ELEKTRİK AKIMI NEDİR?

7.SINIF

DERS: 2 

ÜNİTE 6 :ELEKTRİK ENERJİSİ

KONU: ELEKTRİK AKIMI NEDİR?

HATIRLAYALIM (6.sınıf) :    DEVRE ELEMANLARI

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

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

BİLGİ:

Ayrıca bazı yalıtkanlar,bazı durumlarda iletken durumuna geçebilir.Islak tahta ve nemli havanın elektriği iletmesi gibi...

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Elektrik Akımı

Elektrik enerjisi kaynağının uyguladığı elektriksel kuvvet ile negatif yüklerin aynı yönde harekete zorlanmasına elektrik akımı denir.

Elektrik akımının yönü elektrik enerjisi kaynağnın (pil, dinamo, akümülatör, güç kaynağı) pozitif(+) kutbundan, negatif(-) kutbuna doğrudur.

Elektronların (-)  hareket yönü ise negatif (-) kutuptan pozitif (+) kutba doğrudur.

Elektronlar İletkenden Akarken Dirençle Karşılaşır        

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 de bir dirençtir.

Ohm Kanunu Nedir?

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.

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 direnci, iletkenin uzunluğuna, iletkenin cinsine ve kesit alanına(iletkenin inceliğine, kalınlığına) bağlıdır.

Her iletkenin öz direnci farklıdır. Iletken bir maddenin, birim uzunluğunda ve birim kesitindeki parçasının direncine öz direnç adı verilir. 
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
Bir iletkenin direnci, iletkenin cinsine bağlıdır.
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. 

Eşdeğer Direnç (Toplam Direnç)

Tüm dirençlerin yaptığı etkiyi tek başına yapabilen dirence eş değer direnç denir.  Kısaca Reş  şeklinde gösterilir.  

Akım Şiddeti

Bir elektrik devresinin herhangi bir kesitinden bir saniyede geçen yük miktarına, akım şiddeti denir.Akım şiddeti, ampermetre adı verilen aletle ölçülür. Bir devredeki akım şiddeti “I” ya da “i” harfiyle gösterilir. Akım şiddetinin birimi “amper”dir. Amper, "A” şeklinde kısaltılır. 1 amperlik akım oluşması için devrenin herhangi bir noktasından 1 saniyede 1,6 x 10¹⁹ elektron geçmesi gerekir.

1A = 1000 miliamper (mA)

Ampermetre, elektrik devresine seri olarak bağlanır. Ampermetrenin (+) ucu, pilden gelen(+) kutba, (–) ucu pilden gelen (–) kutba bağlanır. 

Böylece devrede  dolanan akım, ampermetrenin içinden geçer. 

                     

Potansiyel Fark (Gerilim)

Bir elektrik devresinde, elektronların hareketini sağlayan etki, üretecin kutupları arasındaki gerilim (voltaj)’dir.Gerilim, üretecin kutupları arasındaki potansiyel fark olarak da adlandırılır. Gerilim (voltaj), V ile gösterilir. Elektrik geriliminin(voltajın) birimi volt’tur.

Elektrik gerilimi (voltaj), voltmetre adı verilen aletle ölçülür. Voltmetrenin üzerindeki ibre, ölçülen gerilimi volt, kilovolt ya da milivolt cinsinden gösterir.   Voltmetredevreye paralel bağlanır. 

                         

Voltmetrenin (+) ucu, üreteçten gelen (+) kutba; (–) ucu, üreteçten gelen (–) kutba bağlanır.
                

       Ampermetre ve voltmetrenin devreye bağlanışı yukarıdaki gibidir.

Doğru Akım:
Bir elektrik devresinde elektrik akımının yönü ve şiddeti aynı ise  bu akıma doğru akım denir.Pil,akümülatör doğru akım kaynaklarıdır. Bir pil 1,5 V gerilime sahiptir. Birkaç pilin bağlanması sonucu oluşan sisteme  batarya (üreteç) adı verilir. Bunlar birden fazla  pilin bağlanması ile oluşur.

