Eski uygarlıklarda şimşek ve gök gürültüsünün, Tanrıların kızması anlamına geldiğine inamlırdı. Oysa bugün, şimşeğin güçlü bir elektrik akımı olduğunu ve havadan geçerken gök gürültüsünü oluşturduğunu biliyoruz.
Çağdaş insan elektrik üretmeyi ve bunu kullanmayı bilmektedir. Elektrik artık günlük yaşantıdaki en önemli enerji biçimlerinden biri haline gelmiştir. Elektrik olmasaydı evlerimizde, caddelerimizde ışığımız,televizyonumuz, telefonumuz olmazdı; ulaşım çok sınırlı olur ve endüstri de hemen hemen yok denecek kadar sınırlı olurdu. Elektrik ilk kez 2500 yıl kadar önce Thales adında bir Yunanlı tarafından bulunmuştur. Thales, kehribar adındaki sarı bir maddenin, yünlü bir kumaş parçasına sürtüldüğü zaman toz, yaprak gibi kuru, hafif nesneleri kendine çektiğini farketti. Elektrik diye bir şeyin varlığını bilmediği için de bu garip olayı açıklayamadı.
Bundan 2500 yıl kadar sonra, 1570′de, William Gilbert adındaki bir ingiliz bilim adamı bazı başka maddelerin de aynı özelliği taşıdığını gösterdi. Bu olayı tanımlamak için Yunanca kehribar demek olan “elektren” sözcüğünden ürettiği elektrik sözcüğünü kullandı.
Elektrik yükleri: Gerek Yunanlı Thales, gerekse ingiliz bilim adamı Gilbert’in buldukları “statik elektrik” idi. Cam bir çubuğu bir parça ipekli beze sürterseniz bunun küçük, kuru kağıt parçalarını çektiğini göreceksiniz. Plastik bir tarakla saçınızı tararken de tarak küçük, kuru kağıt parçalarını çeker. Burada cam çubuk da, tarak da elektrikle vüklerımiştir Statik elektriği anlamak için ilk önce atomun yapısını anlamak gerekir.
Bütün maddeler atomlardan oluşur. Atomun kendisi de küçücük taneciklerden oluşan çok küçük bir parçadır. Her atomun tam ortasında bir çekirdek ve bunun çevresinde birkaç elektron vardır. Bu elektronlar çekirdeğin çevresinde, tıpkı gezegenlerin Güneşin çevresinde döndüğü gibi yörüngeler halinde dönerler. Bilim adamları elektronlarda çok küçük bir elektrik yükü olduğunu saptarruslardır. Bir atomun çekirdeği iki değişik tanecikten oluşur. Bunlara nötron ve proton adı verilir. Protonda da elektrik yükü vardır.
Bilim adamları, elektronla protonun taşıdığı elektrik yüklerinin değişik olduğunu saptamışlardır. Elektron negatif, proton ise pozitif elektrikle yüklüdür. Bu elektrik yükleri çok küçük olmakla beraber, bunların birçoklarının bir araya gelip birleşmesiyle çok güçlü elektrik yükleri ortaya çıkar. Bütün bunlar, cam gibi maddelerin ipekli kumaşla sürtüldüğü zaman elektrikle yüklenmesinin nedenini açıklar. Olağan koşullar altında bir cam parçasında eşit sayıda elektron ve proton vardır Bu nedenle negatif ve pozitif elektrik yükler, birbirini dengeleyerek etkisiz hale getirir. Cama bir ipekli kumaş sürtünce, kumaş camdaki elektronlardan bir bölümünü kendine çeker. Böylece camdaki proton sayısı, elektron sayısından fazla olur. Yani pozitif yük, negatif yükden fazladır.
Camdaki pozitif elektrik yükü, fazla protonların yüklerinin toplamına eşittir. Pozitif ve negatif olmak üzere iki ayrı çeşit elektrik yükü olduğu, ilk kez 1733 yılında Charles Dufay adında bir Fransız bilim adamı tarafından bulunmuştur. Iki tane şişirilmiş balona bir yün parçasını sürtüp, balonları birbirine yaklaştırınca bunların birbirinden ayrılmaya çalışacakları görülür. Iki naylon parçasını bir kağıt yaprağı üzerine sürtüp birbirine yaklaştırınca bunlar da birbirinden uzaklaşır. Yukardaki balonlardan birinin yanına naylonlardan biri getirilirse bu kez navlonun balona yapıştığı görülür.
