Elektrik Akımı ve Doğru Akım Devreleri

Bir iletken herhangi bir potansiyel enerji kaynağına bağlı değilse iletkendeki elektronlar gelişigüzel hareket eder.

Bu durumda enerji kazanan elektronlar alçak potansiyel noktasından yüksek potansiyel noktasına doğru hareket ederler.

Belli bir zaman aralığında iletken malzemenin herhangi bir kesitinden geçen elektron sayısına akım şiddeti denir ve coulomb/sn=amper olarak ifade edilir.

İletkenin iç yapısında hareket eden elektronlar ve diğer elektronların ve kararlı atomların etkileşimi elektrik akımının kolay veya zor iletilmesini sağlamaktadır.

Bir iletkenin iki ucu arasında potansiyel farkının akım şiddetine oranı sabittir. Bu sabit orana direnç denir.

Ohm yasası bir iletkenin iki ucu arasındaki potansiyel farkın akım şiddetine oranı sabit olduğunu söyler.

Metallerde direnç sıcaklık arttıkça artar. Her maddenin direncinin sıcaklıkla değişim miktarı birbirinden farklıdır.

Pil gibi devreye elektrik enerjisi sağlayan araçlara verilen genel isimdir. Bir üretecin emk’sı birim yük başına yapılan iştir.

Bir bataryanın iç direnci ihmal edilirse emk’sı ve kutuplardaki potansiyel fark birbirine eşit olur.

Bu durumda bataryanın emk’sından iç direnci çıkarılır. Böylece iç direncin olduğu durumda devreye sağlanan voltaj emk’dan küçük olur.

• Seri bağlantı
• Paralel bağlantı
• Yıldız bağlantı
• Üçgen bağlantı

Dirençlerin bir devrede seri bağlanması durumunda her dirençten geçen akım aynı olur.

Devrede seri bağlanmış dirençlerin toplamı eş değer direncin değerine eşittir.

Bu durumda her birinin potansiyel farkları aynıdır.

Birbirine paralel bağlanmış ve sabit voltaj kaynağına bağlı olan dirençlerin bulunduğu kollardaki akım şiddetinin toplamı devreye sağlanan toplam akıma eşittir.

İletken içerisindeki elektronlara bir potansiyel enerji uygulandığında elektronlar belirli bir doğrultuda hareket eder ve direnç oluşur. Direnç ile birlikte sistemde bir sıcaklık artışı görülür. Yükün bir uçtan diğer uca taşınması iştir.

Birim zamanda yapılan işe güç denir.

Watt

Belli bir dirence sahip iletkende ısı olarak kaybedilen güç joule ısısı olarak ifade edilir.

1 wattlık güce sahip elektrikli aletin 1 saate tükettiği elektrik enerjisini ifade etmektedir.

Elektronlar iletken üzerinde sürekli olarak aynı yönde ve büyüklükte hareket ettikleri durum doğru akımdır.

Bir devrede akımın büyüklüğü ve yönü zamanla periyodik olarak değişmesi bu durumuna alternatif akım denir.

Elektrik enerjisinin şehirlerarası iletilmesinde alternatif akım kullanılırken evlerimizdeki aletlerde doğrusal hale getirilmektedir.

Bu durumda enerji kaybını en az indirmek için yüksek voltaj-düşük akım tercih edilir.

Transformatörler alternatif akımın voltajını azaltan veya arttıran aletlerdir.

Sarım sayıları birbirinden farklı olan ve birbirinden yalıtılmış olan iki bobinden oluşur.

Birinci ve ikinci bobindeki potansiyel farkların oranı ile birinci ve ikinci bobinlerin sarım sayısı arasındaki oran birbirine eşittir.

İkincil sargıdaki potansiyel farkı, birincil sargıdaki potansiyel farktan büyük olan transformatörlerdir.

İkincil sargıdaki potansiyel farkı, birincil sargıdaki potansiyel farktan küçük olan transformatörlerdir.

Devrelerde iki nokta arasında potansiyel farklı oluşturan, yüklerin devamlı hareket etmelerinin sağlayan pil, akü, elektrik santrali gibi elektromotor kuvveti oluşturan kaynaklardır.

• Doğru akım kaynakları
• Alternatif akım kaynakları

Bir devrede elektrik yüklerinin belli yön ve değişmeyen şiddet akmasına doğru akım ve bunu sağlayan güç kaynaklarına doğru akım güç kaynakları denir.

Pil, akümülatör, jeneratör, dinamo.

Bir pilin belli zamanda ne kadarlık akım üretebileceğini gösterir. Örneğin 1 Ah’lık bir pil 1 saat boyunca 1 amperlik akım üretebilir.

• Tek kullanımlık piller
• Şarj edilebilir piller

• İç yapısı basittir ucuzdur.
• Kapasiteleri zayıftır.
• Kalem pil tipinde olanlar 500-1000mAh güç
üretebilir.
• Tekrar şarj edilemezler.
• Zaman içinde kendiliğinden boşalması çok az
orandadır.
• Bitince akabilir ve cihaza zarar verebilir.

Elektrotları çinko ve manganez olan elektroliti ise bazik karakter taşıyan pillerdir. Bu piller oldukça güçtür (2400mAh). Tekrar şarj edilemezler.

Pozitif elektrotu manganez oksit, negatif elektrotu lityum, elektrolit ise polipilende çözülmüş lityum perklorat olan pildir. Bu piller oldukça hafiftir ve bir birimi sabit 3V gibi bir potansiyel sağlar. Bu piller şarj edilemez.

