YAŞAMIMIZDAKİ ELEKTRİK

6.SINIF
DERS 1
ÜNİTE 7: ELEKTRİK İLETİMİ
KONU:  HANGİ MADDELER ELEKTRİK ENERJİSİNİ İLETİR
               YALITKANLAR -İLETKENLER-DİRENÇ-OHM YASASI
Elektrik devrelerinde  kullanacağımız devre elemanlarının sembolleri ve basit bir elektrik devresi (açık ve kapalı devre) aşağıda gösterilmiştir.

Açık devrede  anahtar açıktır ve ampul ışık vermez.
       Kapalı devrede ise anahtar kapalıdır ve ampul ışık verir.

İletken ve Yalıtkan Maddeler
İçinden elektronların geçişine izin veren maddelere iletken denir. Bütün metaller iyi iletkendir. Bakır ve alüminyum iletken olarak en çok kullanılan metallerdendir. 
İletkenlik özelliği en iyi olan metal gümüştür. Elektrik iletkeni olarak daha çok bakır  kullanılır.Bunun sebebi bakırın hem iyi bir iletken olması, hem de doğada bol bulunmasıdır.
Metallerin İletkenlik Sıralaması:
Gümüş>Bakır>Altın>Alüminyum>Çelik>Nikel-Krom

BASİT ELEKTRİK DEVRESi

İçinden elektron geçişine izin vermeyen maddelere yalıtkan denir. Tahta, porselen cam, plâstik, hava yalıtkan maddedir.Yalıtkan maddeler üzerlerinde biriken yükleri bir yere aktarmazlar. Bu yüzden iletken tellerin, elektrik kablolarının etrafı plâstikle kaplanır.
                                        

İletkenler                                                        
Bütün metaller                                               
(Gümüş-Bakır-Altın-Civa-Alüminyum)         
İyonik Çözeltiler-Asit-Baz-Tuz çözeltileri (Limonlu su-Tuzlu su-Sirke-Deniz suyu)        
İnsan vücudu                                                    
Toprak                                                                
Musluk suyu                                                      
Kurşun kalem içi                                              
Nemli hava                                                         
Yalıtkanlar 
Plastik-Mika-Kauçuk
Porselen-Seramik-Cam 
Moleküler Çözeltiler(Şekerli su-Alkollü su-Kolonya)
Saf su-Yağmur suyu
Ebonit 
Tahta
Alkol
Hava
BİLGİ:

Ayrıca bazı yalıtkanlar, bazı durumlarda iletken durumuna geçebilir. Islak tahta ve nemli havanın elektriği iletmesi gibi...
Bazı maddeler elektronların bir kısmının geçmesine izin verir. Böyle maddelere zayıf iletken denir. İnsan vücudu, toprak, su, zayıf iletkendir.

Bazı maddeler, çok düşük sıcaklıklarda (–150°C gibi) içinden elektron geçişine hemen hemen hiç engel olmaz. Böyle maddelere süper iletken denir.
Bazı maddeler, bazı durumlarda elektron geçişine izin verir, bazı durumlarda izin vermez. Böyle maddelere yarı iletken denir. Silisyum, germanyum, yarı iletken maddelerdir. Yarı iletken maddeler çoğunlukla elektronik devrelerde kullanılır.

İletken Üzerinde Yük Dağılımı Nasıldır?
İletkenler sürtünme ya da diğer yöntemlerle durgun elektrikle yüklenebilir. Fakat elektronlar birbirini ittiği için fazla yükler metallerin içinde durmadan akıp giderler. Eğer metal bir cisim plastik bir eldivenle tutulup yalıtkan bir cisme  sürtülürse elektrikle yüklenir. Benzer yükler birbirini ittiğinden dolayı bir iletken üzerindeki yükler, iletkenin en dış yüzeyinde bulunur, içinde bulunmaz. İletkenler üzerindeki yükler, birbirini en uzak mesafeye kadar ittiği için, yükler sivri uçlarda birikir. Bu nedenle, yıldırım sırasında elektrik yükü boşalması yeryüzündeki yüksek ve sivri uçlu yerlere olur.

Elektrik Akımı Görülemez Fakat Etkilerinden Gözlenip Ölçülebilir

Bir devrede elektrik akımının varlığını, etkileriyle anlayabiliriz.Elektrik akımının ısı, ışık, mıknatıslık, elektroliz gibi değişik etkileri vardır. Elektrik sobası, tost makinesi, ütü, su ısıtıcısı elektriğin ısı etkisiyle çalışır. Elektrik ampulü, elektriğin hem ısı hem de ışık etkisini gösterir. Kapı zilleri, elektrik motorları, hoparlörler elektriğin mıknatıslık etkisiyle çalışır.

Elektroliz, elektrikle kaplamacılık, elektriğin kimyasal etkisine örnek olarak verilebilir. Bir elektrik devresinde yanmakta olan ampulün parlaklığı, içinden geçen elektron sayısına göre değişir. Elektron sayısı arttıkça, ampulün parlaklığı da artar.
Ohm Kanunu Nedir?

Bir iletkenin uçları arasındaki gerilimin (voltajın) iletkenin içinden geçen akıma oranı daima sabittir. Bu sabit değer o iletkenin direncine eşittir.Direnç aşağıdaki bağıntı ile ifade edilir.

Gerilim (voltaj) V ile ve akım I  ile gösterilirse, direnç şu şekilde ifade edilir;                                                

                                                                                        

                                                   
Bir iletkenin uçları arasındaki voltajla iletkenden geçen akım arasındaki ilişkiyi ilk keşfeden, Alman Fizikçi George Simon Ohm’dur. Bu yüzden direnç birimi, Ohm olarak adlandırılmıştır. Aynı zamanda direnç bağıntısı, ohm kanunu olarak bilinir.

