ELEKTRİK (STATİK DURGUN)

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.

2. 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.

3. 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

4. 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.

Elektromıknatıs : Bir manyetik maddenin (demir çevresine üzeri yalıtılmış tel sarılıp akım verildiğinde manyetik madde (nüve) mıknatıs haline gelir. Buna elektromıknatıs denir.

Devredeki sarım sayısının veya akımın artması mıknatıslığın artmasını sağlar.

5. İNDÜKSİYON AKIMI

Bir akım makarasına bir mıknatıs kutbu yaklaştırılırsa ya da uzaklaştırılırsa makara tellerinden elektrik akımı geçtiği görülür. Bu akıma indüksiyon akımı denir. İndüksiyon akımının oluşmasının nedeni telin çevrelediği yüzeyden geçen manyetik kuvvet çizgilerinin sayısının değişmesidir. Mıknatıs sola doğru hareket ettirilirken indüksiyon akımı 1 yönünde, mıknatıs sağa doğru hareket ettirilirse indüksiyon akımı 2 yönünde geçer.

İndüksiyon akımının şiddeti:

Sarım sayısının artması indüksiyon akımının şiddetini artırır. Mıknatısın veya akım makarasının hızının artması indüksiyon akımının şiddetini artırır.

VII. TRANSFORMATÖRLER

Transformatörler potansiyel farkı (gerilimi) artırmak veya azaltmakta kullanılır. Potansiyel farkı artıran transformatöre yükseltici transformatör, potansiyel farklı azaltan transformatöre alçaltan transformatör denir. Transformatörler yalnız alternatif akım gerilimini değiştirir.

Transformatörlerde kayıplar ihmal edilirse;

Primer gücü = Sekonder gücü, olur.

P₁ = P₂

V₁.I₁=V₂.I₂

V₁  / V₂  = I₁ / I₂  = n₁  / n₂

V₁   : Primer gerilimi

V₂   : Sekonder gerilimi

n₁   : Primer sarım sayısı

n₂   : Sekonder sarım sayısı

I₁    : Primer akımı

I₂    : Sekonder akımı

VIII ELEKTRİK AKIMININ IŞIK ETKİSİ

Günümüzde  teknolojinin  hızla  gelişmesinde,  elektrik enerjisinin  önemi  büyüktür.  Çevremize  baktığımızda, lambalar,  elektrikli ocaklar, elektrikli ütüler, televizyonlar, buzdolapları, çamaşır makineleri, elektrik motorları, elektrikli trenler elektrik enerjisi ile çalışan makinelere örnek olarak verilebilir.

Günlük yaşamda elektrik enerjisinden en fazla aydınlatmada yararlanmaktayız. Aydınlatma amacıyla kullanılan elektrikli cihazlara elektrik lambası denir. Elektrik lambaları elektrik enerjisini ışık enerjisine dönüştürür.

Elektrik lambaları iki şekilde yapılabilir. Bunlar elektrik ampulü ve boşalım tüpleridir.

A. ELEKTRİK AMPULÜ

Elektrik ampulünün içindeki ışık veren kısma flaman denir. Bu flaman erime noktası çok yüksek ve direnci çok büyük olan bir iletkenden yapılmıştır. Ampulün içi, daha fazla ışık vermesi ve ömrünün uzun olması için havası boşaltılmıştır. Camla kaplı kısmın içine azot ve argon karışımı gazlar koyulmuştur. Buna akkorflamanlı lamba da denir. Ampul alttaki yivli metal kısmı vasıtası ile duy adı verilen yuvasına takılarak devreye bağlanır.

Flamandan geçen elektrik akımı flamanın ısınmasına, dolayısıyla ışık yaymasına sebep olur. Çünkü flaman ince ve direnci yüksek bir telden yapılmıştır. Telin kesiti küçüldükçe iletkenin akıma gösterdiği direnç de artar. Akımın geçmesine direnen tel, ısınır ve ışık verir.

