elektrik boşalmasına kadar değişir.

Ölümle sonuçlana elektrik çarpmalarının büyük bölümü evlerde kullanılan 50 Hz (Avrupa) ya da 60 Hz (Kuzey Amerika) frekansındaki alternatif akımdan kaynaklanır. Öte yandan yüksek gerilimli akımdan çalışan aygıtların ve besleme devrelerini kullanımı yalnızca eğitilmiş kişilerin elinde olduğundan 500 V’tan daha düşük gerilimli iletkenlerle temas sonucundaki ölüm olaylarına da daha sık rastlanır.
Elektrik akımının insan vücudu üzerindeki etkisi, volt la ölçülen gerilim değerinden çok amperle ölçülen akım şiddetine bağlıdır.
 


Elektrik Nasıl Üretilir?
                          
Elektriğin üretilmesinde en temel prensip şudur; elektrik manyetik alan oluşturuyorsa, manyetik alan neden elektrik oluşturmasın. Yani bir motora elektrik verdiğimizde dönerse, döndürdüğümüz zamanda elektrik verir. İşte bunu akıl eden Michael Faraday, bir tel bobine elektrik yüklediğinde, ayrı olarak yanında duran ikinci bobininde elektrik akımı oluştuğunu saptadı. Bunun manyetik etki sonucu olduğunu buldu. Terse giderek müthiş buluşunu gerçekleştirdi. Bir telden geçen elektrik manyetik etki yaratıyorsa, tersi de yani manyetik etki de elektrik oluşturabileceğini düşündü. Bir mıknatısı bir tel bobinin içine sokup çıkardı ve telin elektrik yüklendiğini buldu.

  

Hareket enerjisini elektrik enerjisine çeviren cihazlara jeneratör denir.Bir jeneratör motorun tersini yapan bir cihazdır.

FARADAY DİSKİ

 

Manyetizma Nedir?

İlk elektriği eski Yunanlılar keşfetmişlerdir. Manyetizma sözcüğü ise yine Yunanlıların gizemli çekim gücüne sahip kaya parçalarına rastladıkları Magnesia yani şimdiki Manisa bölgesinin isminden gelir. Bu kayalar günümüzde manyetit diye adlandırılan demir cevheri maddelerdir. Mıknatısın özelliklerinden birisi, suda yüzdürüldüğünde yani serbest olduğunda hep kuzey güney yönünü göstermesidir.Bu da bize pusulanın çalışma prensibini gayet iyi açıklıyor.

 

Durağan (statik) Elektrik Nedir?

Durağan elektrik, doğal olarak oluşan elektriktir. Kazağımızı çıkartırken ortaya çıkan çıtır çıtır sesler durağan elektriğin boşalmasından kaynaklanır. Sürtünmeden meydana gelen bu elektrik 2000 yıldan fazla zaman önce eski Yunan’da gözlemlenmiştir.  Kehribardan (ağaç özsuyunun fosilleşmesinden oluşan madde) yapılma süs eşyalarının yine kehribardan yapılma elbiselere sürtünmelerinden dolayı meydana gelmiştir.

Manyetizmanın Mantığı Nedir?

Yapılan araştırmalarda, mıknatısların, minik milyonlarca birimlerden oluştuğu ve bu birimlerin düzenli sıralandığı ve mıknatıs gibi davrandıkları keşfedilmiştir. Normal bir demirde bu birimler dağınık halde bulunduğundan birbirlerinin manyetik özelliklerini yok ederek yapışkan davranamıyorlar. Fakat demire mıknatısı yaklaştırınca mıknatıs demirdeki birimleri de sıraya sokuyor ve mıknatıslanma olayı gerçekleşiyor.

Demir, nikel, kobalt gibi maddeleri çekme özelliği gösteren cisimlere MIKNATIS denir. Doğal ve yapay olmak üzere iki çeşit mıknatıs vardır. Doğal mıknatıs: İçerisinde manyetit adı verilen demir oksit bileşiği içeren kayaç doğal mıknatıstır. Yapay mıknatıs: Bizim kullandığımız mıknatıslar yapay mıknatıslardır. Mıknatıslar kullanım alanlarına göre farklı şekil ve büyüklükte yapılır. Yapay mıknatısların yapımında daha çok demir ve çelikten yararlanılır. Mıknatısın kuzeyi gösteren ucu N ve güneyi gösteren ucu S ile gösterilir. Burada N ve S harfleri kuzey (North) ve güney (South) sözcüklerinin İngilizce karşılığının ilk harflerinde gelmektedir. Mıknatısın zıt kutupları birbirini çeker, aynı kutupları birbirini iter. Her mıknatısın çevresinde manyetik alanı vardır. Mıknatısın manyetik alan kuvvet çizgileri kuzey kutbundan çıkar, güney kutbunda son bulur.






• Bir maddenin mıknatıslık özelliği kazanabilmesi için manyetik madde olması gerekir. Demir, nikel, kobalt gibi mıknatıs yapımında kullanılan maddelere manyetik madde denir.
• Sıradan bir manyetik maddede her biri mıknatıs gibi davranan milyonlarca minik bölgecikler düzensiz bir şekilde bulunur. Bölgeciklerin birbirlerinin manyetik etkisini yok etmelerinden dolayı madde mıknatıslık özelliği göstermez.
• Manyetik madde, bir mıknatısın manyetik alanına girdiğinde bölgecikler düzenli hale gelir. Böylece madde mıknatıslanır. Manyetik madde birkaç yöntemle mıknatıslanabilir. Ancak bu yöntemlerin en kontrollü ve güçlüsü elektrik akımı kullanarak mıknatıslandırmadır.

Manyetik maddeleri mıknatıslandırma yöntemleri:

* Etki ile mıknatıslandırma * Dokunma ile mıknatıslandırma *Sürtünme ile mıknatıslandırma
Not: Mıknatıslık özelliği atomların yapısındaki elektronların hareketinden kaynaklanır.

ELEKTROMIKNATIS: Bazı maddeler elektrik akımının etkisiyle manyetiklik özelliği kazanır. Bir manyetik madde etrafına tel sarıp, tele akım verilirse mıknatıs oluşturulur. Oluşan bu mıknatısa elektromıknatıs denir. Elektromıknatısın da bütün mıknatıslar gibi kuzey ve güney kutupları vardır. Ancak elektromıknatısın kutbu diğer mıknatıslar gibi sabit değildir. Bobinden geçen elektrik akımının yönüne göre değişir.
    


Sağ elimizi bobinin üzerine sardığımızda başparmağımızın gösterdiği yön elektromıknatısın N kutbu iken, diğer yön ise S kutbudur. Sağ elin dört parmağı akım yönünü gösterecek şekilde bobin tutulduğunda başparmak manyetik alanın yönünü gösterir.
( elektik akımının yönü, pilin + kutbundan, - kutbuna doğrudur.)


Elektromıknatısın Çekim Gücü Nelere Bağlıdır?

1. Bir elektromıknatısın gücü, bobinin sarım sayısına bağlıdır. Bir demir çivi üzerindeki iletken telin sarım sayısı arttırılırsa çivi daha fazla toplu iğne çeker. Bu da elektromıknatısın gücünün arttığının göstergesidir.
2. Bir elektromıknatısın gücü, bobinden geçen akıma bağlıdır. Demir çivi üzerine takılan tele verilen akım arttırılırsa çivinin mıknatıslık gücü artar ve daha fazla toplu iğne çeker.
Not: Elektromıknatıstan akım kesilirse mıknatıslık özelliği ortadan kalkar.

Günlük Hayatta Elektromıknatısları Nerede Kullanıyoruz?

Elektromıknatıs kontrol edilebilen ve gücü ayarlanabilen bir mıknatıs olduğu için günlük hayatta sıklıkla kullanılır.

* Telgraf *Telefon *Kapı zili * Televizyon *Hurdalıklarda kullanılan vinç *Hoparlör *Japonların maglev treni (hızlı tren)
(Not: Hırsız alarmındaki elektromıknatısın çalışma prensibi ders kitabınızda ayrıntılı olarak anlatılmıştır.)

Elektrik Enerjisinden Hareket Enerjisine

Günlük hayatta sıklıkla kullandığımız mikser, matkap, vantilatör, saç kurutma makinesi, uzaktan kumandalı oyuncak araba gibi pek çok alet elektrik enerjisini hareket enerjisine dönüştüren motorlar içerir. Bu motorlara elektrik motoru denir.


Elektrik motoru nasıl çalışır? :

Mıknatısların zıt kutuplarının birbirini çektiğini, aynı kutupların birbirini ittiğini biliyoruz. Elektrikli aletlerin yapısında bulunan elektromıknatısı oluşturan bobin, bu aletlerin yapısındaki diğer mıknatıslarla etkileşir. Bu mıknatıslardan biri elektromıknatısa itme kuvveti uygularken, diğeri çekme kuvveti uygular. Birbirine zıt kuvvetlerin etkisi altında kalan bobin dönme hareketi yapar. Bu araçta elektik motoru adını alır.
Elektrik motorları günlük hayatımızda pek çok alanda kullanılmaktadır. Uzaktan kumandalı oyuncak arabaların yapısında bulunur. Çok küçük boyutlarda üretilen elektrik motorları tıp alanında ve uzay araştırmalarında da kullanılmaktadır.


Hareket Enerjisinden Elektrik Enerjisine

Hareketsiz duran bir bobinin içinde hareket ettirilen bir mıknatıs, bobin üzerinden elektrik akımı oluşmasına neden olur. Bir çubuk mıknatısın hareketi elektrik akımı oluşturmuştur.

Jeneratör; hareket enerjisinden elektrik enerjisi üreten araçlara verilen isimdir. Jeneratörleri, elektrik motorlarını tersine çalışan bir araç olarak düşünebiliriz. Günlük hayatımızda kullandığımız elektrik enerjisi, güç santrallerindeki (elektrik santrallerindeki) jeneratörler yardımı ile üretilir.
• Elektrik santrallerinde jeneratörlerin elektrik enerjisi üretmesi için gerekli olan hareket enerjisi değişik yollardan sağlanır.
• Termik santrallerde kömür, fuel-oil gibi fosil yakıtlar yakılarak kazandaki su buhar haline getirilir. Oluşan yüksek basınçlı su buharı türbinin türbinin hareket etmesini sağlar ve elektrik enerjisi üretilir.
• Nükleer santrallerde ise kazandaki suyun buharlaştırılması nükleer enerji ilse sağlanır.
• Hidroelektrik santrallerde barajda biriken su yüksekten hızla akarak türbinin kanatları üzerine düşer. Böylece türbine bağlı jeneratörden elektrik enerjisi elde edilir.
(Transformatör: Elektrik enerjisi güç santrallerinde üretildikten sonra şehirlerimize 250000–500000 V arasındaki yüksek gerilimle taşınır. Elektrik enerjisini taşıyan tellere yüksek gerilim hattı denilmesinin sebebi de budur. Şehirlere gelen elektrik enerjisinin gerilimi düşürülür. Böylece gerilim evlerde kullanılan cihazların çalışmasına uygun hale getirilir. Ülkemizde evlerde kullanılan gerilim 220 V’tur. Şehir gerilimini yükseltmek veya düşürmek için kullanılan araçlara transformatör denir.)

Elektrik Enerjisinden Isı Enerjisine

Bütün maddeler ısı enerjisi açığa çıkarmaktadır Elektrikli aletlerde açığa çıkan ısı enerjisinin iletken telin direnciyle, telden geçen akım miktarı ve akımın geçiş süresiyle bağlantısı vardır.
( Bir telin direnci şu durumlarda değişir: Uzun telin direnci kısa telin direncinden daha fazladır.- İnce telin direnci kalın telin direncinden daha fazladır. - telin cinsine bağlı olarak telin direnci değişmektedir)
• Telin direnci arttıkça açığa çıkan ısı da artar.
• Telden geçen akım arttıkça açığa çıkan ısı da artar.
• Telden geçen akımın süresi arttıkça açığa çıkan ısı da artar.

Elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştüren araçlar: Ütü, tost makinesi, fırın, ampuller, su ısıtıcıları elektrik akımının
Isı etkisiyle çalışan aletlerdir. İçinden akım geçen bir tel ısınır ve bu ısınma akım şiddetinin etkisiyle gerçekleşir. Ancak kullanılan bu aletlerde veya kablolarda elektrik enerjisinin oluşturduğu ısı bazı sorunları da beraberinde getirir. Örneğin; çok fazla ısınan teller üzerindeki yalıtkan kabloları eriterek yangın meydana getirebilirler.

Ampullerde kullanılan flaman elektrik akımına gösterdiği direnç nedeniyle ısınarak akkor haline gelir. Flamanın yapıldığı tungsten metali 3400 dereceye kadar erimeden dayanabilir. Flamanın sarmal yapısının nedeni direncin daha da fazla arttırılmasıdır.

 

Paratoner Nedir?


paratonerBenjamin Franklin’in 1752 yılında meşhur uçurtma deneyiyle icat ettiği paratoner, evlerimizin ve çoğunlukla ucu sivri olan cami gibi yapıların tepesinde gördüğümüz antene benzeyen cihazdır. Ucu sivri olan bir metalin bakır şeritle binanın yanından yerdeki metalle birleşiminden oluşur. Çalışma prensibi bilinenin aksine yıldırım düştükten sonra yıldırımı toprağa iletmek değildir. Aksine yıldırım düşmeden onu engellemektir. Şöyle ki, elektrik yapısı gereği sivri uçlara yoğunlaşma eğilimindedir. Paratonerin de sivri ucuna elektrik yoğunlaşır fakat artı ve eksi yükler bir aradadır. Sonra evin tepesinde yağmur bulutları oluştuğunda bu bulutların alt zemininde oluşan eksi yükler paratonerdeki eksi yükleri iterek kablo yardımıyla zemine gönderir. Dolayısıyla paratonerin ucunda sadece artı yük kalır. Kalan bu artı yüklerde yukarı doğru püskürtülerek yağmur bulutlarındaki eksi yükleri nötralize eder yani etkisizleştirir.

Jeneratör Nasıl Çalışır?
                              

Kendi jeneratörünüzü yapmak için elektrik motoru deneyini inceleyiniz. Aynı düzeneği sağladığınızda bu sefer motoru çevirip ürettiğiniz elektriği voltmetre ile inceleyiniz. Motorlar elektrik enerjisini hareket enerjisine; jeneratörler ise hareket enerjisini elektrik enerjisine çevirirler.

 

Electric Generator



Electric Generator – manually rotating the coil across magnetic fields induces electrical current.



The electrical generator is a mechanism that manually (mechanical force) rotates a loop of conductive material (usually copper) through a magnetic field such as that produced by a permanent magnet.

The magnetic field has both a positive and negative side (north/south respectively) and the rotating conductor loop will move through (cut across) the positive and negative areas of the magnetic field. This induces electrons (negatively charged particles) to flow towards the positive side of the magnetic field.

This flowing of electrons in the conductor is called electromagnetic induction and the electrical force manifested in this process is usually routed through brushes on the shaft of the generator. The amazing part of this process is that, if scaled large enough, an entire city can be powered with this induced electricity.

 

d.c Motor


A d.c. motor makes use of the turning effect of a current-carrying coil in a magnetic field to convert electrical energy into mechanical energy.
 

 

Elektrik Motorları Nasıl Çalışır?


                   

Şekil:1
Elektrik motorunun çalışma prensibi mıknatısların birbirlerini itme gücüdür. İki mıknatıs birbirini ittiği için mıknatısın ortasına saplı demir çubuk döner. Tabi ki ana prensip budur aslı biraz daha karışıktır. Elektrik motorlarının içinde tel bobin sarılı armatür isminde elektromıknatıs sistemiyle çalışan bir yapı vardır. Elektrik bu bobine geldiğinde mıknatıslanır ve diğer sabit mıknatısların itmesiyle yarım tur döner. Bu arada armatür dönünce teller de içeride özel bir yapıyla ters dönerek armatürün kutuplarının yerini değiştirir. Kutuplar yer değiştirince bir yarım tur daha atar. Bu işlem çok hızlı gerçekleştiği için ortadaki çubuk dönmeye başlar.

 

Akım Nedir? Elektrik Akımı Nedir?

Akım Nedir? Şekilde görülen su devresinde su basıncını meydana getirmek için su pompası, mekanik enerji elde etmek için su türbini, geçen su miktarımı ölçmek için su sayacı ve suyu açıp kapatmak içinde bir vana bulunur. Pompa çalıştığı ve vana açık olduğu sürece su türbini döner, su sayacı harcanan su miktarını gösterir.

                     


Şekildeki ( Şekil:1)  elektrik devresi su devresinin benzeridir. Elektrik devresinde elektron fazlalığını yani potansiyel farkını sağlayan ve elektronları harekete geçiren bir doğru akım dinamosu üreteç olarak kullanılmıştır. Mekanik enerji elde etmek için devreye elektrik motoru ve motordan geçen elektrik akımını ölçmek içinde ampermetre bağlanmıştır. Devreye enerji vermek veya devrenin enerjisini kesmek için devreye bir de şalter konulmuştur.


Elektrik devresindeki dinamo, su devresindeki pompaya; elektrik motoru su türbinine, ampermetre su sayacına, şalter de vanaya karşıt olan düzeneklerdir.
Dinamonun (üretecin) meydana getirdiği gerilim, elektrik motorunun dönmesini sağlar. Şu halde motorun dönmesi için motor sargılarında bir elektron hareketinin olması gerekir. Elektrik devresinde dolaşan bu elektron hareketine elektrik akımı diyoruz.
Elektrik akımı, elektriksel akım veya cereyan, en kısa şekilde tanımlanırsa elektriksel yük taşıyan parçacıkların hareketidir. Elektrik akımı, elektron hareketi hava, su gibi akışkan maddelerin veya elektrik yüklerinin belli bir yönde akışı, yer değiştirmesi, cereyan.

Bir elektrik devresinde harekete geçen elektonların yönü, üretecin negatif (-) kutbundan, pozitif (+) kutbuna doğrudur. Ancak uluslararası bir kurulda akımın yönü, elektron yönünün tersi kabul edildiğinden, akım yönü daima, üretecin artı kutbundan eksi kutbuna doğrudur.

Akım şiddeti birimi: Akım şiddetinin ölçü birimi Amper’ dir.

Bir iletkenin belli bir kesitinden belirli bir zaman içinde ne kadar çok elektron geçerse, akımda o oranda şiddetli olur. Şu halde akım şiddeti; zaman birimi içinde iletkenden geçen elektronların sayısıdır.
Akım şiddetini elektronların sayısı ile göstermek için çok büyük rakamlar kullanmak gerekir. Bunun için pratikte bundan vazgeçilmiş ve suyun ölçülmesine benzer bir yöntem kullanılmıştır. Şöyle ki; su akımın ölçmek için, brim olarak litre alınır ve borudan bir saniyede kaç litre suyun aktığı saptanır. Elektrik akımını ölçmek içinde amper kabul edilmiştir. Fransız fizikçisi Ampere (1775-1836) in adını taşıyan bu ölçü birimi, elektrik akımının kimyasal etkisine dayanılarak tarif edilir.
Akım şiddeti (I) harfi ile belirlenir. Ana birim amperin baş harfi olan (A) harfi ile gösterilir. Amperin binde birine Mili amper (mA), milyonda birinede  Mikro amper (µA) denir.


Amperin üst katı ve ast katı;

Akım biner biner artar, biner biner küçülür. Akımın üst katı kiloamper (kA), ast katı ise mili  amper (mA) ve mikro amper (µA)’dir.
Ast Kattan Üst Kata Çevrilirken Bine Bölünür.
1000 Amper (A) = 1 kilo amper (kA) dir. ( 1000/1000=1 )
55 Amper (A) = 0,55 kilo amper (kA) dir. ( 55/1000=0,55 )
0,28 Amper (A) = 0,00028 kilo amper (kA) dir. ( 0.28/1000=0,00028 )
Üst Kattan Ast Kata Çevrilirken Bin İle Çarpılır
0,5 kilo amper (kA) = 500 amper (A) dir.( 0,5 x 1000=500 )
1 amper (A) = 1000 (mili amper) mA. ( 1 x 1000=1000 )
1 amper (A) = 1000000(mikro amper) μA. ( 1 x 1000 x 1000=1000000 )
Herhangi bir kesit üzerinden bir saniye içerisinde bir Coulomb’ luk yük geçmesi bir Amper’lik akıma karşı gelir. Ohm Kanunu‘na uyan maddeler üzerinden geçen akım bu maddenin direnci ile ters orantılı, akımı meydana getiren gerilim ile doğru orantılıdır. Doğadaki çoğu madde Ohm Kanunu’na büyük oranda uyar, ancak akım ve gerilim arasındaki bağıntı çok daha karışık olabilir. Yarı iletkenler bu duruma güzel bir örnektir.


Akım Yoğunluğu Nedir?
Elektrik akımı yoğunluğunun bir ölçümüdür. Bu elektrik akımının seçili alana oranını veren bir vektörel büyüklüktür SI birimlerinde, akım yoğunluğu amper bölü metrekare ile ölçülür.
 


Akım Nasıl Ölçülür?

Akım şiddeti neyle ölçülür? Akım şiddetini ölçmeye yarayan aletlere ampermetre denir. Ampermetrenin çalışmasını sağlayan bobinin teli kalındır ve sarım sayısı azdır. Bu nedenle ampermetre hiçbir zaman devreye paralel bağlanmaz. Aksi halde kısa devre meydana gelir ve ampermetrenin bobini yanar. Ampermetre alıcı ile arka arkaya yani seri bağlanır. Ampermetrenin devreye seri bağlanması demek; alıcıya giden iletkenin bir noktasından kesilmesi bu iki uç arasına ampermetrenin bağlanması demektir.

  

 

Akım Nedir?

Alıcıdan birim zamanda geçen elektrik yükü (elektron) miktarına akım denir. Bir iletkenden belirli bir zaman içinde ne kadar çok elektron geçerse, akımda o oranda şiddetli olur. Akım şiddetini elektronların sayısıyla göstermek için çok büyük rakamlar kullanmak gerekir. Şöyle ki, 6,25.1018 adet elektron 1 ampere eşittir. Bunun gibi büyük rakamları kullanmamak için Fransız bilgin Ampere (Amper)'in elektrik akımının kimyasal etkisine dayanarak yaptığı tanımlama kullanılır.



Bu yaklaşıma göre; 1 amper, gümüş nitrat eriyiğinden 1 saniyede 1,118 miligram gümüş ayıran akım şiddetidir. Akım, elektronların hareketi sonucu oluşur. Ancak, eskiden akımın artı (+) yüklü parçacıklar tarafından taşındığı sanıldığından, günümüzde de eski (klâsik) teorem kabul edilmektedir. Bir devrede akım, artı (+) uçtan eksi (-) uca doğru gider deriz. Ancak gerçekte elektrik akımı şekil 2.4'de görüldüğü gibi eksi (-) uçtan artı (+) uca doğru akmaktadır. Elektrik akımının nedeni gerilim farkıdır. Gerilim, iletken maddelerdeki serbest elektronların hareket etmesini sağlayan kuvvet olarak açıklanabilir. Akım, ampermetreyle ölçülür ve I ile gösterilir. Akımın birimi amper (A), denklemi, I = V/R [A] şeklindedir.


     
Akımın ast katları pikoamper, nanoamper, mikroamper, miliamper; akımın üst katları ise kiloamper, megaamper, gigaamperdir.

b. Gerilim (elektromotor kuvvet, EMK, potansiyel fark)
Elektrik akımı elektron akışından ibarettir. Elektronları faydalı olacak şekilde hareket ettirmek için itmek gerekir. Bilindiği gibi elektronlar maddelerin içinde bulunan atomların etrafında dönerek hareket etmektedir. Ancak bu dönüş bir fayda sağlamaz. Faydalı hareket için metal içinde belli bir yönde akış gereklidir. şte elektronları kendi normal hareketleri dışında, bir yönde sürüklemek için gerekli olan kuvvete gerilim (elektromotor kuvvet, EMK) denir.

