ELEKTRİK AKIMI
ELEKTRİK YÜKÜNÜN ÖLÇÜLMESİ
Elektrik yüklerinin ( elektronların ) iletken içindeki hareketi elektrik akımını oluşturur. Elektrik yüklerinin hareketine elektrik akımı denir.
Metallerde iletkenliği sağlayan serbest elektronlardır. Sıvı çözeltilerde ve gazlarda ise pozitif ve negatif yüklü iyonlardır.
Elektrik akımının yönü pozitif yüklerin hareket yönü ile aynı yönlü , negatif yüklerin (elektronların ) hareket yönü ile zıt yönlü kabul edilmektedir.
Elektrik yükünün ölçülmesi için yük ölçer gerekir. Basit bir elektrik devresinde şunlar bulunabilir : Üreteç , iletken teller , lamba , reosta , anahtar gibi.
Pil devrede elektron akışının sürekliliğini sağlayan bir üreteçtir. Pilin (+) ve (-) kutupları vardır. Pilin devrede yük akışını sağlamasının nedeni (+) ve (-) kutuplar arasında potansiyel farkının (gerilim) olmasıdır. Potansiyel farkı ( V ) sıfır olduğunda yük akışı durur ve akım geçmez.
Elektroliz : Bileşik halindeki bir sıvı maddenin elektrik akımı etkisiyle ayrışmasına Elektroliz denir.
Elektrik akımının etkisi ile ayrışan bileşiğe (çözeltiye ) Elektrolit denir. Elektrik akımını çözeltiye getiren iki iletkene Elektrot denir. Üretecin (+) kutbuna bağlı elektrota Anot denir. Üretecin (-) kutbuna bağlı elektrota da Katot denir. Elektrikle yüklü atom veya atom gruplarına İyon denir. Bir devrede anoda giden (-) yüklü iyonlara Anyon denir: Katoda giden (+) yüklü iyonlara da Katyon denir.
Akım Şiddeti: Bir iletkenin kesitinden bir saniyede geçen elektron miktarına akım şiddeti denir. i harfi ile gösterilir. Akım şiddeti ampermetre denilen aletle ölçülür. Ampermetre devreye seri bağlanır. Bağlandığı yerin direncini etkilememesi için ampermetrenin iç direnci çok çok küçüktür. Pratikte sıfır kabul edilir. Akım şiddeti birimi amperdir. A harfi ile gösterilir.
1 amperin binde birine miliamper denir.
Bir İletkenin Direnci
Elektronlar bir iletken içinde hareket ederken atom ve moleküllerle etkileşir ve enerji kaybederler. İyi iletken olmayan maddeler içinde ise hareket edemez ve akım oluşturamazlar, yani engellerle karşılaşırlar. Maddeler üzerinden geçen akıma karşı bir tepki yani direnme gösterirler. Bu direnmeye direnç denir. Direnç şekildeki gibi gösterilir ve R ile sembolize edilir.
Direnç birimi ohm olup kısaca W ile gösterilir.
Kısa Devre
Akımın dirençsiz yolu tercih etmesine kısa devre denir.
Değişken Direnç (Reosta)
Bir iletkenin direncini değiştirmek için kullanılan alete reosta denir. Reostaya ayarlı dirençte denilir. Kısa devre prensibi geçerlidir.
Potansiyel Farkı (Gerilim)
Potansiyel iş yapabilme yeteneği olarak ifade edilebilir. Potansiyel enerji, depolanmış ve kullanıma hazır enerji demektir. Pil ve üreteçlerde de böyle bir enerji vardır. Potansiyel farkı denildiğinde iki noktanın potansiyellerinin farkı demektir. Üreteçlerin (+) ve (–) kutuplarının potansiyelleri farklıdır. Dolayısıyla üretecin iki ucu arasında bir potansiyel farkı (gerilim) vardır. Bu potansiyel farkına gerilim de denir.
ELEKTROMOTOR KUVVETİ
Pil, akü ve üreteçlerin içinde kullanılmaya hazır bir enerji varıdr. İçerisinde mekanik, kimyasal veya başka çeşit enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren düzeneklere elektromotor kaynakları (emk) denir.
Örneğin pil ve akümülatörler kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürürler. Üretecin, bir q yükünü devrede dolaştırmak için harcadığı enerji, o üretecin elektromotor kuvveti (emk) olarak tanımlanır. e ile gösterilir.
Üreteçler bir devrede akım sağlayan kaynaklardır. Bir iletken üretece bağlanmaz ise, iki ucu arasında potansiyel farkı oluşmaz ve üzerinden akım geçmez.
Üreteçlerin Bağlanması
1. Seri Bağlı Üreteçler
Bir üretecin (+) kutbunu diğer üretecin (–) kutbuna bağlanmasıyla elde edilen bağlama şekline seri bağlama denir.
