Elektronik

Osiloskop
Elektronik Bilgisi

Elektrik Nedir?
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
bilinen birçok olguyu bünyesinde barındırmanın
yanı sıra, en önemli endüstriyel uygulamaları
arasında elektronik ve elektrik gücü sayılabilir.
Elektriğin çoğu özellikleri 19. yüzyıl esnasında
anlaşılmış olup, sanayi devriminin önemli
etkenlerinden biridir. Günümüzde ise, elektrik
uygarlığın ayrılmaz parçası konumundadır.
Elektrik akımı veya elektriksel akım, en kısa tanımıyla elektriksel yük
taşıyan parçacıkların hareketidir. Bir kesit üzerinden birim zamanda geçen
yük miktarı elektrik akımını verir. SI birimi Amper'dir (kısaltması A).
Elektrik kavramının içinde birçok birim
mevcuttur. Bunlardan;
Enerji, jul (j) adı verilen birimle ölçülür. 1
Jul, 1 kg. kütleyi 10 cm yukarı çıkarmak için
gerekli enerjiye eşittir. Jul ise James
joule’den gelmektedir. Joule elektrikle ısı
arasındaki ilişkiler üzerine çalışmıştır.
Güç, Watt (W) adı verilen birimle ölçülür. Bir
cihazın bir enerji türünü diğer bir enerji
türüne çevirme hızıdır. Örn. Elektrik enerjisini
hareket enerjisine çevirme. Watt kelimesi buhar
makinesini icat eden James Watt ‘tan gelir. 1 w,
saniyede 1 J’luk enerjinin dönüştüğü
anlamındadır. Genellikle ampullerin üzerinde 100
W,60 W gibi yazılar yazar. Burada 100 W’lık
ampul daha fazla elektrik harcar.
Elektrik devresi
Bir direnç ve bir güç kaynağından oluşmuş basit bir elektrik devresi
Elektrik devresi, direnç, kondansatör, iletim hatları, güç kaynağı ve
anahtarlar çeşitli devre elemanlarının bir araya gelerek oluşturduğu devrelere verilen isimdir.
Bir elektrik devresi, içinden geçen akımın tam bir döngü yapmasını
sağlayan kapalı bir devredir. Eğer bir elektrik devresi aktif bir
elektronik eleman içeriyorsa buna elektrik devresi denmektedir. Elektrik
akımının yönü, elektronların hareket yönünün tersi yönedir.
ELEKTRİĞİN
KISA
TARİHİ
Osman Bahadır
TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi

Bilim, doğanın temel
yasalarının araştırılması ve öğrenilmesi etkinliğidir. Teknoloji ise
insanlığın doğa içindeki gücünü arttırmasına olanak sağlar. İnsanlık
binlerce yıldan beri, hem doğayı anlamaya ve kavramaya, hem de onun
yasalarına bağlı kalarak gücünü ve etkinliğini arttırmaya çalışmıştır.
Taştan balta yapılması,
ateşin keşfi, ok ve yayın icadı, bronz ve demirin keşfi ve eritilmesi,
tekerleğin icadı, piramitlerin yapımı, hayvanların evcilleştirilmesi ve
büyük tarım devrimi, insanlığın binlerce yıl önce sağlamış olduğu bilimsel
ve teknolojik gelişmenin en önemli aşamalarından bazılarıdır. Ancak bu
gelişmeler çok uzun tarihsel dönemlerde gerçekleşebilmiştir. Keşif ve
icatların birikmesi, nüfusun artması, ulaşım araç ve imkânlarının çoğalması
ve yazının bulunmasıyla, bilimsel ve teknolojik gelişmeler de hızlanmaya ve
çeşitlenmeye başlamıştır.
Bir enerji kaynağı ve
aracı olarak elektriğin pratikteki kullanımı, henüz yeni sayılabilecek
modern dönemlere özgü olmakla birlikte, elektrik kavramının ve elektrikle
ilgili düşünce ve deneyimlerin doğuşu ve gelişimi oldukça eskidir.
Elektrik ve mıknatıs (
magnet ) sözcüklerinin kökeni eski Yunanca'dan gelmektedir. Elektrik
sözcüğünün kaynağı " kehribar " anlamına gelen Yunanca
elektron sözcüğüdür. Mıknatıs ( magnet ) sözcüğünün de, mıknatıs
taşlarına oldukça sık rastlanan Batı Anadolu'dakki Magnesia (
bugünkü Manisa ) bölgesinden türediği sanılmaktadır. Çinlilerin M.Ö. 1100
yıllarında mıknatıs taşları ile mıknatısladıkları madenî iğnelerden bir tür
pusula yaptıklarını ve denize açıldıklarında bunlardan yararlandıklarını
biliyoruz. Ancak elektrik ve magnetizma ile ilgili elimizdeki ilk yazılı
belgeler eski Yunan filozof Tales'in ( M.Ö. 625 - M.Ö. 545 ) elektriğe ve
magnetizmaya ilişkin önemli gözlemlerde bulunduğu, Aristoteles'in
yazılarından öğreniyoruz. Bu gözlemlerinde Tales, kehribarın hafif cisimleri
ve mıknatıs taşının da demiri çekebilme özelliği bulunduğunu saptamıştır.
Hatta daha da ileri giderek bu iki tür olay arasında ilişki kurmaya
çalışmıştır. Romalı şair Lukretyüs, De Nerum Natura adlı yapıtında
mıknatıs taşının demir halkaları çekebildiğinden söz etmektedir.
Bilimsel çalışmaların ve
düşünsel gelişmelerin Batı da çok yavaşladığı Ortaçağ döneminde en göze
çarpan yenilik, kehribar ve mıknatıs taşı üzerine yaptığı gözlemlerle
Rönesans bilimcilerine ilham veren ünlü İngiliz bilimcisi Roger Bacon'ın (
1220 - 1292 ) öğrencisi Peter Peregrinus'un 1269 yılında, pusulanın ilkel
biçimini tanımlaması olmuştur.