Bir başka tanıma göre; bir üretecin iki ucu arasındaki potansiyel farka gerilim denir. Yine bir başka tanıma göre; bir elektrik devresinde akımın geçmesini sağlayan kuvvete gerilim denir.
Gerilim, voltmetreyle ölçülür ve V, U, E ya da e ile gösterilir. Birimi volt (V), denklemi, V = I.R [V] şeklinde yazılır.

Gerilimin ast katları pikovolt (pV), nanovolt (nV), mikrovolt (mV), milivolt (mV);
gerilimin üst katları kilovolt (kV), megavolt (MV), gigavolt (GV)tur.

c. Dirençler (rezistans, resistance)
Bir elektrik devresine gerilim uygulandığında, alıcıdan akım geçmektedir. Geçen akımı sınırlayan etken ise alıcının direncidir. Bu yaklaşıma göre, elektrik akımının geçişine karşı zorluk gösteren elemanlara direnç denir. Başka bir anlatımla, devrede elektronlar hareket etmeye başladıktan sonra rahat bir şekilde ilerleyemezler. letkenin ve alıcının içinden geçmek isteyen elektronlar komşu elektronlara ve atomlara çarpa çarpa ilerlerken sürtünmeye maruz kalırlar. şte elektronlar ilerlerken oluşan sürtünmeden doğan karşı koyma etkisine direnç denir.

Elektrik enerjisi direnç üzerinde ısıya dönüşerek kaybolur. Dirençler, R ya da r ile ifade edilir. Elektrik devresinde direnç denklemi, R = V/I, direnç birimi ise (ohm)'dur. Direncin ast katları Pikoohm (p), nanoohm (n), mikroohm (m), miliohm (m); direncin üst katları kiloohm (k), megaohm (M), gigaohm (G)dur.

Dirençlerin devredeki işlevleri (fonksiyonları):
I. Devreden geçen akımı sınırlayarak aynı değerde tutmak.
II. Devrenin besleme gerilimini bölerek, yani küçülterek başka elemanların çalışmasına yardımcı olmak.
III. Hassas yapılı devre elemanlarının aşırı akıma karşı korunmasını sağlamak.
IV. Yük (alıcı) görevi yapmak.
V. Isı enerjisi elde etmek

 

Dinamo nedir? icadı


İngiliz fizik bilgini Michael Faraday, 1831 yılında yaptığı bir deney esnasında,bakır tel türünden bir iletkeni bir mıknatıs yakınında hareket ettirmekle elektrik akımı meydana getirilebileceğini keşfetmişti. Bilim dilinde “jeneratör” diye tanımlanan “dinamo”nun temel çalışma ilkesi, işte bu keşfe dayanmaktadır.

Basit ve kısa bir tanımlamayla ,dinamo mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren makinedir. Teknoloji çağının en büyük unsuru olan elektrik akımı çoğunlukla dinamolar ta rafından sağlanır.

Dinamolar kullanıldıkları amaçlara göre değişik boyarlarda olabilir. Bir otomobilde gerekli elektrik akımını sağlayacak dinamoyla, büyük bir şehrin elektrik ihtiyacını karşılayan dinamonun aynı boyutlarda olmayacağı tabii bir şeydir.

 

 

 

Alternatif Akım Nedir?

Alternatör adı verilen makineler tarafından üretilen elektrik akımı çeşitidir. Bu akım şekil 2.6'da görüldüğü gibi zamana göre sürekli olarak yön ve şiddet değiştirir. Alternatörden gelen akım sürekli azalıp çoğalır ve akış yönü değişir. Alternatörün ürettiği AC gerilim dış devreye şekil x'de görüldüğü gibi bilezik ve fırça düzeneğiyle aktarılır. Alternatörün ürettiği birim alganın saniyeki tekrarlanma (yön ve şiddet değiştirme) sayısına frekans adı verilmektedir. Türkiye'de üretilen alternatif akımın frekansı 50 Hz'dir. (Hz, hertz şeklinde okunur.

                                                                          Simple AC generator (Basit bir alternatif  akım üreteci)


              


Alternatif akım (AA ve AC İngilizce: Alternating current), genliği ve yönü periyodik olarak değişen elektriksel akımdır. En bilinen AC dalga biçimi sinüs dalgasıdır. Yine de farklı uygulamalarda üçgen ve kare dalga gibi değişik dalga biçimleri de kullanılmaktadır. Bütün dalgalar birbirlerine elektronik devreler aracılığı ile çevrilebilirler. Devrede kondansatör, diyotlar, röle ler ile bu çevrim yapılabilir.



AA güç genellikle sanayi ve konutlarda kullanılır. Santrallerde üretilen enerjinin sevkinde de AA kullanılmaktadır. Deniz altına yapılan enerji nakil hatlarında üretilen AA elektrik, dalga yapısında bozulmalara sebep verilmemesi için DC' ye dönüştürülerek taşınmaktadır. HVDC ismi verilen uygulama ile okyanus ya da deniz altından nakil hatları işlenebilmektedir.

Günümüzde havadan ve kablo üzerinden taşınan, ses ve radyo dalgalarının karışmama sebebi de alternatif akımın farklı sinüzoidal yapılarda olmasından kaynaklanmaktadır.

 

Doğru Akım nedir?

Doğru akım (kırmızı eğri). Yatay eksen zamanı ölçer; dikey eksen ise akım veya gerilimi.


Doğru akım (DC ya da sürekli akım) elektrik yüklerinin yüksek potansiyelden alçak olana doğru sabit olarak akmasıdır. Tipik olarak kablo gibi bir iletkende, ya da yarıiletkenler ve yalıtkanlardan akabilir. Doğru akımda, elektrik yüklerinin aynı yönde akışı, doğru akımı alternatif akımdan ayırır. Doğru akım zamanla kutbu değişmeyen akım türüdür.
 

Elektrikte Deri Etkisi (Skin Effect) ve Sonuçları

Elektrik iletimi iletken malzemeler üzerinden gerçekleşirken gözümüzle göremediğimiz bazı olaylar ortaya çıkmaktadır. Bu olaylardan birisi de Deri Etkisi’dir. Deri etkisi elektrik akımının iletkende homojen olarak dağılmaması iletkenin dış yüzeyine doğru yoğunlaşması durumudur.

DC gerilimde iletkenden akan akım iletkende homojen olarak dağılır. Yani deri etkisi dc sistemlerde görülmez. Sadece ac sistemlerde görülen deri etkisi frekans arttıkça artar. Bir başka deyişle frekans arttıkça akım iletkenin merkezinden uzaklaşarak dış yüzeyine daha fazla yaklaşır.

Aşağıdaki görselden deri etkisi daha iyi anlaşılabilir.



Yukarıdaki resimde görülebileceği gibi iletken kesitleri üzerinden incelendiğinde DC sistemlerde iletkenin tümünden akım akıyor. Düşük frekanslı AC sistemlerde iletkenin merkezinden akım akmıyor ve frekans arttıkça akım yoğunluğu iletken yüzeyine doğru artıyor ve iletkenin iç tarafından hiç akım akmıyor.


Deri Etkisine Etki Eden Faktörler

Bir iletkende oluşan deri etkisine aşağıdaki faktörlerin etkisi bulunmaktadır.

İletkenin Şekli
İletken malzemenin cinsi
İletkenin çapı
Sistemin frekansı

Deri Etkisinin Sonuçları

Alternatif akım (AC) sistemlerinde meydana gelen deri etkisi iletim ve dağıtım hatları başta olmak üzere elektrik sistemlerinde olumsuz sonuçlar doğurmaktadır.

Deri etkisinde akım iletkenin dış yüzeyine doğru yoğunlaştığı için iletkenin tüm kesiti kullanılmaz. Deri etkisinin bir sonucu olarak iletkenin akım taşıyan kesiti küçüldüğü için empedans artar ve sonuçta kayıpların artmasına neden olur.

Deri etkisi’nin önüne geçebilmek için yapılan hesaplamalarla iletkenin bir iletkenin maksimum çapı belirlenir ve büyük akımlar için birbirinden izoleli küçük çaplı iletkenler birleştirilerek kablolar oluşturulur.

Deri olayı (skin effect) bir malzeme özelliğidir. Doğanın bize armağanı desek daha güzel olur. Üzerinden akım geçirilen bir telde, elektrik akımı, frekansına göre telin bütün kesitini de kullanabilir, bu kesitin bir kısımını da. belli bir malzemeden (demir, alüminyum, bakır, gümüş, altın)yapılmış, belli bir kesit alanına dahip iletkenden, belli bir frekansın üzerinde bir frekansla (50 hz, 150 hz, .1khz, 100khz....) geçirilen elektrik akımı bu iletkenin tamamını değil yüzeyini kullanır. örneğin dikdörtgen kesitli bakır iletkenin üst onda birlik kısmını kullanıp, kalan yüzeyine elektrik uğratmadan kullanabiliriz. bu yöntemle kayıplar, endüktanslar azaltılarak elektrik makinalarına yol verilebilir. Bu olay sayesinde, elektrik akımı şehirlere yüksek frekansla yollanır ve daire kesitli iletkenlerin ortası kullanılmadığından malzeme karı sağlanır...

Skin effect olarak adlandırılan olay bana göre bir problemdir.Çünkü yüksek frekanslı devrelerde empedansın büyümesine ve kayıplara yol açmaktadır.Bundan dolayı yüksek frekanslı gerilimlerin uzak mesafelere iletiminde iletken tel başlı başına bobin gibi davranmakta ve her metresi devreye L endüktans etkisi yaratmaktadır.heleki çok yüksek frekanslar olursa 1 metre iletken bile dev bir bobin gibi davranır.


Akımın iletkenin dış çeperlerinden akma isteği frekansla doğru orantılı biçimde artıyor. Nikola tesla isimli bilim adamı bu elektriksel olay sayesinde yüksek frekanslı yüzbinlerce voltluk gerilimlerle temas ediyormuş.Akım yüzeyinden aktığından ona bir şey olmuyormuş, gayet doğal bence.

 

Uydu ve yer istasyonu gibi iletişim merkezlerinde çok yüksek frekanslar kullanıldığı için (~100Ghz) çanak antene bilgiyi gönderen kablolar yerine, dalga klavuzları kullanılmaktadır.

 

Skin effect

Skin effect refers to the tendency of current flow in a conductor to be confined to a layer in the conductor close to its outer surface. At low frequencies the skin effect is negligible and the distribution of current across the conductor is uniform. As frequency is increased the depth to which the flow can penetrate, DS / metres, is reduced.

DS = √(107ρ/(μr f)) / (2π)
Equation PSE


where ρ is the conductor resistivity  (ohm metres), μr is the  relative permeability and f is the frequency (Hz).

Skin depth / m
  50Hz 1kHz 100kHz 1MHz 10MHz
Copper 9.36E-03 2.09E-03 2.09E-04 6.62E-05 2.09E-05
Aluminium 1.16E-02 2.59E-03 2.59E-04 8.19E-05 2.59E-05
Iron (3% Si)
μr=300
2.82E-03 6.30E-04 6.30E-05 1.99E-05 6.30E-06
Graphite 2.64E-01 5.90E-02 5.90E-03 1.87E-03 5.90E-04

Skin effect causes the apparent resistance of a coil to increase above that suggested by the  DC value, thus lowering the Q-factor in resonant circuits and reducing the efficiency in switching supplies. Skin effect occurs because current flow moves away from those regions of the conductor having the strongest magnetic field. A consequence of this is that the number of flux linkages between turns will be reduced. Therefore skin effect produces a decrease in inductance; of about  2%, though more if the wire is short.

Having chosen a diameter of wire that can cope with the current at zero Hz you should check that skin effect is not going to be a problem at the frequency at which you actually need to work. The formula below (Terman) gives the diameter of wire that will suffer a 10% increase in resistance at the frequency of operation, f (in Hz) -

DW = 200 / √f   millimetres

This formula applies for isolated conductors. In a coil surrounded by other turns the actual resistance will be higher because of the proximity effect. Taking the example of a coil working at 10 kHz you will see that a wire diameter of 2 mm is about as thick as you can go without skin effect increasing its AC resistance. Incidentally, if you are designing a switch mode supply don't forget to take harmonics of the switching frequency into account.