Ampulü Oluşturan Kısımlar

Flaman: Yüksek sıcaklıklara dayanıklı, ince ve direnci yüksek bir tel olduğunu söylemiştik. Bu tel helezon şeklinde sarılmıştır ve tungstenden yapılmıştır. Tungstenin erime sıcaklığı çok yüksek olduğu için erimeden akkor hâle gelebilme özelliğine sahiptir. Aşırı derecede ısınarak akkor hâle gelen tungstenden yapılmış flaman çevreye ışık yayar. Flaman ışık yayarken sıcaklığı yaklaşık 4000 °C dir.

Bakır tel: Flaman ile temas noktaları arasındaki iletimi sağlayan ve bakırdan yapılan metal iletkendir. Duya takılan ampulde, bakır tel elektrik akımının flamana iletilmesini sağlar.

Cam: Ampulün iç yapısını dış ortamdan ayıran kısımdır. Flamanın ısınmadan dolayı oksijenle temas edip yanmasını önlemek için havası boşaltılır, içine yanma özelliği olmayan azot ve argon gibi gazlar (asal gazlar) koyulur.

Temas noktaları: Ampulün duya takılarak devreye bağlanmasını sağlar. Ampuller değişik gerilim ve güçlerde çalışacak şekilde üretilir.

Ampullerin üzerinde kaç voltluk gerilim altında kullanılacağı ve gücü yazılıdır.

B. BOŞALIM (DEŞARJ) TÜPLERİ

Normal şartlar altında hava ve diğer gazlar iletken değildir. Yalnız basınçları düşürüldüğünde gazlar iletkenlik özelliği gösterirler. Gazların bu özelliğinden yararlanılarak boşalım tüpleri ile ışık elde edilir.

Boşalım   tüplerinin   iki   ucunda elektrotlar bulunur. Bu elektrotlara yüksek gerilim uygulandığında tüp içindeki gazlar iletken hale gelerek ışık yayarlar. Eğer tüp içindeki gazların basıncı yüksek değerde; yani atmosfer basıncına eşit değerde ise gazlar elektrik akımını iletmez ve ışık yaymaz.

Tüp içine değişik türde gaz konulabilir. Her gazın cinsine göre değişik renklerde ışık yayılır. Örneğin; neon gazı kullanıldığında kızıl, helyum gazı kullanıldığında pembe, argon gazı kullanıldığında mavi-beyaz, cıva buharı yeşil-mavi renkte ışık yayılır.

Boşalım tüpleri en yaygın olarak aydınlatmada kullanılır. Flüoresan lambaların temelini boşalım tüpleri oluşturur.

Bunun dışında boşalım tüpleri reklam lambası olarak da kullanılır.

IX. ELEKTRİK AKIMININ ISI ETKİSİ

Bir telden elektrik akımı geçince bu akım telin ısınmasına sebep olur. Elektrik akımını oluşturan elektronlar bir telden geçerken, elektronların hareketi telin atomları tarafından zorlaştırılır. Bu atomların elektronların hareketini engellemesinden dolayı, elektronların hareket enerjisinin bir kısmı ısı enerjisine dönüşür.

Bir devreden geçen elektrik akımının şiddeti arttıkça etkileri o kadar artar. Şekillerde görüldüğü gibi seri bağlı özdeş iki pilin gerilimi, bir pilin geriliminin iki katı olur. iki pil kullanıldığında devreden geçen elektrik akımı da iki katına çıkar. Böylece iki pil kullanıldığında tel daha çabuk ısınarak mumun daha kısa sürede erimesi sağlanır.

Çeşitli sigorta tiplerinin şeması ve işlevleri : Elektrik devrelerinde, aşırı akımları önleyerek, elektrik devrelerini hasarlardan koruyan devre elemanlarına sigorta denir. Sigortalar çok geniş alanlarda kullanılır. Sigortalar evlerde, iş yerlerinde ve elektrik santralleri gibi endüstri kuruluşlarında, kullanılacakları yerlerin özelliklerine uygun olarak yapılır.

Sigortalar, metal çifti sigortalar, manyetik sigortalar ve eriyen telli sigortalar olmak üzere üç gruba ayrılır.

1.   Metal çiftli sigortalar

Şekildeki devre akımı sigortadan geçerken metaller ısınmaya başlar. Sigortadaki iki metalin türü farklı olduğu için biri diğerinden fazla genleşir. Böylece metal çifti aşağı doğru bükülür ve X noktasından ayrılır. Böylece devre açılır ve akım kesilir.

