ATÖLYE ÇALIŞMASI II - Deneme Sınavı - 6

Bir maddenin üzerinden geçen elektrik akımına gösterdiği kolaylığa “elektriksel iletkenlik” denir. Elektrik akımını ileten maddelere “iletken” ve iletmeyen maddelere ise “yalıtkan” adı verilir. Bir maddenin direnci ne kadar küçük ise, o maddeden elektrik akımı o kadar kolay geçer ve madde o kadar iyi bir iletkendir. Katı maddelerin elektriksel iletkenlikleri incelendiğinde altın, gümüş, bakır, alüminyum gibi metallerin elektrik akımını iyi ilettikleri; plastik, elmas gibi yalıtkanların ise elektriği hemen hemen hiç iletmedikleri dikkat çeker. İletkenlerin elektriksel iletkenliği 5×107 (ohm·m)-1 civarındadır ve yalıtkanların ise 1×10-12 (ohm·m)1’den küçüktür.

Katı maddelerin elektriksel iletkenlikleri incelendiğinde altın, gümüş, bakır, alüminyum gibi metallerin elektrik akımını iyi ilettikleri; plastik, elmas gibi yalıtkanların ise elektriği hemen hemen hiç iletmedikleri dikkat çeker.  Elektriksel iletkenlikleri iletkenler ve yalıtkanlar arasında olan katı maddelere ise yarıiletken adı verilir. Silisyum ve germanyum en iyi bilinen örnekleridir ve yarıiletkenler elektroniğin gelişimine hız kazandırmış malzemelerdir

Metallerde serbest elektronlar elektrik akımını oluşturan negatif yüklü parçacıklardır. Bir elektronun yükü e=-1,6×10^-19 C’dur.

Bir iletkende birim yüzeyden geçen elektrik akımına yani birim alan başına düşen elektrik akımına “akım yoğunluğu” denir. Akım yoğunluğu akım yönünde (dolayısı ile elektrik alan yönünde) olan bir vektördür ve J ile gösterilir

Yüksek elektriksel özdirence sahip bir iletkenin elektriksel iletkenliği küçük olacaktır ya da bir iletkenin elektriksel özdirenci ne kadar küçükse elektriksel iletkenliği o kadar büyük olacaktır. Elektriksel özdirencin birimi (Ω·m)’dir.

Telin elektriksel iletkenliğini Eşitlik 3.4 ile verilen Ohm Yasasından bulabiliriz. Soruda r = 0,2 mm, E = 50 V/m ve I = 10 A olarak verilmiştir. Eşitlik 3.4’ten elektriksel iletkenliği hesaplayabilmemiz için, önce telin kesit alanını (S) ve sonra akım yoğunlu­ ğunun büyüklüğünü (J) bulmalıyız. Silindir şeklindeki iletken telin S kesit alanı;

olacaktır. Bu durumda Eşitlik 3.3 kullanılarak akım yoğunluğunun büyüklüğü J,

olarak bulunur. Eşitlik 3.4’ten telin elektriksel iletkenliği,

Dört-uç tekniği yüksek elektriksel iletkenliğe sahip malzemelerin deneysel olarak iletkenliklerini belirlemek için kullanılan bir tekniktir.

Bir iletkenin elektrik akımına karşı gösterdiği zorluğa direnç denir. Direnç R harfi ile temsil edilir ve SI birim sisteminde birimi ohm (Ω)’dur. Direnç, iletken içerisinde hareket eden serbest elektronların, iletken içindeki atomlarla ve diğer serbest elektronlarla çarpışmalarından kaynaklanır.

• Elektrik çarpmaları ile ilgili ilk yardım bilgilerini öğreniniz. İlk yardım uygulamak durumunda kalırsanız, aceleci ve heyecanlı olmamaya çalışınız. Aksi halde olası bir kazaya uğramış arkadaşınızın yaşamını yitirmesine neden olabilirsiniz.
• İlk yardım gereçlerinin kullanılabilir durumda olduğundan emin olunuz.
• Gerekli ilk yardım merkezlerinin telefon numaralarını kolayca ulaşabileceğiniz bir yere not ediniz.
• Deney araç ve gereçlerinizin doğru çalıştığından emin olunuz.
• Arızalı araç ve gereçleri laboratuvarda sorumlu görevliye bildiriniz.
• Arızalı olduğunu düşündüğünüz cihazları kesinlikle tamir etmeye çalışmayınız.
• Deney düzeneğinizdeki elektrikli ısıtıcıyı kullanmadan önce izin alınız.
• Devrenin kurulma aşamalarında ısıtıcıyı çalıştırmayınız ve bu konuda arkadaşlarınızı uyarınız.