Çünkü balonlar yünlü kumaştan elektron alarak negatif yük kazanmıştır.Naylon kumaşlar,kağıt parçasına elektron vererek pozitif yüklü hale gelmiştir. Bu deney elektriğin en önemli yasalarından birini ortaya koyar. Bu yasaya göreaynı elektrik yükleri birbirini iter, karşıt yükler birbirini çeker. iki balondaki negatifyük birbirini itmeye çalışmıştır. Aynı şekilde iki naylon parçasındaki pozitif yük de birbirini itmiştir. Karşıt yüklerle yüklü olan balonla naylon ise birbirini çekmiştir. Bu yasanın önemi, elektrik akımı ve bunun üretilmesi konularında ortaya çıkar. Statik sözcüğü durgun anlamına gelir. Bir cismin içinde durgun durumda olan elektrik yüklerine statik elektrik denir. Bu yükleri harekete getirince, elektrik akımı elde edilir.
Elektrik akımı nedir? : Atomun yapısı, elektrik akımının oluşmasında çok büyük bir rol oynar. Bazı maddelerde, en dış yörüngedeki elektronlar çok gevşek durumdadır. Bunlar yörüngelerinden kolaylıkla kurtulabilirler. Bu nedenle de bunlara serbest elektron adı verilir. Çok sayıda serbest elektronu olan maddelere iletken maddeler denir. Negatif elektrik yüklü bir cisim; iletken bir madde aracılığıyla pozitif elektrik yüklü bir cisme bağlanırsa, negatif yüklü maddeden pozitif yüklü maddeye bir elektron akımı başlar. Bu elektron akımına elektrik akımı adı verilir. Elektronların bir iletkenden geçmesini sağlamak için bir itici güç gereklidir. Ornek olarak, ipek parçasını sürdüğümüz cam çubuğu ele alalım. Burada cam; serbest elektronlarından bir bölümünü vererek pozitif yüklü hale gelmiştir.ipek kumaş ise, bu fazla elektronları alarak negatif yük kazanmıştır. Bu iki yük arasındaki farka gerilim (potansiyel) farkı denir. işte itici güç budur. Şimdi, telgibi bir iletken aracılığıyla, cam ve ipeği birbirine bağlayacak olursak elektronlar bu telden geri akmaya başlar ve aradaki yük farkı kaybolur. Böylece gerilim farkı ya da itici güç de yok olmuş olur.
Bir iletkenin iki ucu arasındaki gerilim farkı ölçülebilir. Gerilim farkının bir adı da voltajdır. Bunu ölçmekte kullanılan birim volttur. Bu sözcükler Alessandro Volta adlı İtalyan bilim adamının adından türetilmiştir. Volta, gerilim farkı oluşturmanın daha kolay bir yolunu bulmuştur.
Gerilim yükseldikçe, bir iletkenden geçen elektrik akımı da artar. Gerilimle elektrik akımı arasındaki bu ilişkiyi ilk kez 1827 yılında Georg Ohm adındaki Alman bilim adamı buldu. Ohm, belirli bir iletken teldeki gerilim iki katına çıkarıldığı zaman, akımın da iki katına çıktığını, yarıya iridirildiği zaman akımın da yarıya indiğini saptadı. Elektrik akımının ölçüldüğü birime amper adı verilir. Bu birim, belli bir noktadan bir saniyede geçen elektrik akımını ölçer.
Bazı maddeler elektrik akımını daha kolay geçirir. Örneğin metallerin çoğu iyi iletkendir. Öte yandan kauçuk, kuru odun gibi bazı maddelerin serbest elektronu az olduğundan, bunlar ya çok az akım geçirirler ya da hiç geçirmezler. Bu tür maddelere yalıtkan (izolatör) adı verilir.
Henry Cavendish adındaki bir ingiliz bilim adamı bütün maddelerin elektron akımına karşı direnç gösterdiğini ileri sürdü. Bu bilim adamina göre iyi iletkenler akıma kötü iletkenlerden çok daha az direnç gösterivorlardı. iletkenlerin alçak, kötü iletkenlerin de yüksek dirençli olduğu sövlerıebilir.