Ancak pusulanın Peregrinus
tarafında icat edilmediği ve Avrupalıların bu aygıtın varlığını ve
özelliklerini, Müslümanlar aracılığıyla Çinlilerden öğrendiği tarihçilerin
genel olarak kabûl ettikleri bir görüştür. Pusulanın o dönemin en önemli
teknolojik buluşu olması ve pratikte görülen büyük yararları, magnetizma
olgusu üzerine ilginin ve çalışmaların artmasına yol açmıştır. Bu konudaki
ilk önemli yapıtın yazarı William Gilbert ( 1544 - 1603 )'dir.
İngiltere Kraliçesi I. Elizabeth'in doktoru olan Gilbert'in De Magnete
adlı kitabı 1600 yılında yayımlandı. Gilbert bu kitabında, dünyanın küresel
bir mıknatıs olduğunu ve pusulanın ibresinin dünyanın magnetik kutbunu
gösterdiğini ortaya koyarak magnetizma teorisine çok büyük bir katkıda
bulundu. Pusula ibresinin, kuzey - güney doğrultusunun yanı sıra düşey yönde
sapma gösterdiğini ilk kez söyleyen de Gilbert olmuştur.
Magdeburg kenti belediye
başkanı Otto Von Guericke ( 1602 - 1686 ), 1660 yılında elektriksel
yük üreten ilk makinayı yaptı. Bu makina, kayışlı bir makara düzeneği
aracılığıyla elle döndürülen kükürt bir küreden oluşuyordu. Çeşitli
cisimlerin dönmekte olan kükürt küreye sürtünmesiyle belirli düzeylerde
statik elektrik üretiliyordu. Avrupa'da kısa sürede büyük bir üne kavuşan bu
makina ile Guericke, elektriksel itme ilkesini kurmuş ve
yaygınlaştırmış oluyordu.
Elektriğin
iletilebileceğini kanıtlayan ilk deneyler Stephen Gray ( 1696 - 1736
) adlı bir İngiliz tarafından yapılmıştır. Elektriklenmiş bir şişede
elektriğin, şişenin mantar kapağına da geçtiğini gören Gray, bu
gözleminden hareket ederek ipek, cam, metal çubuk ve benzeri cisimleri ard
arda bitiştirerek elektriğin bu cisimler aracılığla iletilebileceğini
gösterdi. 1729'da yaptığı bu tür bir deneyde elektriği 255 metrelik bir
uzaklığa kadar iletmeyi başardı. Çeşitli maddeleri iletken ve yalıtkan
olarak ilk kez sınıflandıran da Stephen Gray olmuştur.
XVIII. yüzyılın en gözde
buluşlarından biri, Leyden şişesidir. Alman E.G. Von Kleist ile
Leyden (Hollanda'da bir kent) Üniversitesi matematik profesörlerinden
Pieter Van Musschenbroek'in 1745 ve 1746'da birbirlerinden bağımsız
olarak buldukları bu aygıt, içine metal bir çubuk batırılmış su dolu bir cam
şişeden oluşuyordu. Cam şişenin izolatör rolü gördüğü tarihteki bu ilk
kondansatör, elektriği depolanarak çeşitli deneylerde bir kaynak olarak
kullanılabilmesine olanak sağlıyordu.
Leyden şişesinin
bulunmasının ardından elektriğin iletimine ilişkin deneyler arttı. Fransa'da
yapılan bir deneyde Leyden şişesindeki elektrik 4 km. uzaklığa iletildi. Öte
yandan elektriğin iletilebilir olması, onun hızının ne olduğunun merak
edilmesine yol açtı. Fransa'da ve İngiltere'de elektriğin hzını ölçme
deneyleri yapıldı. Bu deneylerin sonucunda elektriğin aynı anda
kilometrelerce öteye ulaştığı düşüncesinden öteye gidilemedi.
Elektrik yüklerinin artı
ve eksi olarak belirlenip adlandırılmasını sağlayan
Benjamin Franklin ( 1706 - 1790 )'dir.
Franklin, yaptığı çeşitli deneylerin
sonucunda elektriğin belirli ortamlarda fazla veya eksik ölçülerde
bulunabilen bir sıvı olduğu görüşüne vardı. Her ikisinde de elektrik
eksikliği yada fazlalığı bulunan cisimlerin birbirini ittiğini, birinde
eksiklik diğerinde fazlalık olan cisimlerin ise birbirlerini çektiğini leri
sürdü. Fazlalığı artı elektrik, eksikliği ise eksi elektrik olarak
adlandırdı.
Leyden şişesiyle ilgili
deneyleri de sürdüren
Franklin, Leyden şişesinden boşalan
elektriğin oluşturduğu çatırtılar ve kıvılcımlar ile fırtınalı havalardaki
gök gürültüsü ve şimşek arasında bir ilişki olması gerektiğini düşündü ve
1752'de, fırtınalı bir havada uçurduğu bir uçurtma ile bir leyden şişesini
yüklemeyi başardı.
Franklin'in bu deneyden pratik yararlar
elde etme yönündeki girişimleri paratonerin bulunmasına giden yolu açtı. Bu
nedenle, yıldırıma karşı bir korunma aracı olarak kullanılan ve toprağa
bağlı bir metal çubuktan ibaret olan paratonerin gerçek yaratıcısı
Franklin'dir. 1782 yılında Amerika'nın
Philadelphia kentinde paratoner kullanan konut sayısı 400'ü geçiyordu.
Elektriğin XVIII. yüzyıl
tarihindeki en önemli simanın Coulomb ve en büyük bilimsel keşfin de
Coulomb Yasasının formüle edilmesi olduğunu söyleyebiliriz. Fransız
fizikçi Charles Augustin de Coulomb ( 1736 - 1802 ), elektriğin
niceliksel işlemler ve ölçümler ifade edilebilen bir kavram ve bilim dalı
haline getirilmesine çok büyük katkılarda bulunmuştur. Coulomb, 1777
yılında, yüklü iki metal küre yada iki mıknatıs kutbu arasındaki itme veya
çekme kuvvetini duyarlı bir biçimde ölçebilen burulmalı tartı aygıtını
gerçekleştirdi ( Bu aygıtı icat etmesi nedeniyle 1781'de Fransız Bilimler
Akademisi'ne seçildi). 1785'de ise bu tartı aygıtını kullanarak iki yük
arasındaki itme veya çekme kuvvetinin, yüklerin çarpımı ile doğru, aradaki
uzaklığın karesi ile ters orantılı olduğunu deneysel olarak gösterdi.