If you find that the diameter determined for zero Hz is greater than the diameter at which skin effect will take place at your operating frequency then what options do you have?

  • Ignore the problem. Perhaps efficiency is not crucial to your design and you can tolerate a coil that runs hot.
  • Use the diameter of wire as calculated above but wind more than one of them on simultaneously.
  • Use thicker wire and accept that the interior of the wire will not contribute to conduction. The resistance of the wire at high frequencies then falls with the reciprocal of the diameter and not the square of the diameter as it does at zero Hz. The current flows only in a thin 'skin' near the surface of the wire. This is the normal approach above about 1 MHz.

    R = 8.32 10-5 √f / DW   ohms per metre

    Where f is frequency (Hz), and DW the wire diameter (millimeters).

  • Use genuine  Litz wire.

 

Flowing Electrons



Electric current is very similar to a flowing river. The river flows from one spot to another and the speed it moves is the speed of the current. The size of the current flow is related more to the size of the river than it is to the speed of the river. A river carries more water each second than a stream, even if both flow at the same speed. With electricity, current is a measure of the amount of charge transferred over a period of time. Current is a flow of electrons, or individual negative charges. When charge flows, it carries energy that can be used to do work. Scientists measure current with units called amperes.


Current and Heat
One of the results of current is the heating of the conductor. When an electric stove heats up, it's because of the flow of current. The electrons have a mass (however small), and when they move through the conductor, there are collisions that produce heat. The more electrons bumping into the atoms of the conductor, the more heat is created, so higher current generally means greater heat.



Scientists used to think that the flow of current always heated up the object, but with modern superconductors, that is not always true, or at least not as true as with normal materials. Superconducting materials seem to have less interaction between atoms and current, so the moving charges lose much less energy.


Spaces Between Atoms
Everything that is matter can conduct electricity, but not everything does it well. Scientists use the terms conductors, insulators, and semi-conductors. The labels are used to describe how easily energy is transferred through the object by moving charge. The spaces between the atoms, as well as the type of atoms, determines whether an object a good conductor or a good insulator (poor conductor).


Usable Current
There are two main kinds of electric current, direct current (DC) and alternating current (AC). They are easy to remember. Direct current is a flow of charge always in one direction. Alternating current is a flow of charge back and forth, changing its direction many times in one second. Batteries produce DC current, while the outlets in our homes use AC current.



Be very careful if you work with electricity. NEVER touch the plugs in your house. That electricity is very powerful and it can hurt you… badly. Electricity from batteries can also injure you. We have burned ourselves when working with batteries and electromagnets, so we know what can happen. To be safe, go get an adult to help you with any experiments.


 

 

 

To generate AC in a set of water pipes, we connect a mechanical crank to a piston that moves water in the pipes back and forth (our “alternating” current). Notice that the pinched section of pipe still provides resistance to the flow of water regardless of the direction of flow.

 

 

Electric Charge

Electric charge comes in two kinds:

Like charges repel:

or

Unlike charges attract:

These electric charges are part of the makeup of atoms.

 

 

Except for hydrogen, the positively charged nucleus also has neutrons in it.

negatif yük (-)

An atom missing an electron has a net positive charge:

Bir elektronun eksik olduğu durumda bir atom için pozitif yüke sahiptir denir.

Bir elektrik devresinde bu pozitif yükü  bir pilin yada bataryanın(üretecin) pozitif (+) kutbu olarak adlandırırız.

 

What is Electricity?

We see electricity in use every day, but do you know what it is? Electric current is created by the movement of charged particles. The particles that are moving in electric currents are electrons (e-). Electrons are relatively loosely held pieces of atoms. The atom is the smallest building block of matter. All atoms (picture right) have a very compact, very dense, core called the nucleus, which holds all the positively charged particles, called protons. The nucleus is even smaller relative to the space occupied by electrons than is illustrated here.

Protons cannot move out of the nucleus. When they do, this phenomenon is called a nuclear process. In metals, electrons can move freely along atoms of the metal. This movement is called electricity. Electrical wires are made of metals because they allow the electrons to flow. Interestingly, the direction of the current is opposite the direction of movement of the electrons. Electricity was discovered before the electron, so scientists described the movement of the positive charge, which turns out to reflect the absence or loss of an electron. As shown below, in an electric circuit, electrons flow in one direction along metal atoms. The direction of the current is described in the opposite direction.

Materials that can move electrons are said to be conductors. Materials that do not allow electrons to flow between atoms are called insulators. Nonmetallic materials tend to be insulators and metallic materials tend to be conductors. In this activity, students classify materials as conductors or insulators.

 

 Electricity in Action!

After studying particle physics, field theory, and potential energy, we now know enough to make electricity flow. Let’s make a circuit!
First we will review the ingredients we need to make electricity:
 

  • The definition of electricity is the flow of charge. Usually our charges will be carried by free-flowing electrons.
  • Negatively-charged electrons are loosely held to atoms of conductive materials. With a little push we can free electrons from atoms and get them to flow in a generally uniform direction.
  • A closed circuit of conductive material provides a path for electrons to continuously flow.
  • The charges are propelled by an electric field. We need a source of electric potential (voltage), which pushes electrons from a point of low potential energy to higher potential energy.

A Short Circuit

Batteries are common energy sources which convert chemical energy to electrical energy. They have two terminals, which connect to the rest of the circuit. On one terminal there are an excess of negative charges, while all of the positive charges coalesce on the other. This is an electric potential difference just waiting to act!
 

If we connected our wire full of conductive copper atoms to the battery, that electric field will influence the negatively-charged free electrons in the copper atoms. Simultaneously pushed by the negative terminal and pulled by the positive terminal, the electrons in the copper will move from atom to atom creating the flow of charge we know as electricity.
 

After a second of the current flow, the electrons have actually moved very little–fractions of a centimeter. However, the energy produced by the current flow is huge, especially since there’s nothing in this circuit to slow down the flow or consume the energy. Connecting a pure conductor directly across an energy source is a bad idea. Energy moves very quickly through the system and is transformed into heat in the wire, which may quickly turn into melting wire or fire.
 

 

Illuminating a Light Bulb

Instead of wasting all that energy, not to mention destroying the battery and wire, let’s build a circuit that does something useful! Generally an electric circuit will transfer electric energy into some other form–light, heat, motion, etc. If we connect a light bulb to the battery with wires in between, we have a simple, functional circuit.
 

Schematic: A battery (left) connecting to a lightbulb (right), the circuit is completed when the switch (top) closes. With the circuit closed, electrons can flow, pushed from the negative terminal of the battery through the lightbulb, to the positive terminal.

While the electrons move at a snails pace, the electric field affects the entire circuit almost instantly (we’re talking speed of light fast). Electrons throughout the circuit, whether at the lowest potential, highest potential, or right next to the light bulb, are influenced by the electric field. When the switch closes and the electrons are subjected to the electric field, all electrons in the circuit start flowing at seemingly the same time. Those charges nearest the light bulb will take one step through the circuit and start transforming energy from electrical to light (or heat).

 

MATTER
Everything in the world is made of matter. Matter is anything that has mass (weight) and occupies space.

 

Matter can be made up of a group or series of different atoms to form a molecule. These groups of atoms (molecules) are sometimes called compounds. Some types of matter can be broken down to a single atom while still maintaining the properties of the original material. These types of material are called elements.
Matter has three states: Solid, Liquid, and Vapor.

 


 

MOLECULE EXAMPLE


 

Imagine a lake. Now imagine taking the smallest particle or piece of water from the lake. You would have a single molecule of water, H2O, which is made up of two hydrogen atoms and one oxygen atom.

 

Not all materials are made up of molecules. Copper, for example, is made up of a single copper atom. These are called elements. Each element is a type of matter that has certain individual characteristics.

THE ATOM
One of the basic building blocks in the universe for matter is the atom. All matter - gas, liquid, or solid - is made up of molecules or atoms joined together. These atoms are the smallest particle into which an element or substance can be divided without losing its property.

A single atom consists of three basic components: a proton, a neutron, and an electron.
Within the atom there is a Nucleus. The Nucleus contains the protons and neutrons. Orbiting around the nucleus are the electrons.
An atom is similar to a miniature solar system. As with the sun in the center of the universe, the nucleus is in the center of the atom. Protons and Neutrons are contained inside the nucleus. Orbiting around the nucleus are the electrons.




ATOM CONSTRUCTIONAn atom is similar to a miniature solar system. As the sun is in the center of the solar system, so is the nucleus is in the center of the atom. Protons and neutrons are contained within the nucleus. Electrons orbit around the nucleus, which would be similar to planets orbiting around the sun.








NUCLEUSThe Nucleus is located in the center of the atom (shown in red).
The Nucleus contains the protons and neutrons.
Orbiting around the nucleus are the electrons.






 







PROTONS Protons are located within the nucleus of the atom (shown in blue).
Protons are positively (+) charged.

NEUTRONS  Neutrons add atomic weight to an atom (shown in green).
Neutrons have no electrical charge.


 

ELECTRONSElectrons orbit around the nucleus of the atom (shown in yellow).
Electrons are negatively (-) charged.
Since electrons are lighter than protons and are outside the nucleus, they can be easily moved from atom to atom to form a flow of electrons. Normally electrons are prevented from being pulled into the atom by the forward momentum of their rotation. Electrons are also prevented from flying away because of the magnetic attraction of the protons inside the nucleus, the same type of force that keeps the planets orbiting around the sun.



 

ELECTRICAL CHARGES Opposite electrical charges always attract each other. So these particles with opposite charges will tend to move toward each other. Like electrical charges always repel. So particles with like charges will move away from each other.
Remember: Opposites charges attract, and like charges repel.
Atoms always try to remain electrically balanced.
 

 

 
BALANCED ATOMSAtoms normally have an equal number of electrons and protons.Atoms have no electrical charge. They are neither positive nor negative. They are electrically neutral or BALANCED.The negative charge of the electrons will cancel the positive charge of the protons, thus balancing the charge of the atom.
This cancellation of charges creates a natural attraction or bonding between the positive proton and the negative electron.

 

 


 

 
ION PARTICLES
When an atom loses or gains an electron, an imbalance occurs.

The atom becomes either a positively or negatively charged particle called an ION. These unbalanced charged ION particles are responsible for electron flow (electricity).
IONs will take or release an electron to become balanced again.


 

 


 

 
ION CHARGE
A positive (+) ION has one less electron than it has protons.

A negative (-) ION has one more electron than it has protons.
The positive ION attracts a negative ION to become balanced. This attraction or difference in electrical potential causes electron flow.

 

 

 
ELECTRON ORBITS
Electrons rotate around the atom at different orbits called Rings, Orbits, or Shells.

BOUND ELECTRONS orbit the nucleus on the inner rings. Bound electrons have a strong magnetic attraction to the nucleus.
FREE ELECTRONS orbit on the outermost ring which is known as the VALANCE RING.

 

 

 
FREE ELECTRONSOnly the FREE ELECTRONS in the outermost shell (Valance Ring) are free to move from atom to atom. This movement is called ELECTRON FLOW.
These FREE ELECTRONS are loosely held and can easily be moved to another atom or ion.
Because of their distance from the nucleus, free electrons have a weak magnetic attraction. Since this attraction is not as strong to the nucleus as the bound electrons on the inner orbits, the electrons move easily from atom to atom.

 

 

 
INSULATORS
An INSULATOR is any material that inhibits (stops) the flow of electrons (electricity).

An insulator is any material with 5 to 8 free electrons in the outer ring.Because, atoms with 5 to 8 electrons in the outer ring are held (bound) tightly to the atom, they CANNOT be easily moved to another atom nor make room for more electrons.
Insulator material includes glass, rubber, and plastic.

 

 

 
CONDUCTORS
A CONDUCTOR is any material that easily allows electrons (electricity) to flow.