Üreteçlerin Seri Bağlanması
Bir pilin (+) kutbunun diğer pilin  (-) kutbuna bağlanmasına seri bağlama denir.
Devrenin potansiyel farkı pillerin potansiyel farklarının toplamına eşittir.      
                                                       V=V1+V2+V3

Veş=1,5+1,5+1,5=  4,5 V

Devredeki pil sayısı artarsa, devreden geçen akım şiddeti artar.Ampulün parlaklığı da artar.
Devredeki pil sayısı ne olursa olsun ampulün ışık verme süresi bir pilin ömrü kadardır.
Seri bağlı pillerden birisi çıkarılırsa, devreden akım geçmez.Ampul ışık vermez.

      Üreteçlerin Paralel Bağlanması

Pillerin (+) ve (-) kutuplarının kendi aralarında birleştirilerek bağlanmasına paralel bağlama denir.

Devrenin potansiyel farkı bir pilin potansiyel farkına eşittir.

                                                                       V=V1=V2=V3

Veş= 1,5 V

Devredeki pillerin sayısının artması ya da azalması devreden geçen akım şiddetini değiştirmez.Ampulün parlaklığı değişmez.

Devredeki pil sayısı arttıkça devrenin çalışma süresi artar.

Devredeki pillerden biri çıkarılırsa ampul aynı parlaklıkta ışık vermeye devam eder.

Dirençlerin Seri Bağlanması:

ÖZETLERSEK:
 İki ya da daha çok direncin uç uca bağlanmasına seri bağlama denir.

                                                      

                                      

     

Seri bağlı dirençlerin toplamı, devrenin  eş değer direncini verir. 

                                           Reş = R1+R2+R3                                                                
Seri bağlı dirençlerden geçen akımlar birbirine eşittir.   

                                              I=I1=I2=I3

Dirençlerin gerilimlerinin toplamı, seri bağlı  direnç sisteminin gerilimini verir.

                                         Vtoplam=V1+V2+V3

Seri bağlı dirençler için Ohm bağıntısından   V = I.R   yazılabilir.

Dirençlerin Paralel Bağlanması:

    

      ÖZETLERSEK 

      Dirençlerin karşılıklı uçlarının birbirine bağlanmasıyla  oluşan sisteme, paralel bağlanma denir. 

                                                                  

                                                                  
                                              








Paralel bağlı dirençlerin terslerinin toplamı, eş değer direncin tersine eşittir.
                                                                      


Paralel bağlı dirençlerin eş değeri, her bir direnç değerinden küçüktür.

Eşdeğer Direnç formülü (Sadece paralel bağlı iki direnç varsa kullanılır.)  

Paralel kollardan geçen akımların toplamı, ana koldan geçen akıma eşittir.
                      
                                                        I= I1+I2+I3

Paralel bağlı dirençlerin uçları arasındaki gerilim (voltaj), birbirine eşittir.
                                            
                                                      V=V1=V2=V3                                                                                                             

Kısa Devre Nedir?

İletken telin direnci, ampulün direncine göre çok azdır. Bu yüzden akım ampul yerine iletken telden geçer ve ampul söner. Bu tür bağlantıya kısa devre denir.  

                                      

                                           

K anahtarı kapatılırsa ,akım direnç olmayan yolu izler ve ampul söner.

Ev ve iş yerlerinde elektrikli aletlerin kablolarının birbirine değmesi kısa devreye sebep  olur. Bu olay yangın ve elektrik çarpması gibi tehlikeli sonuçlar doğurabilir. Dolayısıyla elektrikli aletler kullanılırken, kablolarının sıyrık olmamasına dikkat edilmelidir.

Kısa devre, devredeki toplam direnci düşürdüğü için, ana koldan geçen akım artar. Bu da sigortanın atmasına sebep olur.
Sigorta Nedir?

Devreden aşırı derecede akım geçtiğinde  aşırı ısınmaya sebep olur. Yangın çıkabilir. Bu tür tehlikelerden korunmak için elektrik  devrelerinde sigorta kullanılır. 
Sigorta, elektrik devrelerine seri bağlanır. Devreden aşırı elektrik geçince sigorta ısınır ve devreyi keser, böylece yangın gibi tehlikeler önlenmiş olur.
Eğer evdeki elektrik tesisatına çok sayıda araç bağlanırsa, sigortadan geçen akım yükselir. Bu da sigortanın ısınıp kısa sürede atmasına sebep olur. Bu yüzden aynı anda çok sayıda elektrikli araç çalıştırılmamalıdır.