Günümüzde Coulomb yasası olarak bilinen bu büyük bilimsel keşif, elektriğin
bir bilim dalı haline gelmesinde temel nitelikte bir rol oynamıştır. Coulomb
yasası, Newton'un kütle çekimi yasasının elektrikteki karşılığıdır ( Kütle
çekimi yasasından farklı olarak elektrikte iki yük arasında itme kuvvetinin
varlığı da söz konusudur ).
XVIII. yüzyılın sonlarında
gerçekleştirilen çok önemli bir buluş da pildir. Pil sayesindedir ki,
kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürücek sürekli bir akım elde
edebilme olanağı doğmuştur. İtalyan hekim ve fizik bilgini Luigi Galvani
( 1737 - 1798 ), hayvanların dokularında bir tür elektrik bulunduğuna
inanıyordu. Laboratuvardaki kurbağalardan birinin açıktaki sinirlerine
makasla dokunduğunda ölü hayvanın kaslarının kasıldığını fark etmişti.
Galvani'ye göre,"hayvansal elektrik" adını verdiği bu yeni güç,
sürtünmeyle oluşan statik elektrikten farklı, yeni bir elektrik biçimiydi.
Pavia Üniversitesi'nde fizik profesörü olan
Alessandra Volta ( 1745 - 1827 ),
Galvani'nin bu fikrine karşı çıktı ve oluşan elektriğin kaynağının
kurbağa değil, ona dokundurulan metal parçaları olduğunu ileri sürdü.
Galvani ile
Volta arasındaki bu tartışma başka
bilim adamlarının da katılımıyla yıllarca sürdü ve ancak
Volta'nın 1800 yılında Royal
Society'ye yazdığı yazıda, iki metal plaka arasına tuz karışımlı
sıvı koyarak elektrik akımı elde etmiş olduğunu bildirmesiyle sona erdi.
Böylece ilkel biçimiyle pil icat edilmiş oluyordu. Volta daha sonra buluşunu
geliştirdi ve tuzlu suyla nemlendirilmiş kartonlarla birbirlerinden ayrılmış
ince bakır ve çinko levhaları üst üste koyarak hazırlanabilen piller yaptı.
Volta pili kısa bir süre içinde, özellikle kimya dalında olmak üzere önemli
gelişmelere yol açtı. İngiliz kimyacı Humphry Davy ( 1778 - 1829 ),
1807 yılında, özel olarak yapılmış güçlü bir Volta pilini kullanarak
bileşikler içinden elektrik akımını geçirmek suretiyle potasyum ve sodyumu
bileşiklerinden ayırmayı başardı. Böylece XVIII. yüzyılın sonunda, sürekli
elektrik akımı üretebilen bir kaynağın gerçekleştirilmesiyle, hem
elektrokimya dalında büyük adımların atılabilmesi süreci başlamış, hem de
yüzyıllar boyunca varlığını korumuş olan elektrik tarihinin en temel
sorusunun yani elektrik ile magnetizma arasındaki ilişkinin niteliği
konusunun yanıtlanabilmesinin nesnel temeli yaratılmış oldu. Bu sorunun
yanıtının artık çok uzun bir süre geçmeden Kopenhag Üniversitesi'nde doğa
felsefesi profesörü olan Hans Christian Oersted ( 1775 - 1851 )'den
geldi. Oersted, 1819 yılında, öğrencilerine elektrik akımından ısı
elde edilmesini göstermek amacıyla Volta piliyle deney yaparken önemli bir
olguya tanık oldu. Kullandığı elektrik devresinin açılma ve kapanma
anlarında, yakındaki bir mıknatıslı pusulanın iğnesinde sapmalar oluyordu.
Gözlemlerini sürdüren Oersted bir telin içinden akım geçirildiğinde
elektrik akımının telin çevresinde bir magnetik alan oluşturduğu sonucuna
vardı. Oersted'in yaptığı deneylerin sonuçlarını 1820 yılında
yayınlanması, bilim dünyasında büyük yankılar yarattı.
Oersted'in
keşiflerinin yayınlanmasından bir hafta sonra Fransız matematikçi ve fizikçi
André Marie Ampére ( 1775 - 1836 ), bu
yeni olguyu betimleyen ve Ampére Yasası olarak adlandırılan
bir elektromagnetizma yasası formüle etti. Bu yasa magnetik alan ile bu
alanı doğuran elektrik akımı arasındaki bağıntıyı matematiksel olarak
belirtiyordu. Elektrodinamiğin kurucusu olan
Ampére aynı zamanda elektrik ölçme
tekniklerini de geliştirdi ve serbestçe hareket eden bir iğnenin yardımıyla
elektrik akımını ölçen bir aygıt yaptı.
İletkenlerden geçen
elektrik akımına ilişkin çalışmalar yapan Alman fizikçi
Georg Simon Ohm ( 1789 - 1854 ), bir
iletkenden geçen akımın iletkenin uçları arasındaki gerilim ile doğru,
iletkenin direnciyle ters orantılı olduğunu buldu.
Ohm, günümüzde kendi adıyla anılan bu
yasayı ve onunla ilgili düşüncelerini 1827 yılında yayınladı.
XIX. yüzyılda elektrik
teori ve pratiğine çok önemli katkılarda bulunmuş iki büyük bilim adamı
vardır. Bunlar büyük deneyci İngiliz
Michael Faraday ( 1791 - 1867 ) ile
elektromagnetik kuramının kurucusu İskoç James Clerk Maxwell ( 1831 -
1879 )'dir.