• Ölçüm alırken ellerinizi devredeki ısıtıcıya temas ettirmeyiniz.
• Isıtıcının sıcak yüzeyine dokunmayınız.
• Ölçüm alırken arkadaşlarınızla konuşmayınız. Dikkatli olunuz, dalgınlık
yapmayınız.
• Mecbur olmadıkça enerji altında sürekli çalışmayınız.
• Ölçümlerinize ara verdiğinizde güç kaynağınızı mutlaka kapatınız.
• Bütün dikkatinizin yaptığınız iş üzerinde olmasına özen gösteriniz.
• Aceleci ve telaşlı olmayınız. Sakin olunuz.
• Arkadaşlarınıza şaka yapmayınız.

Sadece sıcaklık farklılıklarından kaynaklanan enerji aktarımına ısı akışı veya ısı aktarımı adı verilir ve aktarılan enerjiye ısı denir.

Işınım, güneş ışığında olduğu gibi elektromanyetik ışıma yoluyla ısı aktarımıdır.

Kesit alanları farklı olan bu çubukların ısıyı iletmeleri de farklı olur. Metalin kesit alanının iki katına çıkmasıyla üzerinden akan ısı miktarı da iki katına çıkar. Isı akışı, çubuğun kesit alanı (dolayısıyla kalınlığı) ile doğru orantılıdır. Bununla birlikte, metal çubuğun
kesit alanını değiştirmeden yalnızca uzunluğu iki katına çıkarılırsa, ısı akışı yarıya düşer. Metalin uzunluğu ile ısı akışı ters orantılıdır. Burada şu duruma dikkat edelim. Metal çubuğun uçları arasındaki sıcaklık farkı DT = TH - TC aynı kaldığını kabul ediyoruz. Sıcaklık farkı değişirse, çubuktan akan ısı miktarı değişecektir

11. Cam tüp tutucu
12. Metal beher
13. Cam beher (250 ml)
14. Plastik dereceli silindir 
15. Karıştırıcı cam çubuk
16. Termometre 
17. Damlalık (pipet)
18. Beyaz taş (200 g)

Deney boyunca bir dakika aralıklarla on iki ölçüm aldıktan sonra deneyinizi sonlandırabilirsiniz ve kronometreyi durdurunuz ve sıfırlayınız.

• Karıştırıcı cam çubuk ile metal beherdeki suyu deney süresince ara sıra karıştırınız.
• Son ölçümünüz olan t=12 dakika ölçümünüzü aldıktan sonra, deneyinizin bu aşamasını da tamamlamış olacaksınız.
• Kronometreyi durdurunuz ve sıfırlayınız.
• Isıtıcının sıcaklık ayarını kapalı konuma getiriniz. Isıtıcının sıcak yüzeyine temas etmemeye dikkat ediniz.
• Ölçümlerini aldığınız bakır çubuğu mendil veya kağıt peçete ile tutarak deney düzeneğinden çıkarınız.

t=0 ve t=12 dakikalık zaman aralığında elde ettiğiniz grafiklerde, değişimin tüm periyot boyunca doğrusal bir değişim olmadığını göreceksiniz. Bununla birlikte, ilk bir kaç dakikalık zaman aralığında metal çubuğun sıcaklığının ilerleyen zamanlara göre daha yavaş bir şekilde arttığını grafiklerden görebilirsiniz

1. Elektrikli ısıtıcı taban
2. Destek taban
3. Çift taraf­lı tutturucu
4. Mantar uçlu kıskaç
5. Destek çubuğu 
6. Destek çubuğu 
7. U-şeklinde bakır çubuk
8. U-şeklinde bakır çubuk
9. U-şeklinde bakır çubuk
10. U-şeklinde alüminyum çubuk