2.   Manyetik sigortalar

Devreden aşırı akım geçmeye başlayınca sigortadaki makaranın içerisindeki demir çekirdek mıknatıslanarak karşısındaki metali çeker. Böylece X noktasından devre açılarak akım kesilmiş olur.

3. Eriyen telli sigortalar

Bu tip sigortalardan kofra tipi sigortalar yaygın olarak kullanılır. Porselenden yapılmış gövde üzerinde, gövde kapağı, buşon ve buşon kapağı gibi kısımlar bulunur.

A ve B uçları sigortanın devreye bağlanmasını sağlarken C kısmına da gövde kapağı takılır. Gövde kapağı kazaları önlemek için yapılmıştır.

Bu tip sigortalarda, eriyen telli buşon kullanılır. Devreden geçen aşırı akım, buşonun içindeki telden geçerek telin eriyerek kopmasını sağlar. Böylece devre açılarak akım kesilmiş olur. Bu durumda buşon atılır ve yenisi takılarak devre çalışabilir bir duruma getirilir.

X. ELEKTRİK AKIMININ KİMYASAL ETKİSİ

A. ELEKTROLİZ

İletken bir sıvının elektrik akımı ile kendini oluşturan elementlere ayrılmasına elektroliz denir.

Sıvılarda elektrik akımı iyonlar ile sağlanır. Saf suyun içinde (+) ve (-) yüklü iyonlar yeteri kadar bulunmadığından elektrik akımını iletmez.

Ancak saf su içine (+} ve (-) iyonlarına ayrışabilen maddeler konularak elektrik akımı iletilebilir. Bu maddeler asit, baz ve tuz olabilir.

Saf su içine tuz atıldığında iyonlar oluşacağından elektrik akımı iletilir.

Evlerimizde kullandığımız sular, içinde değişik kimyasal maddeler taşıdığı için elektrik akımını iletir. Bu nedenle ıslak ellerimizle elektrikli aletlerin fişlerini takmamalıyız.

Elektrik akımını ileten bu tür sıvılara elektrolit denir. Pilin (+) ucuna bağlanan elektrota anot, pilin (-) ucuna bağlanan elektrota katot denir.

Suyun Elektrolizi:

Elektroliz kabının içindeki suya birkaç damla sülfürik asit damlattığımızda elde ettiğimiz çözelti elektrik akımını iletir.

Pillerin (-) kutuplarının bağlı olduğu tüpte hidrojen, pillerin (+) kutuplarının bağlı olduğu tüpte ise oksijen gazı toplanır. Böylece suyun elektrolizi ile hidrojen ve oksijen gazı elde edilir.

Bilindiği gibi suyun yapısında hidrojen ve oksijen atomları (H₂O) bulunur.

2. METALLERİN KAPLANMASI

•     Elektroliz ile cisimler, istenilen metal ile kaplanabilirler.

      •     Kaplamacılıkta elektrolit olarak kaplama maddesinin çözeltisinin kullanılması gerekir.

Örneğin, kaşık bakır ile kaplanacak ise kaşık katoda, bakır anoda yerleştirilmeli ve elektrolit olarak bakır bileşiği olan bakır klorürün sudaki çözeltisi kullanılır. Bu durumda devreye akım verildiğinde kaşığın üzeri bakır ile kaplanır.

Cl^- iyonları (+) elektroda elektronlarını bırakırlar ve serbest hale geçerler. Eriyik içindeki (Cu⁺⁺) ve (Cl^-) iyonları bitince, kaplama işi durur. Bunu önlemek için (+) elektrot olarak, kaplayacak metal asılır ve kaplama sırasında harcanan atomlar (+) elektrottan alınmış olur. Cl^- iyonları açığa çıkmak yerine bakır ile etkileşerek bakır klorür oluşturur. Böylece kaplama işleminin yeterince sürmesi sağlanır. Bakır elektrot bitince yerine yenisi asılır.

• Kaplama için tüm metaller kullanılabilir.

Nikel, krom gibi metaller paslanmayı önlemede; altın, gümüş gibi metallerde süs ve ziynet eşyalarının kaplanmasında kullanılır.