Georg Ohm dirençle elektrik akımı arasında da bir ilişki olduğunu buldu. iki kat dirençli bir tel kullanıldığında elektrik akımının yarıya ineceğini, yarı dirençte tel kullanıldığında da akımın iki katına çıkacağını gösterdi. Ohm’un bu iki bulgusunun sonucu olarak en ünlü elektrik yasası ortaya çıktı. Ohm yasası adını alan bu yasaya göre, bir iletkendeki akım, bu iletkenin gerilimiyle orantılı ve direnciyle ters orantılıdır. Bu yasa aşağıdaki formülle de belirtilebilir:gerilim —–=akım direnç Direncin birimi ohm, Georg Ohrnun adından alınmıştır. Ohm yasası birimler halinde şöyle yazılır. volt –o-h-m– = amper
Elektrik devreleri: Bir elektrik akımının oluşması için, bir iletkenin iki ucu arasında bir gerilim farkı olmalıdır. Yani bir akımın gidebileceği bir yer olmalıdır. çoğu kez elektrik akımı bir elektrik kaynağından (örneğin bir pilden) çıkar, bir iletkenden geçer ve tekrar kaynağına döner. Bu durumda elektrik akımının kapalı bir devrede dolaştığı söylenir. Örneğin, basit bir elektrik feneri kapatıldığı zaman hiç bir şev olmaz: devre açıktır. Fener açıldığı zaman devre tamamlanır. Elektrik akımı pilden çıkar, ampulden geçer ve tekrar pile döner.
Evlerdeki elektrik düğmeleri de aynı şekilde çalışır. Düğmeye basılınca devre tamamlanır. Böylece, elektrik akımının ampulden geçmesi sağlanır. Düğme kapatıldığı zaman devre açılır ve ampulden akım geçmez.
Bir devreden geçen elektrik akımı, ısı ya da ışığa çevrilerek kullanılabilir. Örneğin feneri açınca ampul ışık verir. Bir elektrik sobasını yakınca soba kızarır ve ısı verir.
Bunların nasıl olduğunu anlamak için tekrar atomun yapısına dönmek gerekir. Bir iletkenden elektrik akımı geçtiği zaman serbest elektronlar sürekli olarak iletkenin atomlarına çarpar. Maddeler birbirine çarpınca ısı oluşur. Akım yeteri kadar güçlüyse, oluşan ısı iletkeni kızartacak derecede büyük olur.
Bir fenerin ampulünde çok ince bir tel vardır. Bu tel çok çabuk ısınır. Bu ince telden elektrik akımı geçince çok ısı oluşur ve tel önce kıpkırmızı, sonra da bembeyaz olur ve dışarı parlak bir ışık verir. Böylece elektrik enerjisi metalden geçerek iki değişik çeşit enerjiye yani ısı ve ışığa dönüşür. Elektriğin kaynakları: insanoğlu eski Yunanlılar devrinden beri elektriği tanımaktadır. Fakat düzenli bir elektrik akımı sağlanması ancak 200 yıl önce gerçekleşmiştir. Bu dönemde, bilim adamları oldukça yüksek statik elektrik yükleri oluşturabiliyorlardı. Bunu, birbirine sürtülen cisimlerin oluşturduğu elektriği toplamak suretiyle elde ediyorlardı. Hatta bu elektriği depo etmeyi de başarıyorlardı. Bu sıralarda Leyden kavanozu adı verilen bir buluş çok yaygınlaşmıştı.Bu, üzeri metalle kaplı, camdan bir kavanozdu. Kavanozun ağızındaki bir mantardan da metal bir çubuk çıkıyordu. Bu çubuğa güçlü bir elektrik akımı verilebiliyor ve çubuk bu akımı tutuyordu. Yanına bir iletken getirilince çubuktan. tıpkı şimşek gibi. kıvılcım halinde bir elektrik akımı boşalıyordu. Fakat bu kavanoz sürekli bir elektrik kaynağı değildi. Sadece statik elektriği depo ediyordu.