Oersted,
elektrik akımının bir magnetik alan oluşturduğunu göstermişti. İngiliz
kimyacı ve fizikçi
Faraday ise mıknatısların elektrik
akımı yarattığını buldu ve mıknatısların oluşturduğu elektrik akımına
ilişkin yasayı formüle etti : Akımın şiddeti, iletkeni birim zamanda kesen
kuvvet çizgilerinin sayısıyla doğru orantılıydı (
Faraday, yaşamı boyunca tüm
çalışmalarını düzenli bir biçimde defterine not ediyordu. Ölümünden sonra bu
notlar 7 cilt halinde yayınlanmıştır.
Faraday, 1822 yılında defterine şu notu
düşmüştü ; "Magnetizma'yı elektriğe dönüştür!" ).
Faraday'ın bu bilimsel keşfi, onun
sürekli bir akım üretebilen elektrik motorunu buluşuyla sonuçlanmıştır.
Faraday'ın
elektriğin yanı sıra kimya alanında da önemli katkıları bulunmuştur.
elektrokimyanın kurucusu olarak tanınan
Faraday elektroliz yasalarının da
kâşifidir. Ayrıca, elektroliz, elektrot, anot, katot gibi günümüzde
kullanılan sözcükleri de ilk kez ortaya atan
Faraday'dır.
Faraday,
ilkelerine son derece bağlı olarak yaşayan bir bilim insanıydı. 1850'li
yıllarda İngiltere, Rusya ve Kırım'da savaş halindeyken, İngiliz hükümeti
savaşta kullanılmak üzere bir zehirli gaz geliştirmesi için
Faraday'a başvurmuştu.
Faraday'ın yanıtı çok kesindi : Böyle
bir gazın geliştirilmesi mümkündü, ancak kendisinin böyle bir araştırmada
yer alması düşünülemezdi.
Bilimsel gelişmeye çok
önemli ve özgün katkılarıyla Maxwell, belki ancak Newton'un ve
Einstein'ın etkisiyle eş düzeyde tutulabilecek bir etki yaratmıştır.
Diğer şeylerin yanı sıra elektromagnetizma kuramı ile gerçekte XX. yüzyıl
fiziğine en büyük etkide bulunan XIX. yüzyıl bilimcisidir. Maxwell'in
100. doğum yılında, 1931'de Einstein, Maxwell'in çalışmaları
sonucunda fizikteki gerçeklik kavramlarında ortaya çıkan değişiklikleri,
Newton döneminden bu yana fiziğin kazandığı en köklü üretici deneyimler
olarak tanımladı.
Işığın da bir
elektromagnetik dalga olduğu görüşünü benimseyen Maxwell,
elektromagnetik radyasyon kavramını ortaya attı ve alan denklemlerini,
Michael Faraday'ın elektrik ve magnetik
kuvvet çizgileri üzerine oturttu. Bu alan denklemleri daha sonra Einstein'ın
özel görecelik kuramının gelişimine yol açtı ve kütle ile enerjinin
eşdeğerliği ilkesine temel oluşturdu. Maxwell'in düşünceleri ayrıca
XX. yüzyıl fiziğinin öteki büyük keşfi olan kuantum kuramının
geliştirilmesine de öncülük etti. Maxwell'in elektromagnetik
radyasyonu tanımlaması, ısıl radyasyon yasasının oluşumuna yol açtı ve bu
yasa da daha sonra Max Planck'ın kuantum hipotezini formüle etmesine
yaradı ( Bu hipoteze göre ısı enerjisi yalnızca sınırlı miktarlarda yada
kuantalar halinde yayılır ).
Maxwell'in
elektromagnetizma üzerine yaptığı çalışmalar onu tarihin en büyük bilim
adamları arasına yerleştirmiştir.
Kuramın en iyi açıklaması
niteliğindeki "Elektrik ve Magnetizma Üzerine Tezler" adlı
yaptının önsözünde, Maxwell yaptığı en büyük şeyin
Faraday'ın fiziksel düşüncelerini
matematiksel bir yapıya dönüştürmek olduğunu belirtmektedir.
Faraday indükleme yasalarını ( değişen
bir magnetik alan, indüklenmiş bir elektromagnetik alana yol açar ) açıklama
denemeleri sırasında Maxwell bir mekanik model oluşturdu. O bu
modelin, enine dalgalara yataklık yapabilen dielektrik ortam içinde bir
deplasman akımına neden olduğunu buldu. Bu dalgaların hızlarını hesapladı ve
onların ışık hızına çok yakın olduğunu gösterdi. Maxwell ışığın,
elektrik ve magnetizma olgularının nedeni olan enine dalgalanmalar içerdiği
sonucuna varmanın kaçınılmaz olduğuna karar verdi.
Maxwell'in
kuramı, elektromagnetik dalgaların bir laboratuvarda elde edilebileceğini
öngörüyordu. Bunu ilk olarak, Maxwell'in ölümünden sekiz yıl sonra,
1887'de Heinrich Hertz ( 1857 - 1894 ) gerçekleştirdi. Kökeni
Maxwell'in yazılarında bulunan çok sayıdaki uygulama, radyo sanayiinin
doğuşuyla sonuçlandı.
Oersted ile
yoğunlaşmaya başlayan bilimsel gelişmeler Maxwell ile doruğa
erişmişti. Bu büyük gelişmeler sadece kuramsal düzeyde ilerlemekte kalmadı,
teknolojik sonuçlara da yol açtı.
Faraday 1831 yılında elektrik
üretebilen küçük nir jeneratör de yapmıştı. Fakat onun bu icadı o yıllarda
büyük teknolojik atılımlara neden olmadı. Ancak XIX. yüzyılın ikinci
yarısında teknolojik gelişmeler yoğunlaştı ve hız kazanmaya başladı.