• Metal kaplama işlemi hem iletken yüzeylere (metallere) hem de yalıtkan yüzeylere (plastik, tahta, deri) uygulanabilir.

Fakat yalıtkan yüzeylerin önce iletken duruma getirilmesi gerekir.

XI. ÜRETEÇLER

1. PİLLER

Günümüzde, insan hayatında pillerin çok önemi vardır. Kullandığımız aletlerin büyük bir kısmı piller ile çalışmaktadır. El feneri, radyo, kasetçalar, hesap makinesi, saat, fotoğraf makinesi gibi âletlerin çalışmasında piller kullanılır.

Silindir şeklinde bir yapıya sahip olan 1,5 voltluk kuru pillerin üst kısmının ortasında bulunan pirinçten yapılmış başlık, (+) kutuptur. Pilin bütün dış yüzeyini kaplayan çinko kap ise (-) kutuptur. Pilin yan yüzleri yalıtkan bir cisimle kaplanır. Sadece alt kısmında çinko levha açık bırakılır. Burası negatif kutup olur.

Yassı piller ise değişik voltajlarda yapılmıştır. Bunların üst yüzeyinde küçük halka şeklindeki kısım (+) kutup, büyük halka şeklindeki kısım ise (-) kutuptur.

Piller, kullanılacakları yerlere uygun olarak değişik büyüklükte ve şekillerde yapılırlar. Meselâ, kol saatlerinde çok küçük piller kullanılır.

Bir düzen içinde bağlanmış birden fazla pile batarya denir.

Piller, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren elemanlar olduğu için değişik türleri yapılabilmektedir. Bunlardan biri de volta pilidir.

Volta pilinde kullanılan sülfürik asit çözeltisinde, hidrojen (H⁺) ve sülfat (SO₄}^-2 iyonları bulunur. İyon, (+) veya (-) yüklü atom veya atom gruplarına denir. Çözeltideki hidrojen iyonları bakır elektrot üzerinde, sülfat iyonları ise çinko elektrot üzerinde toplanırlar.

Böylece bakırın (+) yükle ve çinkonun (-) yükle yüklenmesine sebep olurlar. Böylece pillerdeki (-) ve (+) kutuplar meydana gelir. Çinko üzerindeki bu (-) yükler, iletken ve ampul üzerinden geçerek (+) yüklü bakır elektrota doğru akarlar. Elektronların bu akışı sırasında ampul yanar.

Volta pili çok çabuk biter. Kullanışlı olmadığı için en çok kuru piller kullanılır.

B. AKÜMÜLATÖRLER

Uzun süre elektrik akımı elde etmek için pil yerine akümülatör (akü) denilen cihazlar kullanılır.

•     Akümülatörler doldurulurken elektrik enerjisini yasal enerjiye çevirirler. Buna akümülatörün şarjı denir.

•     Boşalırken ise kimyasal enerjiyi tekrar elektrik enerjisine çevirir. Buna da, akümülatörün deşarjı denir.

Akümülatörler sülfürik asit içine yerleştirilen kurşun plakalardan oluşur ve boşaldıklarında tekrar doldurulabilirler. Benzer işleve sahip olan piller ise boşaldıktan sonra bir daha doldurulamazlar.

Boşaldığı zaman doldurulabilen piller de vardır. Ancak bunların yapısı akümülatörlerden farklıdır.

Akümülatörün kullanımında dikkat edilecek bazı hususlar:

1.   Tamamen boşalıncaya kadar kullanılmamalıdır.

2.   Kısa devre edilmemelidir.

3.   Doldurulma sırasında akım, belli bir değerin üzerine çıkarılmamalıdır.

4.   Kutup başlarının paslanması önlenmelidir.

5.   Temiz tutulmalıdır.

• Akümülatörlerin en önemli kullanım yerleri; otomobil, uçak, denizaltı, tren, laboratuar ve telefon santralleri gibi yerlerdir.