Luigi Galvani adında bir italyan bilim adamı da, elektriğin kaslar üzerindeki etkisiyle ilgilendi. Galvani elektriğin, yeni ölmüş bir kurbağanın bacak kasları nda bir seğirme oluşturduğunu buldu. Ayrıca, şimşekli bir fırtına sırasında havada elektrik bulunduğunu dafarketti. Bunun üzerine Galvani, kurbağanın kaslarının, bir Leyden kavanozunun yakınında olduğu gibi, şimşek çakınca da seğirip seğirmiyeceğini merak etmeye başladı. Kurbağa bacaklarını pirinçten yapılma çengellere astı, penceresinin önüne demir levhalar üzerine yerleştirdi ve şimşek çakmasını beklerneve başladı. Galvani kurbağa bacaklarının, şimşek çakmadan bile seğirmeye başladığını gördü. Demek ki çevrede elektrik vardı.
Galvani bu elektriğin, kurbağanın kaslarının pirinç ve demirle temasından ileri geldiğini sandı ve bu görüşde yıllarca direndi. Oysa vanıhvordu. Çünkü elektrik kurbağanın bacağından değil, metallerderı geliyordu. Bir diğer italyan bilim adamı, Alessandro Volta, gerçeği anladı ve Galvani’nin yanıldığını kanıtladı. Volta, değişik herhangi iki metal yanyana konduğu zaman, aralarındaki gerilim farkının elektrik oluşturduğunu buldu. Bu iki metal bir telle birbirine bağlandığı zaman elektrik akımı ortaya çıkıyordu. Böylece sürekli bir elektrik akımı kaynağı bulunmuştu.
Volta, tuzlu suya batırılmış gümüş, çinko ve kartondan yapılma yuvarlak, yassı levhaları üstüste dizdi. Yukardan aşağı bir gümüş, bir çinko, bir karton, tekrar bir gümüş, bir çinko,bir karton vb. sıraladı. Sonra bir tel aracılığıyla en alttaki gümüş levhayı en üstteki çinko levhavla birleştirdi ve bu telden sürekli bir elektrik akımı geçtiğini gördü. Volta dizisi adı verilen bu buluş, modern pillerin ilk örneğidir.
Elektroliz: Elektrik biliminin en önemli dallarından biri, bir sıvı.dan elektrik akımı geçirildiği zaman meydana gelen olaylarla ilgilidir. Iletken bir sıvının içine biri pozitif, biri negatif iki elektrod korıduğu zaman çoğu kez bu sıvının içinde bir takım kimyasal değişiki ikler olur. Elektrodlar. bir pilin iki kutbuna bağlanmış basit birer telolabilir. Bunların içine batmldığı su da hafifçe asitlidir. Bu şekilde bir elektrik devresi tamamlandıktan sonra elektrik akımı, her iki elektrodun çevresinde kimyasal değişiklikler oluşturur. Su, kendini oluşturan elementlere, yani oksijen ve hidrojene ayrılır. Pozitif elektrodun, yani anodun çevresinden suyun yüzeyine oksijen kabarcıkları, negatif elektrodun, yani katodun çevresinden ise hidrojen kabarcıkları çıkmaya başlar. iletken bir sıvının bu şekilde elektrik akımıyla kendini oluşturan elementlere ayrılmasına elektroliz, ayrılan sıvıva da elektrolit denir.
Bu tür kimyasal değişiklikler hemen hemen bütün iletken sıvılarda elde edilebilir. Yalnız, hem metal, hem sıvı olan cıva bu kurala uymaz. Ayrıca elektrodlar su yerine yağın içine konursa, yağ elektrik akımını geçirmediği için hiç bir şey olmaz.
Elektrolizin, elektrodların çevresinde oluşturduğu maddeler her zaman kabarcıklar şeklinde çıkmayabilir.Çünkü elektrolidi oluşturan elementlerher zaman gaz değildir. Örneğin elektrolit erimiş sodyum hidroksit olursa katodun çevresinde yavaş yavaş sodyum metali oluşur. Metalleri bu şekilde bileşimlerinden elde etmek endüstride çok kullanılan bir yöntemdir. Madenierde doğal olarak bulunan metaller bu yöntemle çok saf bir biçimde elde edilebilir. Elektrolizin, metal elde etmekten başka daha büyük yararları da vardır. Büyük çapta metal kaplamacılıkta da kullanılır. Burada, üzeri kaplanacak olan cisim bir elektrolitin içine katod olarak batırılır. Bir süre sonra cisrnirr üzerinde istenen metalden bir tabaka oluşur.