1850'li yıllarda artık
seri olarak üretilmeye başlanan dinomalar ilk kez yaygın olarak aydınlatma
amacı için kullanıldı. 1858'de başlayarak dinamolardan İngiltere'de deniz
fenerlerindeki kömür uçlu ark lambalarının enerji kaynağı olarak
yararlanıldı. XIX. yüzyılın son çeyreğinde artık elektrik motorları küçük ve
bağımsız mekanik enerji gerektiren, demiryolları, asansörler, madencilik,
makina tezgahları, matbaacılık gibi alanlarda yaygın biçimde kullanılmaya
başlanmıştı.
İlk kez deniz fenerlerinde
kullanılan ark lambaları daha sonra sokak aydınlatılmasında da kullanılmaya
başlandı. Bu yöndeki ilk uygulama, 1877 yılında Paris'te Avenue d'Opera
caddesinin ark lambaları ile aydınlatılmasıdır. Bu uygulama alternatif
akımla çalışan ark lambaları ve enerji kaynağı olarak da Gramme
dinomaları kullanılmıştı. Benzeri sokak ve işyeri aydınlatma sistemleri
daha sonra Avrupa ve Amerika'nın belli başlı şehirlerinde de kullanılmaya
başlandı.
XIX. yüzyılın ilk
yarısında İngiltere'de platin flâman kullanılan akkor lambalar yapılmıştı.
Ancak lambalarda istenilen düzeyde vakum elde edilemediği için başarılı
sonuçlar alınamamıştır. Civa pompasının bulunmasıyla yüksek vakum sağlama
olanakları doğdu ve böylece daha iyi sonuçlar alındı. Ancak akkor lambanın
ticari uygulamaya girebilmesini sağlayan mucit, Amerikalı Thomas Alva
Edison ( 1847 - 1931 )'dır. Edison, 1877'de, sesi kaybedip
yineleyebilen gramofonu ( fonograf ) geliştirmişti. İki yıl sonra da lamba
üzerinde çalışmaya başladı. En uygun flâman maddesinin seçimi için yüzlerce
deney yaptıktan sonra karbon flâmanlı akkor lamba için patent başvurunu
yaptı. Üç yıl sonra New York sokakları artık bu lambalarla aydınlanıyordu.
Edison yaşamı boyunca gerçekleştirdiği çeşitli buluşları için 1093
patent aldı.
1833 yılında Almanya'nın
Göttingen kentinde iki bilim adamı Gauss ve Weber, birbirlerine olan
uzaklıkları 1,5 km olan evleri arasında bir tür telgraf düzeneği kurmuşlardı.
Bu düzenekte alıcı olarak galvanometreler kullanılıyordu. Gerçekte bu
yıllarda küçük ticari uygulamaları da içeren bir telgraf teknolojisi
Avrupa'da ve Amerika'da gelişmeye başlamıştı. Ancak günümüzde telgrafın asıl
mucidi olarak Amerikalı Samuel F. B. Morse ( 1791 - 1872 ) kabûl
edilmektedir. Morse'un 1837'de geliştirdiği telgrafta alıcı aygıt,
göndericiden gelen imle çalışan bir elektromıknatıs ve bu mıknatısın
hareketiyle kâğıdın üzerine mors kodunu yazan bir düzenekten oluşuyordu.
Mors kodu, bugün Mors alfabesi olarak bilinen nokta ve çizgileri içeriyordu.
Samuel Morse'un telgraf sistemi, 1844 yılında Washington - Baltimore
şehirleri arasında 65 km'lik bir telgraf hattı olarak uygulamaya sokuldu.
1856 yılında New York ile
Kanada'nın doğu kıyısındaki New Foundland adası arasında telgraf hattı
kuruldu. Bundan sonra da New Foundland ile İrlanda arasındaki ilk
transatlantik telgraf kablosunun döşenmesi girişimleri başladı. 6 Ağustos
1857'de başlayan kablo döşeme çalışmaları çok büyük güçlüklerle karşılaştı
ve ancak bir yıl sonra 5 Ağustos 1858'de tamamlanabildi. Bununla birlikte
henüz iletilen mesaj sayısı 400'ü bile bulmamışken, denizaltı kablosu 1
Eylül 1858'de onarılamayack biçimde arızalandı. Kıtalararası telgraf
iletişimi ancak 8 yıl sonra, 7 Eylül 1866'da yeniden başlayabildi.
XIX. yüzyılda telgrafın
uygarlığın ve yaşamın vazgeçilmez bir parçası haline gelmesinden sonra
gerçekleşen en önemli aşama telsiz telgrafın bulunmasıdır. Alman fizikçi
Heinrich Hertz ( 1857 - 1894 )'in Maxwell'in elektromagnetizma
kuramından hareket ederek yaptığı deneyler sonucunda elektromagnetik
dalgaların haberleşmede kullanılabileceği anlaşılmıştı. Bu gelişmeyi
teknolojik sonucuna ulaştırmayı başaran mucit ise İtalyan fizikçi
Guglielmo Marconi ( 1874 - 1937) oldu. Marconi, ile telsiz
telgraf patentini, sinyalleri birkaç km uzağa ulaştırarak 1892'de aldı. Daha
sonra çalışmalarını sürekli geliştirdi ve ilk kıtalararası radyo sinyalini
göndermeyi başardı. 12 Aralık 1901'de, İngiltere'nin güneybatı ucundaki
Cornwall'dan gönderilen sinyaller, Atlas Okyanusunun öte yakasından,
Kanada'nın New Foundland adası kıyılarındaki St. John'dan alındı. Bu olayı
izeleyen tarihlerde birçok yerde telsiz telgraf istasyonları kurulmaya
başladı.
Daha XIX. yüzyılın ikinci
yarısının hemen başlarında insan konuşmasının elektrikle iletilebilmesi
üzerine düşünceler ve tasarılar geliştirilmeye başlanmış ve hatta bazı
deneylere bile girilmişti. Ancak telefonun gerçek mucidi olarak bilinen
Alexander Graham Bell ( 1847 - 1922 )'in telefonun patentini alması 1876
yılını buldu. Bell'in telefon sisteminin esasını, elektromıknatısın,
ses dalgasıyla orantılı olarak akım üretecek bir biçimde titreştirilmesi
oluşuyordu. ABD Patent Dairesi'nden aldığı patent belgesinde buluşuna
ilişkin olarak şu sözler yer alıyordu ; "Ağızdan çıkan seslere ya da
başka seslere eşlik eden, hava titreşimlerine benzeyen elektrik titreşimleri
yaratarak, ağızdan çıkan sesleri ya da başka sesleri telegrafik olarak
iletmeye yönelik bir yöntem ve aygıt..."