A CONDUCTOR has 1 to 3 free electrons in the outer ring.Because atoms with 1 to 3 electrons in the outer ring are held (bound) loosely to the atom, they can easily move to another atom or make room for more electrons.
Conductor material includes copper and gold.
 

 

 
SEMICONDUCTORS
Any material with exactly 4 free flectrons in the outer orbit are called SEMICONDUCTORS.

A semiconductor is neither a conductor or insulator.
semiconductor material includes carbon, silicon, and germanium.
These materials are be used in the manufacturer of diodes, transistors, and integrated circuit chips.
 

 

 
 

Two Current Flow theories exist. The first is:

ELECTRON THEORY
The Electron Theory states that current flows from NEGATIVE to POSITIVE. Electrons move from atom to atom as they move through the conductor towards positive.


 

 

 
 
The second Current Flow theory is:
CONVENTIONAL THEORY
Conventional theory, also known as HOLE THEORY, states that current flows from POSITIVE to NEGATIVE. Protons or the lack of electrons (the holes) move towards the negative. (Current flow direction in Hole Theory is the opposite of that in Electron Theory.)

 

 

 

 
VOLTAGE
Voltage is the electrical force that moves electrons through a conductor. Voltage is electrical pressure also known as EMF (Electro Motive Force) that pushes electrons.

The greater the difference in electrical potential push (difference between positive and negative), the greater the voltage force potential.

 


 

 


 

 
MEASUREMENT
A VOLTMETER measures the voltage potential across or parallel to the circuit.

The Voltmeter measures the amount of electrical pressure difference between two points being measured.
Voltage can exist between two points without electron flow.



 

 

VOLTAGE UNITSVoltage is measured in units called VOLTS.
Voltage measurements can use different value prefixes such as millivolt, volt, Kilovolt, and Megavolt.
 

 


 

VOLTAGE


 

LESS THAN
BASE UNIT


 

BASIC UNIT


 

LARGER THAN
BASE UNIT


 

Symbol


 

mV


 

V


 

kV


 

Pronounced


 

millivolt


 

Volt


 

Kilovolt


 

Multiplier


 

0.001


 

1


 

1,000

 


 

CURRENT (AMPERES)
CURRENT is the quantity or flow rate of electrons moving past a point within one second. Current flow is also known as amperage, or amps for short.

Higher voltage will produce higher current flow, and lower voltage will produce lower current flow.
 

 

 

 
MEASUREMENTAn AMMETER measures the quantity of current flow.Ammeters are placed in series (inline) to count the electrons passing through it.
Example: A water meter counts the gallons of water flowing through it.

 


 

 

AMPERAGE UNITS
Current flow is measured in units called Amperes or AMPS.

Amperage measurements can use different value prefixes, such as microamp, milliamp, and Amp.
 

 

 

AMPERAGE


 

LESS THAN
BASE UNIT


 

LESS THAN
BASE UNIT


 

BASIC UNIT


 

Symbol


 

µA


 

mA


 

A


 

Pronounced


 

Microamp


 

milliamp


 

Amp


 

Multiplier


 

0.000001


 

0.001


 

1

 

AFFECTS OF CURRENT FLOWTwo common effects of current flow are Heat Generation and Electromagnetism.
HEAT: When current flows, heat will be generated. The higher the current flow the greater the heat generated. An example would be a light bulb. If enough current flows across the filament, it will glow white hot and illuminate to produce light.
ELECTROMAGNETISM: When current flows, a small magnetic field is created. The higher the current flow, the stronger the magnetic field. An example: Electromagnetism principles are used in alternators, ignition systems, and other electronic devices.
 
 
 
RESISTANCEResistance is the force that reduces or stops the flow of electrons. It opposes voltage.
Higher resistance will decrease the flow of electrons and lower resistance will allow more electrons to flow.
 

 

 

  MEASUREMENTAn OHMMETER measures the resistance of an electrical circuit or component. No voltage can be applied while the ohmmeter is connected, or damage to the meter will occur.
Example: Water flows through a garden hose, and someone steps on the hose. The greater the pressure placed on the hose, the greater the hose restriction and the less water flows.
 

 

RESISTANCE UNITSResistance is measured in units called OHMS.
Resistance measurements can use different value prefixes, such as Kilo ohm and Megaohms.
 

 

 

AMPERAGE


 

BASIC UNIT


 

MORE THAN
BASE UNIT


 

MORE THAN
BASE UNIT


 

Symbol

 
 

K


 

M


 

Pronounced


 

Ohm


 

Kilo ohm


 

Megaohm


 

Multiplier


 

1


 

1,000


 

1,000,000


 

RESISTANCE FACTORS
Various factors can affect the resistance. These include:
LENGTH of the conductor. The longer the conductor, the higher the resistance.
DIAMETER of the conductor. The narrower the conductor, the higher the resistance.
TEMPERATURE of the material. Depending on the material, most will increase resistance as temperature increases.
PHYSICAL CONDITION (DAMAGE) to the material. Any damage will increase resistance.
TYPE of MATERIAL used. Various materials have a wide range of resistances.

 
 

TYPES OF ELECTRICITY
Two basic types of Electricity classifications:

STATIC ELECTRICITY is electricity that is standing still. Voltage potential with NOelectron flow.
DYNAMIC ELECTRICITY is electricity that is in motion. Voltage potential WITH electron flow. Two types of Dynamic electricity exist:
 

Direct Current (DC) Electron Flow is in only one direction.
Alternating Current (AC) Electron flow alternates and flows in both directions (back and forth).


 


 
STATIC ELECTRICITY
Voltage potential with NO electron flow.

Example: By rubbing a silk cloth on a glass rod, you physically remove electrons from the glass rod and place them on the cloth. The cloth now has a surplus of electrons (negatively charged), and the rod now has a deficiency of electrons (positively charged).
Another example: Rub your shoes on a rug and then touch a metal table or chair .... Zap!! The shock you felt was the static electricity dissipating through your body.

 

 

 

 

  DYNAMIC ELECTRICITY
is electricity in motion, meaning you have electrons flowing, in other words voltage potential WITH electron flow.

Two types of dynamic electricity exists:
Direct Current (DC)
Alternating Current (AC)

 

 
DIRECT CURRENT (DC)
Electricity with electrons flowing in only one direction is called Direct Current or DC.

DC electrical systems are used in cars.
 

 


 

 
ALTERNATING CURRENT (AC)
Electricity with electrons flowing back and forth, negative - positive- negative, is called Alternating Current, or AC.

The electrical appliances in your home use AC power.
 


 



SOURCES OF ELECTRICITYElectricity can be created by several means: Friction, Heat, Light, Pressure, Chemical Action, or Magnetic Action.
Only a few of these sources of energy are used in the automobile. The battery produces electricity through chemical action, and the alternator produces electricity through magnetic action.
Friction creates static electricity.
Heat can act upon a device called a thermo couple to create DC.
Light applied to photoelectric materials will produce DC electricity.
Pressure applied to a piezoelectric material will produce DC electricity.
Chemical Action of certain chemicals will create electricity.

 

Elektrik Akımı

Gökhan Atmaca'nın çevirisinden..  

Akım bir noktadan bir diğer noktaya doğru hareket eden bir yükten ibarettir. Bu bir elektrik devresinde düşünüldüğünde  elektrik akımı akımı ileten bir iletkendeki herhangi bir noktada geçen yükün akış oranıdır. Bu tanımda elektrik akımının önemi de ortaya çıkmaktadır. Çünkü elektrik devreleri CD çalarlar, bilgisayarlar, radyolar, televizyonlar, ev ve endüstriyel güç dağılım sistemleri gibi teknolojinin en temel unsurudur. Günümüzde giderek hızla değişen teknolojinin kendisini anlamak ve yeni gelişmelere katkıda bulunmak için bilinmesi en temel kavramlardan biri elektrik yükü, elektrik alanı idi; bu kavramları açıklamıştık. Bu yazımızda ise elektrik akımının ne anlama geldiğini ve elektrik akımı ile ilgili tanımları açıklayacağım.

Gauss Yasası ve Uygulamaları isimli yazımızda elektrostatik denge durumundaki bir iletkende elektrik alanının iletken içinde her yerde sıfır olduğunu ifade etmiştik. Dolayısıyla, akımın da bu durumda olmadığını söyleyebiliriz. Elektrik alanın olmaması ya da akımın sıfır olması elektrostatik denge durumundaki tüm yüklerin durgun olduğunu göstermez. Bakır, alüminyum gibi metallerde bazı elektronlar bu tip iletken maddelerin içinde serbestçe hareket ederler. Bu serbest elektronların hareketi gaz moleküllerine benzerdir; hareketleri rastgele bir şekilde olur. Ancak bu gaz moleküllerinden farklı olarak serbest elektronların  hızları çok yüksektir (106m/s). Serbest elektronlar serbestçe hareket etmelerine rağmen iletken maddede bulunan  pozitif iyonların Coulomb yasasına göre  çekmelerinden ötürü iletken maddeden kaçamazlar. Diğer taraftan bir akımın olmayışı, bu serbest elektronların hareketlerinin rastgele olması sonucu herhangi bir yöne net yük akışı gerçekleşmez. Elektrostatik dengede olmayan bir iletken için bu iletken içerisinde sabit ve düzgün bir E elektrik alanı  olması durumunda iletken içerisindeki yüklü bir parçacığa bu düzgün E elektrik alanı tarafından bir F(->)=qE(->) [(->) ifadesi vektörü göstermektedir; aynı ifadelerde tekrarlamadım) şeklinde sabit bir kuvvet uygulanır. Bu yüklü parçacık serbest bir elektron ise bu kuvvet F=-eE hâlini alır, çünkü elektronun yükü q=-e’dir. F=qE kuvvetine yani bir E elektrik alan tarafından etkilenen iletken içerisindeki serbest bir elektron az önce ifade ettiğim pozitif iyonlarla olan çarpışmaları ve rastgele hareketlerinin yanı sıra bu elektrik alan etkisiyle sanki bir grup şeklinde elektriksel kuvvet F=qE yönünde hızlı olmayan sürüklenme benzeri bir harekete sahip olurlar. Bu sürüklenme hareketi sırasında grup olarak hareket eden bu serbest elektronlar bir sürüklenme hızı ile hareket ederler. Bu sürüklenme hareketi iletken içerisinde bir grup olarak elektronların net bir yönde yönelmeleri anlamına da gelir. Böylelikle bir yönde net bir yüklü parçacık (elektron) hareketi olduğundan biz de bir net akımdan söz edebiliriz.

İletken içindeki serbest elektronların yaptıkları rastgele hareketleri sırasındaki hızları 106m/s gibi yüksek bir mertebede iken sürüklenme hareketi sırasında 10-4 m/s mertebesindedir ve akımı oluşturan şey yukarıda ifade edilen bu sürüklenme hareketidir. Bu durumda odamızın lambasını açmak için ya da televizyonu açmak için açma-kapama düğmesine bastığımızda lambanın anında ışık verdiğini ya da televizyonun anında görüntü verdiğini düşündüğümüzde sanki burada bir ikilem varmışçasına görülüyor. Ne var ki, bir elektrik devresinde -örneğin odanızın lambası için – tek bir elektronun düğmeden/anahtardan lambaya kadar olan ulaşma süresi önemli değildir. Çünkü devredeki iletken içinde elektrik alanın oluşma hızı ışık hızına yakındır ve elektrik alan oluştuğunda iletken içerisindeki elektronlar birbirlerini neredeyse aynı anda etkilerler. Bu durumda da biz düğmeye bastıktan sonra çok kısa bir süre içinde elektrik alan oluşur ve bu yük hareketiyle, elektrik akımıyla sonuçlanır; ardından lamba yanar, televizyon çalışır durumda olup görüntü verir. Bu yazıyı hazırlarken yararlandığım kaynakta [1], bu konuyla ilgili şöyle bir benzetilme yapılmış:

“Bir grup asker çavuşun önünde hazır olda beklemektedir ve çavuş marş emrini verir; komut askerlerin kulaklarına ses hızıyla erişir, bu hız marş hızından çok daha yüksektir ve tüm askerler aynı anda hareket etmeye başlarlar.”