Burada anod, kaplama olarak kullanılacak metalden oluşur. Elektrik akımı geçince, bu metal elektrolidin içinde erir ve katodun üzerinde bir kat oluşturur.
Elektrik ve hareket: Pil, sürekli bir elektrik kaynağı olmakla beraber ancak alçak gerilimli bir akım oluşturur. Günümüzde kentleri aydınlatmak, ısıtmak ve fabrikaları çalıştırmak için çok fazla elektriğe gerek vardır. Pilden milyonlarca kez daha güçlü bir elektrik kaynağı gereklidir. Bu amaç için üreteç (jeneratör) adı verilen makineler kullanılır. Bunlar, birçok başka enerjiyi elektrik enerjisine çevirir. Özellikle hareket enerjisinin elektriğe çevrilmesi önemlidir.
Hareket eden bir cismin nasıl elektrik oluşturduğunuarılarnak için Galvani ve Volta’dan kısa bir süre sonra ortaya çıkan veelektrikle mıknatıs arasında çok yakın bir ilişki olduğunu bulan bilim adamlarına bir göz atmak gerekir. Bu tarihlerde bilim adamları, havada asılı duran mıknatıslandırılmış bir metal çubuğun kuzey-güney yönünü gösterir biçimde döndüğünü, yani pusu la görevi gördüğünü biliyorlardı. Ayrıca bu pusulanın yanına getirilen demir gibi mıknatıslı bir metalin pusulayı etkilediğini ve ibreyi döndürdüğünü de biliyorlardı. Yani bu demir parçası bir hareket oluşturuyordu. Oysa çinko ya da bakırdan yapılmış bir tel pusulayı oynatmıyordu.
1819 yılında, Danimarkalı bilim adamı Hans Oersted bakır bir telden elektrik akımı geçirildiği zaman bu telin mıknatıslandığını ve yakınındaki bir pusulanın iğnesini hareket ettirdiğini buldu. Bir yıl sonra Ampere ve Arago adındaki iki Fransız bilim adamı, içinden elektrik akımı geçen bobin biçiminde sarılmış bir telin daha da güçlü bir mıknatıs görevi gördüğünü buldular.
Mıknatısla elektriğin ortak bir yönü olduğu böylece anlaşıldı. Her ikisi de uzaktan etkili olan, gözle görülmeyen bir güce sahipti ve nesneleri, dokunmaksızın harekete getirebiliyorlardı. Bu güçler Ingiliz bilim adamı Michael Faraday’ın da ilgisini çekti. Faraday, elektrik akımı geçen tellerden va mıknatıslardan gözle görünmeyen kuvvet çizgileri yayıldığını düşünüyordu. Bu kuvvet çizgilerinin, kuvvet çizgisi vavımlavan diğer nesneleri çekme ya da itme suretiyle hareket ettirme gücü vardı. Elektrikde böyle bir güç olduğuna göre bunu yararlı işlerde kullanma olanağı da bulunabilirdi. Ya da, hareket eden nesnelerin mıknatıslı kuvvet çizgileri yayımlaması sağlanırsa, elektrik elde edilmiş olurdu.
En basit elektrik motoru, bir mıknatısın iki kutbu arasına konmuş bobin biçiminde bir telden oluşur. (Bir mıknatısın kuzey ve güneyolmak üzere iki kutbu vardır). Bobinden elektrik akımı geçince bobin mıknatısIanır. Benzer kutuplar birbirini iter, karşıt kutuplar ise çeker. Böylece, mıknatıslı bobin, kuzey kutbu, mıknatısın güney kutbuyla bir hizaya gele ne kadar döner. Bu noktada elektrik akımı tersine döner ve bobinin kutupları da değişir. Kuzey kutup günev, güney kutup da kuzeyolur. Bobin, birbirini çeken karşıt kutuplar yönünde tekrar döner. Elektrik akımı bir saniyede birkaç kez değiştirilirse bobin hızla dönmeye başlar.