Patentin alınışını izleyen
bir yıl içinde aygıt üretilerek piyasaya sürüldü ve telefonun kullanımı
hızla yagınlaştı.
XX. yüzyılın ilk yarısı
için artık elektronik çağı nitelemesi yapmak mümkündür. Bu dönemde çok hızlı
ve şaşırtıcı bir gelişme çizgisi izleyen elektroniğin uygulamaları, yaşamın
her alanını artık doğudan etkiler hale gelmiştir. 1904 yılında J. A.
Flaming elektron lambasını ( diyot ) gerçekleştirdi. 1907'de Lee De
Forest triyot lambayı yaptı. 1923'te ise Rus asıllı ABD'li mühendis
Vladimir Kosma Zworykin ( 1889 - 1982 )'in, görüntüleri elektrik
işaretlerine dönüştüren ikonoskop lambasını bulmasıi televizyonun
gelişiminde temel önemde bir adım oldu.
Müzik ve konuşma içeren
kısa mesafeli ilk radyo yayını, 24 Aralık 1906'da ABD'li mucit R. A.
Fessender tarafından gerçekleştirildi. Radyo teknolojisi bu tarihten
sonra sürekli gelişme gösterdi. Ayrıca 1920'de Kanada'da, 1921'de Avustralya,
Yeni Zelanda ve Danimarka'da, 1922'de Fransa, İngiltere ve SSCB'de, 1923'de
Belçika, Almanya, Çekoslovakya ve İspanya'da, 1924'te Finlandiya ve
İtalya'da, 1925'de de Türkiye'de düzenli radyo yayınları başladı. Radyo
teknolojisinin gelişimiyle birlikte, kullanılan elektronik devreler de
gittikçe daha karmaşık biçimler almaya başlamıştı. Bu sorunlarla bağlantılı
olarak, elektrik devrelerinin daha sistematik bir biçimde çözümlenmesi ve
sentezlenmesine yönelik "devre teorisi" adı verilen matematiksel disiplin
önemli gelişmeler gösterdi.
Modern televizyon mucidi,
Rus asıllı ABD'li elektrik mühendisi Vladimir Kosma Zworykin'dir.
Zworykin 1923 yılında, televizyon kamerasının en önemli parçası olan ve
ilk kez resim tarama yöntemini tümüyle elektronik olarak yapan ikonoskopu
buldu. Ertesi yıl da kineskop olarak adlandırılan resim tüpünün patentlerini
aldı. Bu iki buluş, tümüyle elektronik ilk televizyon sisteminin
oluşturulmasını olanaklı kıldı. 1950'li yıllarda televizyon artık ticari
uygulama aşamasına geçmişti.
Elektronik
teknolojisindeki en önemli aşamalardan biri hiç kuşkusuz, yarı iletken
fiziğindeki gelişmelerin sonucunda transistörün icadıyla sağlanmıştır.
Elektrik sinyallerinin yükseltilmesini, denetlenmesini ya da üretilmesini
sağlayan bu yarı iletken aygıt, 1947 yılında ABD'deki Bell
Laboratuvarları'nda, John Bardeen, Walter H. Brittain ve William
B. Shockley tarafından icat edilmiştir. Mucitler bu buluşları nedeniyle
1956 Nobel Fizik Ödülü'nü paylaşmışlardır. Elektron lambalarının bütün
işlevlerini yerine getirebilen transistörler ayrıca ek üstünlüklere
sahiptirler. Transistörler, çok daha küçük boyutlu ve hafif, mekanik
etkilere karşı daha dayanıklı, ömrü daha uzun, verimi daha yüksek, ısı
kayıpları daha düşük ve harcadığı güç de çok daha az olan aygıtlardır. Bu
özellikleriyle transistörler, elektronik sanayiinde devrim olarak
nitelendirilebilecek gelişmelere yol açmışlardır. Transistörsüz bir dünyada
küçük ve yüksek hızlı bilgisayar olanaksız olacaktı.
İlk hesap makinasını,
XVII. yüzyılda Fransız matematikçi ve fizikçi Blaise Pascal ( 1623 -
1662 ) yapmıştı. Bu aygıt toplama çıkarma yapabilen dişli çarklardan
oluşuyordu. Daha sonra Alman filozof ve matematikçi Gottfried Wilhelm
Leibniz ( 1646 - 1716 ), çarpma ve bölme de yapabilen bir makina
geliştirdi. Ancak bugünkü bilgisayarlara yakın makina tasarlayan mucit,
İngiliz metamatikçi Charles Babbage ( 1792 - 1871 ) oldu. Bununla
birlikte Babbage'ın otomatik sayısal bilgisayarı, elektroniğin
olanaklarından yararlanamadığı için tam bir gelişim sağlayamadı.
XX. yüzyılda, oldukça
karmaşık işlemler yapabilen ancak mekanik ve yavaş çalışan öğelerden oluşan
ilk bilgisayar, ABD'li elektrik mühendisi Vannevar Bush ( 1890 - 1974
)'un yönetiminde 1930'lu yıllarda Cambridge'de Massachusets Teknoloji
Enstitüsü ( MIT )'nde yapıldı. İlk elektronik bilgisayarın yapımına ise
1942'de başlandı ve aygıtın yapımı 1945 yılında tamamlandı. Yarı iletken
teknolojiye geçilmesinden sonra bilgisayarların hızında ve bellek sığasında
büyük ilerlemeler sağlandı. Transistör kullanan ilk bilgisayar 1950 yılında
ABD Standartlar Bürosu tarafından yapıldı. Transistör çağından tümleşik
devreler çağına geçilmesiyle, bilgisayarlar çok daha büyük işler yapan
aygıtlara dönüştüler.