Akımın Akış Yönü

İletken içindeki elektronlar bir E elektrik alanı uygulandığında bu elektrik alan yüklü parçacıklar üzerinde iş yapar, enerji harcanmış olur elektronların sürüklenme hareketi için. Bu sürüklenme hareketi -yani akımın kendisi- sonucu kinetik enerji oluşur. Oluşan kinetik enerji de elektronların iyonlarla yaptıkları çarpışmalarda iletken maddeye iletilmiş olur. Diğer taraftan da iletken içindeki bu iyonlar kristalde denge konumları civarında titreşim hareketi içindedirler. Titreşim hareketi yapan iyonların da titreşim enerjileri vardır. Söz konusu bu titreşim enerjisi, elektronlarla iyonların çarpışması sırasında gelen kinetik enerji sayesinde artar ve bir taraftan da iletkenin sıcaklığını yükseltir. Elektrik alanın elektronlar üzerinde yaptığı iş yüklü parçacıkları daha fazla hızlandırmaktan ziyade, iyonların titreşim enerjilerini artırmaya ve bu nedenle de iletkeni ısıtmaya yaramaktadır. Bu ısı bazı teknolojik uygulamalarda -ki oldukça azdır- kullanışlı olabilir ama genelde olumsuz sonuçlara yol açar. Buna rağmen akım akışının su götürmez bir sonucudur.

Bütün akım taşıyan, yük ileten maddelerin içindeki hareket hâlinde bulunan parçacıkların yükü aynı değildir. Genelde negatif yüklü elektronların olmasına rağmen bu bazı maddelerde pozitif yüklü deşikler (holler) şeklindedir. Hatta bazılarında (Germanyum, silikon gibi yarıiletkenlerde ) akım hem negatif yüklü hem de pozitif yüklü parçacıklarla da sağlanabilmektedir. Deşikler elektron eksikliğinin bıraktığı ve pozitif yük gibi davranan boşluklar olarak tanımlanır. Yarıiletkenler isimli yazımızda daha ayrıntılı bir tanım bulabilirsiniz.

 

 

 

 

 

 

 

Şekil1.a) Pozitif yükler elektrik alan E yönünde hareket ediyorsa oluşan akım bu yüklerle aynı yöndedir.

 

Şekil1.b) Şekil1a’daki gibi pozitif yüklerle aynı sayıda ve aynı hızdaki negatif yükler elektrik alan E’ye zıt yönde hareket ediyorsa, oluşan akım pozitif yüklerle aynı yöndedir.

 

Elektrik alan bilindiği üzere pozitif yükten negatif yüke olacak şekildedir. Eğer Şekil1.a’daki gibi pozitif yüklü bir iletken söz konusu ise elektrik kuvveti, elektrik alanı ile aynı yöndedir ve sürüklenme hızı vE ile aynı yöndedir. Akımın yönü de pozitif yüklerin akış yönü ile aynıdır. Eğer Şekil1.b’deki gibi negatif yüklü parçacıkların olduğu bir iletkeni ele alırsak elektrik kuvveti, elektrik alanından ters yönde olacaktır ve sürüklenme hızı da elektrik kuvveti ile aynı yöndedir. Bu durumda da elektrik alandan dolayı negatif yüklü parçacıklar elektrik alanın tersi yönde hareket edecektirler. Burada da pozitif yük akışından söz edebilmiş olacağız. Sonuç olarak Şekil1.b’deki grafikte gösterilen iletkende de akımın yönü pozitif yükün akış yönüdür.

Gerçek akımın negatif yüklü parçacıklardan kaynaklandığı durumlarda dahi akımların yönünü pozitif yük akışına göre tayin ederiz. Bu tür bir akım yönünün belirlenmesindeki varsayıma konvansiyonel akım denir. Konvansiyonel akımın yönü yüklü parçacıkların hareket yönü ile aynı olmak zorunda değildir.

Hareket hâlindeki yükler pozitif ve bu yükler ile akımın da yönünün aynı olduğunu biliyoruz. Bu durum için A kesit alanından geçen akımı birim zamanda yüzeyden geçen net yük olarak tanımlarız. O hâlde, bir dQ net yükü bir yüzeyde dt zamanda geçerse I akımı şöyle olur,

I=dQ/dt

Burada bir not eklemekte yarar var: Akımın yönünden bahsetmiş olsak da akım bir vektör değildir.

Mikroskopik Elektrik Akımı ve Akım Yoğunluğu

Elektrik yükü elektron yükünün ayrık katları kuantize olduğu için, bir iletkende bir sürüklenme hızı ile mikroskopik yük taşıyıcılarının hareketi olarak elektrik akımına bakmak yol göstericidir. Negatif yüklü taşıyıcıların olduğu iletken için aşağıdaki grafikte elektrik akım ifadesi gösterilebilir,

Grafikteki bu ifadeyi şöyle genelleştirebiliriz, I=nqAv

Birim kesit alana düşen akıma da akım yoğunluğu denir ve J ile gösterilir:

J=I/A=nqvd ‘dir.

I akımı ve J akım yoğunluğu yükün pozitif veya negatif olması ile ilgili değildir. Dolayısıyla bu ifadelerde yer alan q yükünü mutlak değer içine alıp |q| ifade etmek daha genel bir anlam taşır. Diğer taraftan I akımı bir vektör değildir ama J akım yoğunluğunu ise vektörel olarak gösterebiliriz ancak bu defa da q yükünü mutlak değer içine almayız. Böylelikle q yükü negatif de olsa pozitif de olsa J akım yoğunluğu ile E elektrik alanı aynı yönde olur. Akım yoğunluğunun vektör olmasını ise bu akım yoğunluğunun iletkendeki bir nokta üzerindeki yük akışının nasıl olduğunu söylemesinden ileri gelir; vektörün yönü de o noktadaki yük akışın yönünü gösterir. Akım yoğunluğunun vektör ifadesi,

J(->)=nqvd(->)

Elektrik Yükü Taşıyıcıları

Bir bakır teldeki elektrik akımı için, yüklü taşıyıcılar hareketli elektronlardır ve pozitif yüklü bakır iyonları metal örgüsü içinde aslında hareketsizdirler. Yine de, elektrik devrelerinin işleyişleri sırasında genellikle konvansiyonal akım kullanılır, pozitif yükler hareket ediyormuş gibi. Bu uygulama hakkındaki tartışma devam etse de bakırdaki yüklü taşıyıcıların fiziksel doğası oldukça anlaşılırdır.

Ancak elektrik akımının diğer uygulamalarında , yüklü taşıyıcıların belirlenmesi o kadar da basit değildir. Yarıiletkenlerde, örneğin, siz bazen hareketli elektronlara ve bazen de elektron eksiklikleri olarak adlandırılan hareketli deşiklere sahip olabilirsiniz. Onların iletkenliğe katılma yolunda önemli farklılıkları vardır. Gerçekleşmekte olan iletimin türünü tespit etmek için yollardan biri  Hall Olayı’dır. Hall Olayı pozitif ve negatif yüklü taşıyıcılar için Hall gerilimine göre farklı polarite veren bir fiziksel olaydır. Bu Hall Olayı hakkındaki ayrıntılara daha önce yayınladığım Hall Olayı yazısından erişebilirsiniz. Birçok maddede elektrik iletimi  sadece serbest elektron hareketinden kaynaklanmadığı için maddelerdeki iletimin hangi türden (pozitif yüklü parçacıklar mı, negatif yüklü parçacıklar mı?) olduğunu öğrenebilmek amacıyla Hall Olayı’nın uygulandığı ölçüm ve deneyler bilim insanlarına bilgi verir.

Yüklü Taşıyıcıların Sürüklenme Hızı

Bir bakır telindeki elektronların sürüklenme hızı aşağıdaki gibi hesaplanabilir:

 

 

Yüklü Taşıyıcılarının Yoğunluğu

Bakır gibi bir metalde serbest elektronların yoğunluğunun hesaplanması metal hakkında temel fiziksel veriyi içerir, artı bakır metali atom başına yaklaşık serbest bir elektronu elektriksel iletim sürecine sağlar. Aşağıdaki verilerle temsili bir değer hesaplanabilir:

 

 Sonuç

Bu yazımızda elektrik akımının ne anlama geldiğini ve yüklü taşıyıcıların bir iletken içinde nasıl hareket ettiğini açıklamaya çalıştım. Akım ve akım yoğunluğu arasındaki farkı verdikten sonra yüklü parçacıkların pozitif veya negatif olmalarının ne gibi farklılıklara yol açtığını ifade ettim. En sonunda bir bakır teli için elektron yoğunluğunun nasıl hesaplandığını bir grafik içinde verdim. Günümüz teknolojilerinin en temelinde yer alan elektrik akımının doğasını anlamak yeni teknolojilerin geliştirilmesinde önemli bir rol oynamaktadır.

-----------------------------------------------------------------------------------------------

Elektrik Enerjisi, Artı (+), Eksi (-) Kutuplar ve Çekim Güçleri

 

1- Elektrik Yükü Çeşitleri (Artı ve Eksi Yükler) :
Doğada iki çeşit elektrik yükü vardır. Bunlar pozitif yani (+) artı ve negatif yani (-) eksi elektrik yükleridir.
• Aynı cins elektrik yükleri birbirlerini iterler.
• Zıt elektrik yükleri birbirlerini çekerler.


           İTER                                                         İTER                                                       ÇEKER

2- Elektrik Akımının Oluşması :

Zıt elektrik yükü ile yüklü olan veya üzerinde biriken elektrik yüklerinin sayısı farklı olan iki cisim iletken bir tel ile birbirlerine bağlandığında cisimlerden birinden diğerine elektrik yükü hareketi olur. Elektrik yüklerinin hareketine elektrik akımı denir. Elektrik akımı, daima (–) yüklerin yani elektronların hareketi sayesinde oluşur.
Elektrik akımının oluşabilmesi için iletken telin iki ucu arasındaki elektrik yüklerinin enerjilerinin farklı olması gerekir. Elektrik akımının oluşması sırasında enerji, yüksek enerjili cisimden (kutuptan) düşük enerjili cisme (kutba) doğru gerçekleşir.
Elektrik akımının sürekli olabilmesi için elektron hareketinin sürekli olması gerekir. Elektron hareketini sürekli hale getirebilmek için elektrik enerjisi (elektron yani (–) elektrik yükü) üreten kaynaklar kullanılır. Elektrik enerjisi (elektron yani (–) elektrik yükü) üreterek sürekli elektrik akımının oluşmasını sağlayan kaynaklara elektrik akımı kaynağı veya güç kaynağı veya üreteç denir. Pil, akümülatör, dinamo, jeneratör elektrik akımı kaynaklarıdır.
Pil, basit elektrik devrelerindeki yüklere elektriksel bir kuvvet uygulayarak yüklerin elektrik enerjisi kazanmalarını ve bu enerjinin iletken tel boyunca iletilmesini sağlar. Bunun sonucunda iletken teldeki elektrik yükleri arasında enerji aktarımına neden olur. Negatif elektrik yüklerinin titreşim hareketleri sonucu yükler arasında gerçekleşen elektrik enerjisi aktarımına elektrik akımı denir.
Elektrik akımı, yüklerin akışı anlamına gelmez. Elektrik akımı, yüklerin titreşim hareketinin sonucunda oluşur yani elektrik akımı yüklerin akışı sonucunda değil, yüklerin titreşim hareketi sonucunda oluşur.3- Elektrik Yüklerinin Akışı :
Zıt elektrik yükü ile yüklü olan yani (+) pozitif ve (-) negatif elektrik yükü ile yüklü olan iki cisim iletken bir tel ile birbirlerine bağlandığında (-) negatif yüklü cisimden (+) pozitif yüklü cisme doğru elektron akışı olur. İletken tel üzerinde elektronların akması sonucu elektrik akımı oluşur. Elektrik akımı sayesinde de elektrik enerjisi oluşur.
Elektrik akımı oluşurken;
• Negatif (-) yüklü cisme negatif (-) kutup veya katot denir.
• Pozitif (+) yüklü cisme pozitif (+) kutup veya anot denir.
• Elektron akışının yönü negatif (-) kutuptan yani katottan pozitif (+) kutba yani anota doğrudur.
• Elektrik akımının yönü pozitif (+) kutuptan yani anottan negatif (-) kutba yani katota doğrudur.