Elektrotları nikel-hidroksit ve kadmiyum olan, elektroliti ise potasyum-hidroksit içeren pillerdir. Bu piller özel şarj aletleri kullanılarak şarj edilebilir. Diğer şarj edilebilir pillere göre ucuzdur ve 1000 defa şarj edilebilirler. Bu tür piller tamamen bitmeden şarj edilirse şarj olma kapasiteleri düşer. Zararlı kimyasal maddeler içerirler ve düşük kapasitede enerji depolarlar.

İçinde titanyum, nikel, kobalt, manganez, alüminyum, vanadyum, zirkonyum bileşenleri vardır. Karmaşık bir yapıya sahiptir. Enerji depolama kapasitesi yüksektir. 1000 kez şarj edilebilirler.

Anotu karbondan, katotu bir metal oksit ve elektroliti organik solvent içinde lityum tuzu olan pillerdir. Diğerlerine göre çok güçlüdürler ve diğer pil örneklerine göre daha uzun süre enerjiyi depolayabilirler.

Akümülatörlerin içerisinde iki ayrı cins metal parça vardır. Bu parçalar bir asit baz çözeltisinin içerisinde yer alırlar. Sisteme doğru akım verilince bu çözelti sayesinde iki metal parça arasında kimyasal reaksiyon başlar. Böylece iki metal bağlı elektrikli alıcının çalışması saplanır.

• Doğru akım üreteçleridirler.
• Boşaldıktan sonra doldurulabilirler.
• Kimyasal tepkimeyi elektrik enerjisine dönüştürürler.

Jeneratörlerde bobin bir şaft üzerine yerleştirilmiş ve bu şaft manyetik bir alanın içerisine konumlandırılmıştır. Şaft 0 dereceden 180 derece döndürüldüğünde bobin üzerinde bir potansiyel fark oluştuğu görülmektedir. Sarım 180 dereceye gelince elektrikli alıcının yük yönleri değiştirilir ve sarımın döngüsü 360 derece tamamlanır. Bu döngü
devamlı bir şekilde sağlandığında sürekli bir akım sağlanmış olur.

• Doğru akım üreteçleridirler
• Voltajın gücü sarım sayısı, sarımın dönme hızı ve
manyetik alanın kuvvetine bağlıdır
• Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirir

Jeneratörlerin merkezindeki sarım bir şaft üzerinde dönmektedir ve bu sarım bir manyetik alan içerisinde kalmaktadır. Dinamolarda sabit bir manyetik alan yani mıknatıs bir şaft üzerinde hareket ederken bunu
çevreleyen sabit bobinler vardır.

• Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirir
• Doğru akım üreteçleridirler

Yönü ve şiddeti sürekli değişen akım elde etmeye yarayan düzeneklere “alternatör” veya “alternatif akım jeneratörü” denir.

Bu tür güç kaynaklarının ana yapısında bir mıknatıs ve mıknatısın kutupları arasında dönen bobinler vardır.

Alternatör hareketsizken akım sıfır olur. Bobinin 90 derece döndürülmesi ile sistem maksimum akıma ulaşır. 180 dereceye geldiğinde ise akım yine sıfır olur. Bobin aynı yönde dönmeye devam ettirilirse aynı şekilde ama ters yönde bir akım elde edilir. Böylece bobin bir tur attığında akım iki kez yön değiştirmiş olur. Bobinin dönme hızına göre akımın frekansı belirlenir.

Devamlı güç alternatörün tam yükle kesintisiz çalışmaya müsait olması demektir.

Standby güç alternatörün belli süre çalıştıktan sonra soğuması için durması ve soğuduktan sonra tekrar çalışması anlamına gelmektedir.

• Çeviriciye gerek duymadıkları için basit yapıları
vardır.
• Hafiftirler.
• Daha dayanıklılardır.
• Yüksek hızda çalışabilirler.

Otomobil çalışırken alternatör aküyü şarj eder ve otomobildeki diğer tüm elektrik sistemlerine enerji sağlar.

Alternatörlerin çeviriciye gereksinim duymamasından dolayı iç yapıları daha basittir. Bu basitlik alternatörlerin yüksek kızlarda dönmelerine imkan
tanır. Otomobillerde kullanılan alternatörler motorun iki katı hızında dönebilmektedirler.

Motor-jeneratörler hem marş motoru hem alternatör hem de yeni nesil hibrid araçların motoru olarak üç işlevi birden gerçekleştirebilirler.

Bir devreye seri bağlanarak devredeki akımın büyüklüğünü ölçen aletlere ampermetre denir.

• Devreye seri bağlı olup olmadığı kontrol edilmeli,
• Devredeki akımın doğru akım ya da alternatif
akım olmasına bağlı olarak alet üzerinde seçim
yapılmalı,
• Ölçülecek akımın tahmini değerine göre cihazın ayar
düğmesi büyükten küçüğe sınanarak küçültülmedir.

Elektrik devresine paralel bağlanılarak iki uç arasındaki potansiyel farkı ölçen aletlere voltmetre denir.

• Devreye paralel bağlı olup olmadığı kontrol
edilmeli,
• Devrenin doğru akım devresi ya da alternatif
akım devresi olmasına bağlı olarak alet üzerinde
seçim yapılmalı
• Ölçülecek akımın tahmini değerine göre, cihazın
ayar düğmesi büyükten küçüğe sınanarak
küçültülmelidir.