C. ALTERNATİF AKIM ve DOĞRU AKIM JENERATÖRLERİ

Herhangi bir basit elektrik devresine akım, pil akümülatörden sağlanır. Pil veya akümülatörün verdiği akım tek yönlüdür. Bu tür akıma doğru akım denir. Şekilde de görüldüğü gibi  bir mıknatısın    kutupları    arasında oluşan manyetik alan içindeki iletken    (bobin)   döndürülecek olursa yönü ve şiddeti değişen bir akım elde edilir. Buna alternatif akım denir. Alternatif akım bir indüksiyon akımıdır. Alternatif akım elde edilen bu cihaza alternatif akım jeneratörü denir.

Doğru akımın (tek yönlü) elde edildiği jeneratöre doğru akım jeneratörü denir.

H. ELEKTRİK ENERJİSİNİN TAŞINMASI ve KULLANILMASI

Evlerimizde kullandığımız elektrik enerjisinin potansiyel farkı (voltaj) 220 V tur. Bu enerjinin üretildiği santraller ile tüketim merkezleri arasındaki uzaklık oldukça fazladır. Elektrik enerjisinin taşınması sırasında enerji kayıpllarının  en  aza düşürülebilmesi  için voltaj  yükseltilir. Transformatörlerle yükseltilen bu voltajın değeri 380000 volt olur. Yüksek voltajdaki elektrik enerjisinin akımı çok küçük olacağı için taşıma hatlarındaki iletkenlerde ısı enerjisi kaybıda en aza indirilmiş olur. Elektrik enerjisi tüketim merkezlerine taşındıktan sonra transformatörlerle kademeli olarak 220 V a düşürülerek evlerimizde kullanılır.

Günlük Hayatta Kullandığımız Bazı Elektrik Cihazları:

Ampul : Elektrik enerjisini ışık enerjisine dönüştüren cihaza elektrik ampulü denir.

Akım geçen flaman ısınarak akkor hale geçerek ışık yayar.

Isıtıcılar: Elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştüren cihaza denir. Elektrik sobası, su ısıtıcısı ve ütü bu tip cihazlardandır.

Sigorta : Elektrik tesislerinde, kaza veya yanlış kullanım sonucu aşırı akım çekilmesi halinde, yangın çıkmasını ve can güvenliğinin tehlikeye girmesini önler.

Zil : Bir elektro mıknatıs ile kontrol edilen tokmak düzenli olarak çana vurdurularak elektrik enerjisi ses (hareket) enerjisine dönüştürülür.

Eektrik Motoru : Elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren cihazlara denir. Manyetik alan içindeki bobine (rotor) akım verilerek manyetik kuvvetin etkisiyle rotorun ve milin dönmesi sağlanır.

Mikrofon : Sesi elektrik enerjisine dönüştüren cihaza denir.

Hoparlör: Elekrik enerjisini sese dönüştüren cihaza denir.

Transistor : Transistörler akım uygulandığında, içinde meydana gelen elektrik alanı, serbest elektronlara sadece bir yönde hareket sağlar. Transistörler elektrik akımını tek yönde geçiren elemanlar olduğu için alternatif akımı doğru akıma dönüştürmede kullanılabilir.

Elektrik devrelerinde istenildiği zaman elektik akım şiddetini yükselten transistorlar de kullanılabilir.

Amplifikatör : Şiddeti zayıf olan elektrik enerjilerini karakterini değiştirmeden yükselten elektronik cihazlara denir. Amplifikatörlerin kendisine verilen akımın şiddetini artırması, sesin elektriksel yöntemlerle yükseltilmesini sağlar.

Radyo : Bir vericiden gönderilen elektromanyetik dalgalar anten ile alınarak elektrik enerjisi olarak radyoya verilir.

Radyoda kuvvetlendirilen bu enerji ses enerjisine dönüştürülür.

Telsizler ve cep telefonları da aynı prensiple çalışırlar.

Televizyon : Verici antenden yayınlanan ses ve görüntünün özelliğini taşıyan elektromanyetik dalgalar televizyon antenleriyle alınarak kuvvetlendirilip ses ve görüntüye dönüştürülür.

Telefon : Bir telefon ahizesinde hem hoparlör, hem de mikrofon bulunur. Mikrofon, konuşmalarımızı alarak karşı tarafa iletilmesini sağlar. Hoparlör ise karşı taraftan gelen konuşmaları duymamızı sağlar.