4- Pil, Pil Çeşitleri ve Pillerin Özellikleri :
Kimyasal enerjiyi depolayan, gerektiğinde depoladığı kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviren elektron yani (-) elektrik yükü üreten kaynaklara pil denir.
Pillerin; Volta pili, limon pili, Daniell pili, kuru pil (Leclanche pili) gibi çeşitleri vardır.
Bütün pillerde ortak olan bazı özellikler vardır. Bunlar;
• Bütün pillerde (+) ve (-) kutup bulunur.
• Bütün pillerde iki farklı cins metal kullanılır.
• Bütün pillerde elektrik akımını ileten yani elektronların geçişini sağlayan bir sıvı bulunur.
5- Basit Elektrik Devreleri :
Pil, pil yatağı, ampul, duy, anahtar ve bağlantı kablolarından oluşan devreye basit elektrik devresi denir.
(Elektrik yüklerinin üretecin bir kutbundan çıkıp diğer kutbuna girmesini yani akışını sağlayan düzeneğe basit elektrik devresi denir).
• Devredeki pil elektrik enerjisi üretir (yani elektrik yükü yani elektron kaynağıdır ve elektrik akımının oluşmasını sağlar).
• Devredeki pil yatağı, pillerin devreye bağlanmasını sağlar.
• Devredeki iletken tel, elektrik enerjisinin (elektrik yüklerinin yani elektronların) akışını sağlar.
• Devredeki ampul, iletken telden elektrik enerjisinin (yani elektronların) geçtiğini ya da geçmediğini (yani elektrik akımının oluşup oluşmadığını) gösterir.
• Devredeki duy, ampullerin devreye bağlanmasını sağlar.
• Devredeki anahtar, elektrik enerjisinin (yani elektrik yüklerinin yani elektronların) geçmesini ya da geçmemesini sağlar.
Basit elektrik devrelerinde anahtar açıkken devreden elektrik enerjisi (elektrik yükleri yani elektrik akımı) geçemez ve ampul yanmaz. Böyle devrelere açık devre denir.
Basit elektrik devrelerinde anahtar kapalı iken devreden elektrik enerjisi (elektrik yükleri yani elektrik akımı) geçebilir ve ampul yanar. Böyle devrelere kapalı devre denir.
Basit elektrik devrelerinde elektrik akımının yönü, pilin dışında (+) kutuptan (-) kutba doğru, pilin içinde ise (-) kutuptan (+) kutba doğrudur.
Basit elektrik devrelerinde elektronların akış yönü pilin dışında (-) kutuptan (+) kutba doğrudur.

Elektrik Yükleri(Artı-Eksi)

Çok eskiden beri birbirine sürtülmüş bazı cisimlerin birbirini çektiği bilinir.

Yaptığı deneylerle Benjamin Franklin, artı ve eksi adını verdiği 2 çeşit elektrik yükü olduğunu bulmuştur.

Basit bir deney olarak kürke sürtüldükten sonra iletken olmayan bir iple asılmış bir plastik çubuk ele alalım. İpeğe sürtülmüş cam çubuk plastik çubuğa yaklaştırıldığında birbirlerini çekerler. Diğer taraftan kürke sürtülmüş iki plastik çubuk (ya da cam çubuk) birbirlerini iterler. Bu deneyden plastiğin ve camın farklı iki elektriklenme durumunda oldukları ve aynı yüklerin birbirlerini ittikleri, farklı yüklerin birbirlerini çektikleri sonucuna varılır.

Franklin’in önerisi benimsenerek cam çubuktaki elektrik yüküne artı(+) yük, lastik çubuktakine eksi(-) yük denir. Cisimler üzerinde her zaman artı ve eksi yükler bulunur ama bunlar sayıca birbirine eşit olduğundan cisimler nötr olarak adlandırılır.

Bu deneylerde yükün korunduğu da gösterilmiştir. Kapalı bir bölgede yükler çiftler halinde ortaya çıkarlar. Yani bir taraf (+) yüklenirken diğer taraf (-) yüklenir. Bu günkü bilgilerimizden eksi(-) yüklerin kaynağının elektron, artı(+) yüklerin kaynağının protonlar olduğu bilinmektedir.

Mıknatısta N-S kutupları ayrılamamasına rağmen elektrik yükleri birbirinden ayrılabilir.

Elektrik yükleri birbirlerine aralarındaki uzaklığın karesi ile ters, büyüklükleri ile doğru orantılı bir kuvvet uygularlar. Aynı yukarıda bahsettiğimiz gibi mıknatısların birbirine uyguladıkları kuvvet gibi.

 

Elektrik Devresi Nedir?


Bir üretecin iki ucu iletken bir telle birleştirilip düzeneğe bir lamba yerleştirilirse üretecin Negatif (-) kutbundan çıkan ElektronlarPozitif (+) kutba giderler. Kurulan bu düzeneğe bir Elektrik devresi denir.

Devre Elektirik

Bir elektrik donanımını oluşturan bağlantılar ve bileşenleri topluca belirten terim. Elektrik devresi elektrik akımına (elektrik yüklü akışına) yol sağlamak için biri birine bağlanmış bileşenlerden oluşur. Elektrik çoğu kez ışık ses ya da ısı gibi farklı bir enerji türü üretmekte kullanılır.

Devrenin Bölümleri

Elektrik devrelerinin çoğunda dört ana bölüm vardır (1) kimyasal pil üreteç ya da güneş pili gibi bir elektrik enerjisi kaynağı; (2) lamba motor ya da hoparlör gibi bir yük (yada çıktı aygıtı); (3) elektrik enerjisi kaynaktan yüke taşımak için Bakır yada Alüminyum tel gibi iletkenler ;(4) enerjinin yüke akışını denetlemek için röle Anahtar ya da termostat gibi denetim aygıtı.

Basit bir elektrik devresi elektriksel bileşenlerin çizimlerini kapsayan resimsel bir şekille (A) ya da elektrikçilerin belirli bileşenleri tanımlamakta kullandıkları bağlantılı standart simgelerden oluşan bir çizimle (B) gösterilebilir.

Gerek DA (yönü değişmeyen doğru akım) gerek AA (yönü periyodik olarak terselen dalgalı akım yada alternatif akım) olabilen kaynak devreye bir elektromotor kuvvet (emk) uygular. Bu emk volt(V) olarak ölçülür ve Basınca benzer; belli bir devreden geçecek (amper olarak ölçülen ) akım miktarını belirler. Dünyanın çeşitli ülkelerinde kullanılan normal voltajlar genellikle 50 - 60 hertz frekansta 110 ya da 220 V' dur.

Devreler seri paralel seri-paralel ve karmaşık olarak dört genel tipe ayrılabilir. Bunların tümü DA ya da AA bir kaynaktan beslenebilir.

Yılbaşı ağacı ampulleri gibi seri bağlanmış bir doğru akım devresinde bütün dirençler ya da ışıklar (ampuller) ardışık olarak bağlanır .Her ışıkta oluşan voltaj düşmesi elektrik akışına gösterdiği dirence bağlıdır. Aynı akım bütün ışıklardan geçtiği için ışıklardan biri sönerse öbür ışıklara akım geçişi kesilir

Paralel bir sisteme başka bir yük (çıktı) eklenirse akım için yeni bir yol oluşturur. Ve bu nedenle kaynaktan gelen toplam akım artar. Bu Kirchhoff'un akım yasasının bir uygulamasıdır; söz konusu yasaya göre herhangi bir noktadan devreye giren akımların toplamı o noktadan çıkan akımların toplamına eşittir. Başka bir direnç Paralel bağlandığında paralel devrenin birleşik direnci belirgin biçimde azalır. Seri devrede olduğu gibi paralel devrede de toplam güç ayrı ayrı güçlerin toplamından oluşur.

Otomobilin elektrik sistemi gibi doğru akımlı bir Paralel devrede bütün rezistörler ya da yükler parelel dallarla ortak bir güç kaynağına bağlanır. Her yük aynı voltajdadır; ama direncine bağlı olarak farklı miktarda akım çeker.

Seri-Paralel Devre

Seri-paralel devreler bazı bileşenlerin birbirleriyle paralel bağlandığı paralel birleşimlerinse başak bileşenlerle seri halde bulunduğu devreler olarak tanımlanabilir. Kaynağa seri bağlanmış bir anahtar ve bir sigorta ya da devre kesici ile paralel bağlanmış bir çok bileşen böyle bir devre oluşturur.

Karmaşık Devreler

Yalnızca seri ya da sadece paralel bileşimlerden oluşan bölümlere ayrılabilen bir devreye “Karmaşık Devre” denir. Bir direncin ölçülmesinde kullanılan Wheatstone köprüsü adındaki devre buna iyi bir örnektir. Bu devre temel olarak bir karenin dört kenarını oluşturan birbirine bağlanmış dört rezistörden oluşur. Çapraz köşelerin ikisine bir voltaj kaynağı öbür ikisine ise belli bir direnci olduğu bilinen bir galvanometre bağlanır. Ancak köprü devresi dengede olduğunda galvanometreden hiç akım geçmediğinde devre seri paralel bileşimidir. Toplam direnci bulmak amacıyla böyle bir devreyi çözümlemek için özel teknikler gereklidir.

Otomobilin ateşleme sisteminde ya da fotoğraf makinesinin fotoflaşında olduğu gibi doğru akım devrelerine indükleçler ve kondansatör bağlanabilir. Böyle uygulamalarda önemli olan geçici tepkidir; çünkü doğru akım bakımından bir kondansatör (sürekli durum koşullarında) açık devre demektir ve bir indükleç içinden geçen akım değişken olmadıkça hiçbir etki göstermez. Ama indüktans ve kapasitansın etkileri dalgalı akım devrelerinde çok daha önemlidir. Çünkü dalgalı akımda voltaj ve akım sürekli değişmektedir.

Bir üretecin iki ucu iletken bir telle birleştirilip düzeneğe bir lamba yerleştirilirse üretecin negatif (-) kutbundan çıkan elektronlar pozitif (+) kutba giderler. Kurulan bu düzenek bir elektrik devresi denir.

lamba, anahtar, üreteç

Elektrik Devresinin Elemanları

Üreteç:
Bu elektrik devresinde elektrik akımının kaynağı olan piller devredeki üreteçlerdir.

Anahtar:
Devreye akım vermeye ve akımı kesmeye yarar.

Lamba:
Elektrik akımı sonucundan bize ısı ve ışık veren ampullerdir.

Yapılan elektrik devresinde ampuller ve de piller seri bir şekilde bağlanmıştır.Seri bağlı devrelerde akımın gidebileceği sadece bir yol vardır.Bu akım üretecin kutupları arasındaki elektron akışı ile meydana gelir.

iletken, Yarı iletken, Süperiletken Ve Yalıtkanlar

İletken Yalıtkan Yarıiletken

Elektiriği geçiren Maddelere iletken denir . Atomun en dış yörüngesinde 3 veya daha az valance elektronu bulundururlar. Metaller Ametaller Alaşımlar ve Sıvı ıletkenler vardır.

Yalıtkan Elektriği iletmeyen maddelere denir. Atomun en dışında 5 veya daha fazla elektron bulunduran maddelerdir. Dogal Yapay Plastik Gaz Sıvı gibi çeşitleri mevcuttur.

Yalıtkanlara göre daha iletken iletkenlere göre daha yalıtkan maddelerdir . Germenyum Silisyum, Galyum, Arsenur,  İndiyum,  Fosför gibi çeşitler mevcuttur .

 

Elektrik Akımı

İletken maddeler üzerinde negatif yüklerin titreşimiyle oluşan enerjiye Elektrik Akımı denir.