Elektriğin, 1950'li
yıllara kadar getirmeye ve kısaca betimlemeye çalıştığımız yaklaşık 2500
yıllık tarihi bu şekildedir. Elektrik teori ve pratiğini etkileyenler ve ona
yön verenler belirtmeye bile gerek yok ki, yukarıda adları geçen 30 kadar
büyük bilim adamından ibaret değildir. Elektrik olgusunun anlaşılması ve
insanlığın yararına kullanılması için her ülkede yüzlerce bilim insanı
yaptıkları araştırmalarla bu sürece katkıda bulunmuşlar ve bilgi birikimi
oluşturmuşlardır. Büyük dahilerle eşdeğerde ve eş zamanlı ve hatta daha önce
keşif ve buluşlar yapan bazı bilimcilerin çalışmaları da çeşitli nedenler ve
koşullar yüzünden yeterince etkili olamadan kalabilmiştir. Öte yandan yine
her ülkeden binlerce eğitimci bilim insanı, elektrik teori ve pratiğinin
gelişmesi ve yükselmesine eğitim yoluyla hizmet etmiştir. Eğitim, bilim için
araştırma kadar önemlidir.
Bilimin gelişimi,
toplumsal bir süreçtir ve bu nedenle ekonomik ve toplumsal koşullardan
etkilenmiş ve aynı zamanda onu etkilemiştir. Bu çerçevede elektriğin
gelişimi de ekonomik ve sosyal gelişmelerle ilişki içinde olmuştur. Sanayii
devriminin getirdiği ihtiyaçlar, elektrik teori ve pratiğinin geliştirilmesi
çalışmalarına itici güç olabilmiş, daha sonra elektrik ve elektronik
teknolojisinin gelişimi de yeni bir sanayiinin gelişmesinin temellerini
atmıştır.
Elektriğin gelişimiyle
diğer bilimlerin gelişimi arasında da ilişki olduğunu söylemeliyiz. Klasik
kronojik bir terim olarak "bilimsel devrim", bilim tarihçileri tarafından
Kopernik'in "De revolutionibus Orbium Coeslestium ( Göksel
Kürelerin Dönüşleri Üzerine )" adlı eserinin yayınlanmasından ( 1543
), Newton'ın "Philosophia Naturalis Principia Mathematica (
Doğa Felsefesinin Matematik İlkeleri )" 'sının yayınlanmasına ( 1687
) kadar olan dönem için kullanılmaktadır. Ancak bu dönemde gerçekleştiği
kabûl edilen bilimsel devrim, esas olarak astronomi, fizik ( mekanik ) ve
matematik devrimlerini kapsıyordu. Kimya ve elektrik devrimlerinin başlaması
için yaklaşık bir yüzyılın daha geçmesi gerekmiştir. Elektrik devrimi
kavramını da Coulomb'un kendi adıyla tanınan yasasını yayınladığı
1785 ile Maxwell'in "Treatise on Electricity and Magnetism (
Elektrik ve Magnetizma Üzerine İnceleme ) " adlı yapıtını
yayınladığı 1873 tarihi arasındaki dönem için kullanabiliriz. 88 yıl süren
bu dönemde matematikteki gelişmelerle elektrikteki gelişmeler arasında
yakından ilişkiler vardır. Bu ilişkiye örnek olarak, elektrik ve
magnetizmanın matematik kuramının kurulmasının öncülerinden biri olan G.
Green'i ve çalışmalarını verebiliriz. [ Bir fırıncının oğlu olan ve
kendisi de fırıncılık yapan Green ( 1793 - 1841 ), hiç eğitim
almaksızın kendi kendini yetiştirmiş ender rastlanan matematikçilerden
biridir. Elektrikle ilgili tüm matematiksel çalışmaları izlemiş ve 1828
yılında "Matematik Çözümlemenin Elektrik ve Magnetizma Kuramlarına
Uygulanması Üzerine Deneme" adlı makalesini yayınlamıştı. Bu
makalede geliştirilen ve bugün onun adıyla anılan Green karşılılık
teoremi ile Green teoremi ve Green işlevleri, elektrik
potansiyelinin hesaplanmasında kullanılan en önemli araçlardır. Green,
40 yaşında Cambridge Üniversitesi'ne kaydolmuş ve matematik bölümünü
dördüncü olarak bitirmişti. ] Elektrik ile matematik arasındaki ilişki için
daha özel olarak da şunu söylyebiliriz. Örneğin, Fransız matematikçi
Pierre Simon Laplace ( 1749 - 1827 ) Laplace Denklemini, Fransız
matematikçi Joseph Fourier ( 1768 - 1830 ) Fourier Serilerini
ve Alman matematikçi Carl Friedrich Gauss ( 1777 - 1855 ) vektör
hesabının önemli bir teoremi olan Gauss Teoremini geliştirmiş
olmasaydı, modern elektromagnetizma kuramı da geliştirilemezdi.
Elektronik devre
Elektronik devreler; direnç, diyot, transistör, kondansatör ve
indüktör gibi devre elemanlarının birbirlerine bağlanmasıyla oluşturulan
düzeneklerdir. Elektronik cihazların yapısında yer alırlar. Bir elektronik
cihaz birçok elektronik devreyi bir arada bulundurabilir.
Bir tümleşik devre genellikle çok sayıda elektronik devrenin bir araya
gelmesinden oluşur.
Elektroniğin Tarihsel Gelişimi Nedir?
1.)Diyot lamba: Elektronikteki ilk büyük gelişme diyotun icadıdır. Diyot
uzun mesafelere iletilebilen radyo dalgalarının elektrik sinyallerine
dönüştürülmesinde kullanılıyordu. (www.projedersi.com Teknoloji ve Tasarım
Dersi Özgün İçerik) Cam bir tüp ve ısıtıldığında, tüpün sonundaki bir metal
levhaya vakum içinden elektron yayan bir telden oluşuyordu.
2.)Triyot lamba:Diyot lambanın kumanda edilebilir halidir. Diyot lambanın
içine bir çeşit ızgara yerleştirilmiş ve akım kumanda edilebilmiştir.