Elektronlar İletkenden Akarken Dirençle Karşılaşır

Direnç Nedir?

Elektronlar iletken içinde akarken atomlarla çarpışır, engellerle karşılaşır. İletkenin, elektrik akımına gösterdiği bu tepkiye direnç denir. Direnç, hareket eden bir cismin hareketini engelleyen sürtünme kuvvetine benzer. İletkenlerin elektrik akımına gösterdiği direnç, R ile gösterilir.  

Direncin birimi ohm’dur. Ohm kısaca (omega) işareti ile gösterilir.

Ampul Bir Dirençtir

                        

Ampulün basit bir yapısı vardır. Cam balon  içinde bulunan filâman telinin (tungsten) direnci yüksektir. İçinden akım geçince, tel kızarır ve etrafa ışık ve ısı saçar. Ampulün içinde argon yada neon gazı bulunur. Bu gazlar filâman teliyle tepkimeye girmez. Eğer bu gazlar yerine hava olsaydı filâman tel kısa süre içinde yanardı.

Ampulün alt tarafında vidalı bir metal kap ve en dipte de metal uç bulunur. Bu metal kısımlar ampule elektrik giriş çıkışını sağlar. Vidalı metal kap, ampulü duy içinde sıkıca tutar. Oda aydınlatması için kullanılan ampullerin üzerinde genelde iki sayı bulunur. Bunlardan biri ampulün   gerilimini (voltajı), diğeri ampulün gücünü gösterir.

İletkenin Direnci Nelere Bağlıdır?

Bir iletkenin direnci, iletkenin uzunluğuna, iletkenin cinsine ve kesit alanına(iletkenin inceliğine, kalınlığına) bağlıdır.
                            
Bir iletken telin direnci, telin uzunluğu ile doğru orantılıdır.
Telin uzunluğu arttıkça, direnci artar. Bunu, içi çakıl dolu su borusu modeli ile açıklayabiliriz. Içi çakıl dolu su borusunun uzunluğu arttıkça, suyun akış hızının azaldığı görülür.

Bir iletken telin direnci, telin kesit alanı (kalınlığı) ile ters orantılıdır.

Telin kesit alanı (kalınlığı) arttıkça, direnci azalır. Kesit alanı S ile gösterilir. Iletken telin kalınlığı arttıkça, direnç azalır, devrede dolanan akım artar.

Bir iletkenin direnci, iletkenin cinsine bağlıdır.

Bütün iletkenlerin aynı uzunluk ve kalınlıktaki parçalarının direnci farklı farklıdır. Iletken bir maddenin, birim uzunluğunda ve birim kesitindeki parçasının direncine, öz direnç adı verilir. Her iletkenin öz direnci farklıdır.Bazı maddelerin öz dirençlerinin  büyükten küçüğe doğru sıralaması aşağıdaki gibidir.Özdirenci en küçük olan metalin iletkenlği en fazladır.
Metallerin Özdirenç Sıralaması: (İletkenlik sıralamasının tam tersidir.)
Nikel-Krom>Çelik>Alüminyum>Altın>Bakır>Gümüş 

DİKKAT: FORMÜLLERDEN KONUYU KAVRAMAK İÇİN GEREKLİ BİLGİLERİ ELDE EDEBİLİRSİNİZ Solda aranan değer (bu konuda direnç) eşitliğin sağında bulunan değerlerden, paydaki değerle  doğru orantılı, paydadaki değerle ise ters orantılıdır.

                             
                           

Bu bilgi ile yukarıdaki formülden;
                                     R (direnç) ve l (iletkenin uzunluğu) doğru orantılıdır.  
                                     R (direnç) ve S (iletkenin kesiti) ters orantılıdır. 
    
                                          
Ohm Yasası formülünden ise ; 
                                    R (direnç) ve I (akım şiddeti) ters orantılıdır.  
İNCELEME: 

Aşağıdaki görseldeki reostayı inceleyin. Reosta kolu sağa-sola hareket edince ampulün parlaklığı dirence bağlı olarak değişir.  

                 

Reosta kolu sağa doğru çekilince:İletkenin uzunluğu artar, direnç artar.Direnç artınca akım şiddeti azalır.Akım şiddeti azalınca ampul parlaklığı da azalır.
Reosta kolu sola doğru çekilince:İletkenin uzunluğu azalır, direnç de azalır.Direnç azalınca akım şiddeti artar.Akım şiddeti artınca ampul parlaklığı da artar. 

Bir iletkenin direnci, telin uzunluğuyla doğru, kesit alanı ile ters orantılı ve iletkenin cinsine bağlıdır. Metallerde iletkenliği sağlayan esas faktör, atomların çevresinde bulunan serbest elektronlardır. Serbest elektronlar, atomların en dış yörüngelerinde bulunan elektronlardır. Bunlar atom çekirdeğine çok uzakta bulunduğu için, atomlar arasında serbestçe hareket edebilirler.

Reosta kolu 1 yönünde çekilirse, iletkenin uzunluğu artar,direnç artar,akım şiddeti azalır.
Ampulün parlaklığı azalır. 

  Reosta kolu 2 yönünde  çekilirse, iletkenin uzunluğu azalır,direnç azalır,akım şiddeti artar.
Ampulün parlaklığı artar.

SORU ÇÖZELİM:
1- Aşağıdaki maddelerden hangisi elektrik akımını iletmez?      
     a)Tuzlu su  b)Limon suyu  c)İspirto  d)Sıvı deterjan