Seri bağlı üreteçlerin her birinden eşit şiddette akım çekilir. Dolayısıyla üretecin tükenme süresinden bir kazanç yoktur.
Üreteçlerin toplam elektromotor kuvveti, her birinin elektromotor kuvvetlerinin toplamına eşittir.
εt = ε1 + ε2 + ε3 dür.
Üreteçler seri bağlı olduğundan iç dirençlerinin toplamı,
rT = r1 + r2 + r3 olur.
2. Ters Bağlı Üreteçler
Bir üretecin (–) kutbunu diğer üretecin (–) kutbuna ya da (+) kutupların birbirine bağlanmasıyla elde edilen bağlama şekline ters bağlama denir. Ters bağlamada emk lar birbirini yok edici yönde etki yapar. Eğer ters bağlı iki üreteç özdeş ise toplam emk sıfır olur.
εT = |ε1 – ε2| dir.
Büyük emk değeri küçük emk değerinden çıkarılır.
Üreteçler ters bağlı olsa da iç dirençler seri bağlıdır. Dolayısıyla toplam iç direnç
rT = r1 + r2 olur.
3. Paralel Bağlı Üreteçler
Üreteçlerin (+) kutbu bir noktada (–) kutbu da başka bir noktada olacak şekilde birleştirilerek oluşturulan bağlamaya, paralel bağlama denir.
Paralel bağlı üreteçler özdeş seçilir. Özdeş olmaması durumunda devre analizi için yeni kurallar gereklidir.Paralel bağlı üreteçlerin devreye verdikleri akımlar eşit olur.
Toplam emk üreteçlerden birinin emk sına eşittir.
εT = ε dir.
İç direnci önemsiz paralel bağlı üreteç sayısının artması devreden geçen akım şiddetini etkilemez. Fakat üreteç sayısı arttıkça her bir üreteçten geçen akım azalır ve üreteçlerin tükenme süreleri artar.
Paralel bağlamanın özelliği gereğince, toplam iç direnç,
Üreteçlerin Tükenme Süresi
Bir üretecin tükenme süresi, yapılış boyutlarına, yapısını oluşturan maddenin cinsine ve üreteçten birim zamanda çekilen akıma bağlıdır.
Bir üretecin tükenme süresi, üreteçten çekilen akımla ters orantılıdır. Akım ne kadar çok çekilirse üreteç o kadar çabuk tükenir.
Buna göre, devreye eşit şiddette akım veren seri bağlı özdeş üreteç ya da piller paralel bağlı olanlara göre daha çabuk tükenir.
ELEKTRİKSEL ENERJİ
Uçları arasındaki potansiyel farkı V olan üretece bir R direnci bağlandığında i akımı geçiyor.
Akım geçerken çok hızlı hareket eden elektronlar iletkenin atom ve moleküllerine çarparak kazandıkları kinetik enerjilerin bir kısmını bu parçacıklara aktarırlar. Bu enerji ısı enerjisi alarak açığa çıkar. İletkenden t sürede akım geçtiğinde ısıya dönüşen elektriksel enerji,
E=V.i.t
bağıntısından bulunur. V = i . R değeri yerine yazılırsa,
E = i2 . R . t olarakta kullanılabilir.
V; volt, i : amper, t : saniye cinsinden alınırsa, elektriksel enerji Joule cinsinden bulunur.
Elektriksel Güç
Bir iletkenin birim zamanda yaydığı elektriksel enerjiye o iletkenin gücü denir.
Buna göre, elektriksel güç,
P=i , V=i2.R olur.
LAMBALARIN IŞIK ŞİDDETİ (PARLAKLIĞI)
Yanan bir lambanın ışık şiddeti ya da parlaklığı lambanın gücü ile orantılıdır.
Direnci R, uçları arasındaki gerilimi V olan lambadan i şiddetinde akım geçiyorsa, lambanın gücü,
Buna göre, lambadan geçen akım ya da lambanın gerilimi azalırsa lambanın ışık şiddeti veya parlaklığı da azalır.
ELEKTRİK AKIM KAYNAKLARI
Bir iletkenden elektrik akımının geçebilmesi için iletkenin iki ucu arasında bir potansiyel farkı olmalıdır. Elektrik akımı katı iletkenlerde (-) uçtan (+) uca doğru akan elektronlar , sıvı ve gazlarda ise (+) ve (-) iyonların hareket etmesiyle sağlanır.
Elektrik akımı , elektrik yüklerinin iki nokta arasında sürekli akışıdır. Elektrik devrelerinde iki nokta arasında potansiyel farkı oluşturan ve yüklerin sürekli olarak hareketlerini sağlayan düzeneklere Elektrik Akımı Kaynakları denir. Örneği pil , akümülatörler ve elektrik santralleri gibi. Elektrik akım kaynakları ikiye ayrılır. Bunlar doğru akım kaynakları ve alternatif akım kaynaklarıdır.