Faraday bu buluşla yetinmedi.
Aynı süreçin tersine çevrilebileceğini düşündü. Bir bobinin içinde bir mıknatıs ileri geri hareket ettirildiği zaman bobindeki tellerde elektrik akımı oluştuğunu saptadı. Bu yeni buluş, mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülebileceği anlamına geliyordu.
Bu, çok önemli bir buluştu. Bugün elektrik enerjisinin hemen hemen tümü, elektrik üreteçlerindeki bobinlerde elektrik akımı oluşturmak suretiyle elde edilmektedir. Bobinlerin dönmesi akan su, kömürlü ya da mazotlu buhar makineleri ya da atom enerjisi aracılığıyla sağlanabilir. leneratörler olmasaydı, elektrik ihtiyacımızın karşılanması pillere kalacaktı.
Bir pilin kutuplarına iletken bir tel bağlandığında, negatif kutuptan pozitif kutba doğru bir elektron akımı başlar. Bu tek yönlü elektrik akımına doğru akım denir. Elektrik kaynakları: Santrallerden evlere gelen elektrik akımına dalgalı akım ya da alternatif akım denir. Dalgalı akımın akış yönü saniyede 120 kez değişir. 60 kez santral yönünde, 60 kez bunun tersi yönde akar. Dalgalı akım elde etmek, doğru akım elde etmekten daha kolaydır. Dalgalı akımın evlere kolaylıkla verilebilmesinin bir nedeni de geriliminin transformatör adlı bir araç aracılığıyla değiştirilebilmesidir.
Santrallerde büyük miktarlarda elektrik enerjisi üretilir. Bu enerjinin evlere, dükkanlara, fabrikalara gönderilmesi gerekir. Elektriğin uzaklara “ulaştırılması” için çok yüksek gerilime gerek vardır. Fakat yüksek gerilim çok tehlikeli olduğu için, kullanılacağı yere varan elektriğin geriliminin düşürülmesi gerekir.
Yüksek gerilim transformatörler aracılığıyla düşürülür. Transformatör de Michael Faraday’ın bir buluşudur. iki sargıdan oluşur. Bu sargılardan birindeki tel sayısı diğerine oranla çok daha fazladır. Sargıların birinden geçirilen dalgalı akım hareket halinde mıknatıslı kuvvet çizgileri oluşturur. Bu çizgiler de diğer sargıda elektrik akımı oluşturur.
Örneğin A sargısına, B sargısındakinin yarısı kadar tel dolanmış olsun.
Bu durumda A sargısında oluşan gerilim, B sargısındakinin yarısı kadardır. Böylelikle gerilim düşürülmüş olur. Dolayısıyle elektrik akımında da bir artma olur. Santrallerde elde edilen elektrik enerjisinin gerilimi, transformatörler sayesinde yüz binlerce volttan, evlerde kullanılmak üzere 220 volta indirilir. Bütün evlerde elektrik devreleri vardır. Her eve giren elektrik, kullanılan miktarı ölçen bir sayaçtan geçer. Bu şekilde herkes kullandığı elektriğin parasını ödeme olanağını bulur. Elektrik akımı aynı zamanda bir sigorta kutusundan da geçer. Bu da, evdeki elektrikli aletlerin gereğinden fazla akım çekmesini önler.
Fazla akım geçtiği zaman sigortanın içindeki bir telısınır, erir ve böylece bir “düğme” görevi görerek devreyi böylece bir düğme görevi görerek devreyi açar. Elektrikli bir aleti kullanmak için bunu prize takıp, bir düğme açarak devreyi tamamlamak yeterlidir. Modern yaşantıda, elektrik enerjisi vazgeçilmez bir gereksinme haline gelmiştir. Prize takılı olan bir elektrikli aletle oynamak çok tehlikelidir. içinden akım geçen bir tele dokunulursa vücuttan elektrik akımı geçebilir. Buna elektrik çarpması denir ve öldürücü olabilir.
Nisan 14th, 2009 18:40
bu site çok güzel olmuş aradıgım herşeyi bu sitede buldum
Mart 14th, 2010 18:33
tesekkurler bilgiler için
Mart 27th, 2010 20:03
rica ederim yararlı olabildiysek…