Elektrik akımının hareketi bir borudan akan suyun hareketine benzetilir. Boru ve kablolar, su ve elektrik yükleri birbirlerine benzemektedir.

Basit Elektrik Devresi
     
Basit bir elektrik devresi Pil, İletken Tel, Anahtar ve enerji tüketen Lamba benzeri elemanlardan oluşur.
Bir elektrik devresinde sistemin çalışması şu aşamalardan oluşur.
1. Pildeki enerji negatif yüklü elektronların titreşmesini sağlar
2. Titresim hareketi yapan negatif yükler bu hareketi ilerdeki elektronlara iletir.
3. Negatif tüklerin titreşimi pilin diğer ucuna kadar ulaşır.
4. Bu titreşim hareketi ampulden geçerken ısı ve ışık enerjisine dönüşür.

Elektrik Amının Yönü:
Elektrik akımının yönü artı kutuptan eksi kutuba olduğu kabul edilir. Eskiden kabul edilen bazı bilgilerin değişmemesi için böyle bir kabul yapılmıştır. Gerçekte ise yön eksiden artıya doğrudur. Fakat bu dikkate alınmaz. Herhangi bir soru geldiğinde doğru cevap artıdan eksiye olacak şekilde verilmelidir.


Elektrik Gerilimi:
Elektriksel gerilim bir güç kaynağının iki ucu arasındaki enerji farkıdır.

Elektrik gerilimi yukarıdaki içi sıvı solu kaba benzetilebilir. İki koldaki sıvı yüksekliği eşit oluncaya kadar fazla sıvı olan yerden az sıvı olan yere doğru akıntı devam eder. Pillerde de böyledir. Enerjisi fazla olan kutuptan enerjisi az olan kutuba doğru elektrik akımı gerçekleşir. Ne zaman ki iki kutup da eşit enerjiye sahip olur bu durumda pil bitmiş olur.

Elektrik Akımının Bulunduğu Yerler
Elektrik akımı elektriklenmeden farklıdır. Adından da anlaşılabileceği gibi bu elektrik akan elektrik olarak da isimlendirilir. Elektrik akımı bulunan alanlara bazı örnekler verelim.

Evlerimizde kullandığımız elektrik.
Pillerde bulunan elektrik
Otomobil akülerindeki elektrik
Güneş panellerinde üretilen elektrik
Barajlarda üretilen elektrik
Lambaları çalıştıran elektrik
Rüzgar enerjisiyle üretilen elektrik vb.

Elektrik Akımı ve Elektrik Gerilimi
Akım ve gerilim kavramları birbiriyle karıştırıldığı için bu konuyu biraz daha açıklayalım.

AKIM :

Negatif yüklerin hareketidir.
Ampermetre denilen aletle ölçülür.
Birimi AMPER(A) dir.
Kısaca I harfiyle gösterilir.
Seri bağlı devre elemanlarının hepsinden aynı akım geçer.

GERİLİM

Elektrik kaynağının iki ucu arasındaki enerji farkıdır.
Voltmetre denilen aletle ölçülür.
Birimi VOLT (V) dur.
Kısaca V harfiyle gösterilir.
Paralel bağlı devrelerde gerilimler eşittir.

 

Elektrik Akımının Yönü?

Elektronlar - den + ya hareket ediyor ama elektronun yükü - olduğu için hesaplamalarda karışıklık çıkmasın diye akımın yönü + dan - ye kabul ediliyor.

Evet elektronlar - den + ya hareket ederler. Ama elektronlar bir atomdan diğerine geçerken elektronun çıktığı kısım boş kalır bu bölgelere hole(delik) denir ve bu deliklerinde elektronlar gibi hareket ettiği varsayılır.

Aslında delikler hareket etmezler, delikler elektronların hareketinden meydana gelir. Örneğin iki atom ele alalım birinde delik olsun. Elektron diğer atoma geçerek atomdaki bu boşluğa yerleşir ancak elektronun çıktığı atomda da delik oluşur yani sanki delik elektronun hareketiyle bir atomdan diğerine hareket etmiştir.

Elektrik akışı dediğimiz olay elektron akışından ibaret olduğu için akım yönü gerçekte -'den +'ya doğrudur. Ancak elektrik şemalarında kavrama kolaylığı sağlamak için bunu tam tersi kabul edilir. Aslında hesapta hiçbirşey değişmez. Yani tamamen bir tanımlama meselesi.
 

Elektrik akımı hangi yönden hangi yöne akar?

Bu sorunun doğru şekli şu olmalıydı "elektrik akım yönü nasıl belirlenir? Alternatif ve doğru gerilimde bu nasıl olur?" olmalıydı. Bu sorunun cevabını açıklamak elektriğin temel kurallarından olan magnetik alan kuramlarını çok iyi bilmeyi aynı zamanda elektron akış tekniği hakkında bilgi sahibi olmayı gerektirir. Öncelikle alternatif elektrik akımı iki polar yön içerir. Artı ve eksi alternans denilen yönler. Bu yönler aynı zamanda frekans bileşenine bağlıdır. Doğru gerilimde frekans bileşeni yoktur. Yani frekans sıfırdır. Doğru gerilimde de artı ve eksi polarlar mevcuttur ama oluşan gerilimin yönsel anlamda değişimi söz konusu değildir. Doğru gerilim isminide buradan alır. Malzeme kimyası da burada devreye girer, çünkü üzerinden elektrik akımı akıtmayı düşündüğünüz her malzeme temel yapı taşı olan atomlara ve bunu oluşturan elektron hareketlenmesine göre iyi iletken veya yalıtkan malzeme ismini alır.

Bakır bilinen en iyi iletkenlerden biridir. Aslında kaybın en az olduğu en mükemmel iletken altındır. Ne var ki çok pahalı olmasından dolayı altın iletken tel yerine daha ucuz olan bakır ve alüminyum iletkenleri kullanılır. Akım olayı endüklenen bir gerilim sonucuna göre oluşturacağınız magnetik akı ve bu akının oluşturacağı bir sonuçtur. Magnetik akı elektron hareketleri sonucunda oluşur buda bir magnetik kuvvet meydana getirir. Bu akış yönünü en basit ve en iyi açıklayan sağ el kuralıdır. Bunu incelersen ne demek istediğimi daha kolay anlayacağını umuyorum. Artı ve eksi elektron konusuna gelince elektronlar artı kutuptan eksi kutba doğru akışkanlık gösterir. Mıknatıs örneği gibi aynı kutuplar birbirini iter zıt kutuplar birbirini çeker. Eksi elektronlar durağan halde bekleyen bir yapı gibi düşünülürse artı elektronları da hareketli yapı olarak göz önüne alırsan, bir tetiklenme anında yani magnetik bir akı oluşturmada akım olayı meydana gelir. Frekans kavramı da artı ve eksi alternansı oluşturur.

Doğru gerilimde iletim sağlanacak malzemede bu kutuplaşma sadece artı ve eksi elektronlara göre olur frekans bileşeni yoktur. O yüzden D.C devreler artı ve eksi D.C gerilim olarak adlandırılır. Umarım yardımcı olmuşumdur....

 

İndüksiyon (İndükleme) Akımı Nedir?

 

Üreteç kullanılmadan mıknatıs veya magnetik alan kullanılarak elde edilen akıma indüksiyon akımı veya indükleme akımı denir.


 Bir iletken telden elektrik akımı geçirildiğinde, iletken tel etrafında magnetik alan oluşturuyorsa, magnetik alan sayesinde de iletken telde elektrik akımı oluşturulabilir. Elektrik akımının oluşabilmesi için, elektrik yüklerinin yani elektronların iletken telde hareket etmesi gerekir. İletken telde elektronların hareket etmesini mıknatısın magnetik alanı sağlar.


 İçi boş demir borunun (çubuğun veya silindirin) üzerine iletken telin sarılmasıyla elde edilen düzeneğe bobin veya akım makarası veya selenoid denir.
 Bobinin içerisine bir çubuk mıknatıs hızlı bir şekilde girdirilip çıkartılırsa, bobinin uçlarına bağlı olan mili ampermetrenin ibresinin saptığı gözlenir. Mili ampermetrenin ibresinin sapması bobinden yani devreden yani iletken telden elektrik akımı geçtiğini gösterir. İletken telde, üreteç kullanılmadan mıknatıs ile elde edilen bu akım indüksiyon akımıdır.
 İndüksiyon akımının oluşmasının nedeni, kapalı devre halinde bulunan bobinin üzerindeki iletken telden (iletken telin içinden) geçen magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısının sürekli değişmesi ve kuvvet çizgileri (magnetik alan) sayesinde iletken teldeki elektrik yüklerinin yani elektronların hareket etmesidir.
 
 a) İndüksiyon Akımının Bağlı Olduğu Faktörler :
 İndüksiyon akımının büyüklüğü iletken teldeki kuvvet çizgilerinin sayısına ve değişme hızına bağlıdır. Bu nedenle indüksiyon akımının büyüklüğü;
 
 1- Bobindeki sarım sayısına bağlıdır ve doğru orantılıdır.
 2- Mıknatısın magnetik alan şiddetine yani çekim gücüne yani magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısına bağlıdır ve doğru orantılıdır.
 3- Mıknatısın bobine (veya bobinin mıknatısa) girdirilip çıkartılma hızına bağlıdır ve doğru orantılıdır.
 4- Mıknatıs ve bobinin arasındaki uzaklığa bağlıdır ve ters orantılıdır.
 
 b) İndüksiyon Akımının Özellikleri (Sonuçlar) :
 
 1- İndüksiyon akımının oluşması için gerekli şart, bobindeki iletken telden geçen magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısının sürekli değişmesidir.
 2- İndüksiyon akımı, mıknatısın (magnetik alanın) veya bobinin hareketi sayesinde oluşur.
 3- Mıknatıs ve bobin hareketsiz durumda iken, bobindeki iletken telden geçen magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısı değişmediği için indüksiyon akımı oluşmaz. (Elektron akışının sürekli olabilmesi için magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısının değişmesi gerekir).
 4- İndüksiyon akımı iki yönlüdür. Mıknatıs bobine girerken akım bir yönde oluşurken, mıknatıs bobinden çıkarken akım ters yönde oluşur.
 5- Mıknatısın bobine giren kutbu değişirse, indüksiyon akımı yön değiştirir.
 6- Elde edilen indüksiyon akımının şiddeti sürekli değişir yani artar veya azalır. İndüksiyon akımının şiddetinin sürekli değişmesinin nedeni, bobindeki iletken telden geçen magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısının sürekli değişmesidir. (İndüksiyon akımının şiddetinin sürekli değişmesinin nedeni magnetik alan kuvvet çizgileri sayesinde iletken telden geçen elektron sayısının değişmesidir).
 7- İndüksiyon akımı, mıknatıs ve bobin yardımıyla hareket enerjisinden elektrik enerjisi elde edilmesi sonucu oluşur.
 8- İndüksiyon akımı, elektro magnetik kuvvet sayesinde oluşur.
 
 NOT : 1- İndüksiyon akımının yönü, kendini doğuran neden karşı kayacak şekilde oluşur.
 (Lenz Kanunu)
 2- Mıknatısın hareket yönü, oluşan indüksiyon akımının yönüne terstir.
 3- İndüksiyon akımı 1831`de Henry Faraday tarafından bulunmuştur.
 4- İndüksiyon akımı oluşurken, bobindeki iletken telde bulunan elektrik yüklerine yani elektronlara, mıknatısın magnetik alanı elektro magnetik kuvvet uygular ve bobindeki iletken telde bulunan elektronlar bu kuvvet etkisiyle hareket ederek kutuplanır ve potansiyel fark oluşturur.
 
 F = q . V . B . sinα

 

 

 

Ekstra Linkler

 

Hiçbir yazı/ resim  izinsiz olarak kullanılamaz!!  Telif hakları uyarınca bu bir suçtur..! Tüm hakları Çetin BAL' a aittir. Kaynak gösterilmek şartıyla  siteden alıntı yapılabilir.

 © 1998 Cetin BAL - GSM: +90  05366063183 - Turkiye / Denizli