3.)Transistor: Transistorlar lambaların yerini aldı. Diyot ve Triyot
lambalara göre kırılgan değildi ve çalışması için ısıtılması gerekmiyordu.

4.)Yonga: İlk yonga, bir silisyum kristalinin üzerine iki tane transistorun
yerleştirilmesiyle yapıldı. 1958 yılında Jack Kilby tarafından icat
edilmiştir.
Yükselticiler (Amplifikatör) Nedir?
Yükselticiler, küçük elektrik sinyallerini büyüten devrelerdir. Genellikle
kullanım yerleri ses üreten elektronik devrelerdir. (www.projedersi.com
Teknoloji ve Tasarım Dersi Özgün İçerik)Yükseltici devrelerinin en önemli
elemanı ise gerilimi yükselten transistorlardır.
Amplifikatör (Fransızca:
amplificateur, kısaca ampli), müzik sistemlerinde yükseltici olarak
kullanılır. Kaynak cihazlardan (CD çalar, pikap gibi) çıkan ses sinyallerini
güçlendirerek hoparlörlere gönderme görevini üstlenir. Çeşitli mimariler ve
bu mimari özelliklere dayanan sınıflandırmalar mevcuttur, ama asıl
sınıflandırma transistörlü yapıda olanlar ve vakum tüplü, yani eskiden beri
Türkçe'ye yerleştiği şekli ile, lambalı yapıda olanlar arasındadır. 2 ve 4
kanallı olarak piyasada mevcuttur.
Bunlarla birlikte son yıllarda yaygınlaşan hibrid (melez) tasarımlar da
vardır. Yine bunlara ek olarak entegre yapıdakiler, giriş/güç katı ayrı
kasalar halinde üretilenler ve monoblok (güç amplileri için) şeklinde ana
yapıdan bağımsız alt sınıflandırmalar da mevcuttur.
Girişine uygulanan elektrik işareti ( sinyal )
yükselten elektronik devrelerdir. Burada yükseltece uygulanan işaretler,
mikrofonun elektriğe çevirdiği ses, pikabın çevirdiği basınç değişikliği,
teyp kafasının elektriğe çevirdiği manyetik enerji vb. yükseltilmesi istenen
elektrik işaretlerdir. Ayrıca görüntü de kameralarda elektrik işaretine
çevrilebilir. Bunlardan bir çeşit yükselteç olan “video”, yükselteçlerle
istenilen seviyeye çıkarılabilir.
Kullanma yerlerine göre Amfi
Ses frekans yükselteçleri: Frekansı 3 Mhz (Mega Hertz) ile 20 kHz (Kilo
Hertz) arasındaki ses sinyallerini yükseltirler.
Yüksek frekans yükselteçleri: Frekansı 3 Mhz ile 30 Mhz arasındaki elektriki
sinyalleri yükseltirler.
Orta frekans yükselteçleri ( IF intermedial Frekans ): Frekansı 300 Khz ile
3000kHz arasındaki sinyalleri yükseltirler.
Video (görüntü) yükselteçleri: Bu tip yükselteçler televizyon ve video gibi
görüntü veren cihazlarda, sadece belli bir frekans sınırı içerisinde
elektrik işarete çevrilen görüntüyü yükselterek, istenen seviyeye getirirler.
İşlem yükselteçleri (Operasyonel Amplifikatörler-OPAMP): Bu tip yükselteçler
sanayide, tıpta ve birçok sivil - askeri gayeli cihazlarda elektrik
işaretine çevrilen herhangi bir fiziki işlemi veya olayı istenen seviyeye
kadar yükseltirler. Daha sonra bu elektrik işaret, ya fiziki bir olaya (
analog ) veya rakamlarla ifade edilen bilgiye ( dijital) dönüştürülür
Güç yükselteçleri: Bu tip yükselteçler, elektrik işaretleri (hoparlör,
televizyon ekranı gibi) kumanda edebilecek seviyeye kadar yükseltir.
Frekans Nedir?
Anahtarlar kararlı ve kararsız olarak iki çeşittir. Açık veya kapalı olan
kararlı, sürekli değişip sabit olmayan anahtar ise kararsızdır. Kararsız bir
anahtarın bir saniyedeki açılıp kapanma sayısına frekans denir. Frekansın
değeri hertzdir.

Sinyal Nedir?
Bir devredeki bütün elemanların elektrik akımıyla ilgili birtakım görevleri
vardır. Kimi devreler bu küçük elektrik akımlarını alır, gönderir, kimisi de
bunları yönlendirir. Bu küçük elektrik akımlarına sinyal denir. Devrenin
yapısına göre iki çeşit sinyal vardır. Bunlar: Analog ve sayısal
sinyallerdir.
Sayısal sinyal; gerilimin değerleri ya açıktır
ya da kapalıdır. Burada değer değişimi ya hep ya hiç ilkesine dayanır.
Örneğin mors alfabesi bu şekilde hazırlanan bir sistem içeriyordu.
Akımın veya gerilim değerleri yumuşak bir biçimde değişiyorsa bu
Analog sinyaldir.
Röle Nedir?
Yüksek güce gereksinim duyan devre elemanlarına, daha yüksek akım
sağlayabilen, elektromıknatıs sistemiyle çalışan anahtardır. Bir nevi
transistor görevindedir fakat fark yüksek gerilimdir. Röle, gelen yüksek
gerilimle elektromıklatıslanır ve içindeki mandallar akımı açar, kapar veya
yönünü değiştirir.
Termistör Nedir ?
Bu özel direncin ise direnç değeri ısıya bağlı olarak değişiklik gösterir.
Genellikle sıcakken yüksek bir dirence sahiptir. Kullanım yerleri yangın
alarmlarıdır.

LDR NEDİR?
LDR de ışığa duyarlı özel bir direnç çeşididir. Işık miktarına bağlı olarak
direnç özelliği değişir. Genellikle fotoğraf makinelerinin flaş kısmında
kullanılır.