Evimizdeki Elektrikli Araçlar Birbirine  Nasıl Bağlıdır?

Günlük yaşamda ev ve iş yerlerinde kullandığımız araçlar, birbirine paralel bağlı devreler şeklinde çalışır. Böylece, bir aracın açılıp kapanması diğer araçları etkilemez. Ayrıca bütün araçlar paralel bağlı olduğu için  hepsinin uçlarında aynı elektrik gerilimi (voltaj)  bulunur.
 İNCELEME:  

Düzeltme: 2. şekildeki direnç 60 ohm 

İNCELEME: Aşağıdaki devrede dirençler özdeş ve 2 ohm'dur. 

1-Devrenin potansiyel farkı 6 V ise IT,I1,I2 ve I3 kaç amperdir? 

2-Paralel kollardaki potansiyel fark kaç volt olur?

Öncelikle eşdeğer direnç bulunmalıdır.

R1,R2 ve R3 dirençleri paralel bağlıdır.

   

               formülünden;

            Reşd.=2/3 ohm bulunur.

  

Ohm yasası formülünden ana koldaki akım şiddeti bulunur.

                    IT=V/R=6/Reşd.=6.3/2=18/2= 9 Amper

                      Ana koldaki akım şiddeti;

                              IT=9 Amper

 Devredeki dirençler özdeş olduğu için;

 Ana koldaki 9 Amperlik akımın 1/3'i paralel kollardan eşit olarak geçer.

                             I1=I2=I3=9/3=3Amper

Paralel kollardaki akım şiddetlerinin toplamı ana koldaki akımı vermelidir. 

                 IT=I1+I2+I3         IT=3+3+3=9 Amper

Dirençler paralel bağlı olduğundan potansiyel farklar ;

                                 VT=V1=V2=V3 olmalıdır 

1. 2. ve 3.kollarda 3'er amperlik akım ve 2 ohm'luk direnç olduğuna göre;

               V1=I.R= 3.2= 6Volt ,  V2=6Volt ve V3=6Volt
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
AYNI DİRENÇLER SERİ BAĞLI OLSAYDI...
DEVRENİN EŞDEĞER DİRENCİ ARTARDI... (Dirençleri ampul olarak düşünürsek)
BU DURUMDA AMPULLER DAHA SÖNÜK YANARDI...
DAHA SÖNÜK YANDIĞI İÇİN DAHA UZUN SÜRE IŞIK VERİRLERDİ....
İNCELEYELİM...

İNCELEME: Aşağıdaki devrede dirençler özdeş ve 2 ohm'dur. 

1-Devrenin potansiyel farkı 6 V ise IT,I1,I2 ve I3 kaç amperdir? 

2-Seri bağlı dirençlerdeki potansiyel fark kaç volt olur?
Seri bağlı devrede dirençler üzerindeki potansiyel farkların toplamı 6 V olacaktır.
Öncelikle eşdeğer direnç bulunmalıdır.

R1,R2 ve R3 dirençleri seri bağlıdır.
  Reşd.=R1+R2+R3 formülünden;
   Reşd=2+2+2=6 Ohm olur. 
Ohm yasası formülünden devrenin akım şiddeti bulunur.

                    IT=V/R=6/Reşd.=6/6=1 Amper

                             IT=1 Amper

Ana koldaki 1 Amperlik akım bütün dirençlerden (özdeş olduğu için) eşit olarak geçer.

                 IT= I1=I2=I3=1 Amper

Yine ohm yasası ile dirençlerdeki potansiyel farklar bulunur.

 1.Direnç    V1=I.R= 1.2= 2Volt 
 2.Direnç    V2=I.R=1.2= 2Volt 
 3.Direnç    V3=I.R=1.2= 2Volt 
Dirençler seri bağlı olduğundan potansiyel farklar ;  
                    VT=V1+V2+V3 
Dirençlerin  toplamı devrenin potansiyel farkına eşit olmalıdır.

                   VT=V1+V2+V3= 2+2+2= 6Volt