TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ

Bir iletken herhangi bir potansiyel farkı kaynağına bağlı değilse, iletkendeki elektronlar gelişigüzel hareket ederler. Yani negatif yüklü serbest elektronlar, her yöne hareket edebilirler. Bu nedenle belirli bir zaman aralığında, iletken içinde alınan herhangi bir kesitten sağa ve sola doğru geçen elektronların sayısı aynıdır. Bu iletkenin iki ucu arasına bir potansiyel farkı uygulandığında, örneğin iki ucuna bir pil bağlandığında, negatif yüklü serbest elektronlar, enerji kazanmaları nedeniyle alçak potansiyel noktasından yüksek potansiyel noktasına doğru sürüklenmeye başlarlar. Elektronların bu hareket yönü, iletkenin iki ucu arasında potansiyel farkı nedeniyle oluşan elektrik alanın yönüne terstir. Δt zaman aralığında herhangi bir kesitten geçen, e yüklü elektronların sayısı N ise, bu kesitten geçen yük miktarı Q = N ـ e (2.1) eşitliği ile ifade edilir. Bu kesitten, birim zamanda geçen yük miktarı ise akım şiddeti adını alır.

SI birim sisteminde akım şiddetinin birimi coulomb/saniye=ampere’ (A) dir.

Bir iletkenin iki ucu arasındaki potansiyel farkının akım şiddetine oranı sabittir. Bu sabit oran direnç olarak adlandırılır.

İletkenlerde akım şiddetinin elektrik alan şiddetiyle doğru orantılı olduğu deneysel olarak bilinmektedir. Dolayısıyla bu aynı zamanda akım şiddetinin iletkenin iki ucu arasına uygulanan potansiyel farkıyla da doğru orantılı olduğu anlamına gelir. Bu gerçek, ilk kez George Simon Ohm tarafından “Bir iletkenin iki ucu arasındaki potansiyel farkının akım şiddetine oranı sabittir. Bu sabit oran direnç olarak adlandırılır” şeklinde ifade edilmiştir.

İletkenlerin direnci sıcaklıkla değişmektedir. Metallerin direnci sıcaklıkla artar. Yarı iletkenlerin direncinin sıcaklıkla değişimi iletkenlerin direncinin sıcaklıkla değişiminden farklıdır. Genellikle sıcaklık arttıkça yarı iletkenlerin direnci azalır.

Dirençler bir devreye seri, paralel, yıldız veya üçgen bağlanma şekilleriyle bağlanabilir.

Kapalı bir devrede her bir devre elemanının uçları arasındaki potansiyel farklarının cebirsel toplamı sıfırdır. Bu ifadeye I. Kirchhoff Yasası denmektedir.

I; amper, V; volt, R; ohm cinsinden alındığında gücün birimi watt (W) olur.

Doğru akım devrelerinde sürekli olarak aynı yönde ve aynı büyüklükte bir akım söz konusudur. Eğer devredeki akımın büyüklüğü ve yönü zamanla periyodik olarak değişirse, bu tür akımlara alternatif akım denir.

Piller kullanım biçimlerine göre, tek kullanımlık piller ve şarj edilebilir piller olmak üzere sınıflandırılabilir. Adından da anlaşılacağı üzere tek kullanımlık piller tekrar şarj edilemezler ve kullanım ömürleri bittiğinde atılırlar. Şarj edilebilir piller ise çok kez şarj edilerek tekrar kullanılabilir. Tek kullanımlık piller, Alkalin piller ve Lityum piller; şarj edilebilir piller ise Nikel-Kadmiyum piller, Nikel-Metal Hidrit piller ve Li-Ion pillerdir.

Bir iletken herhangi bir potansiyel farkı kaynağına bağlı değilse, iletkendeki elektronlar gelişigüzel hareket ederler. Yani negatif yüklü serbest elektronlar, her yöne hareket edebilirler. Bu nedenle belirli bir zaman aralığında, iletken içinde alınan herhangi bir kesitten sağa ve sola doğru geçen elektronların sayısı aynıdır. Bu iletkenin iki ucu arasına bir potansiyel farkı uygulandığında, örneğin iki ucuna bir pil bağlandığında, negatif yüklü serbest elektronlar, enerji kazanmaları nedeniyle alçak potansiyel noktasından yüksek potansiyel noktasına doğru sürüklenmeye başlarlar. Bir elektronun yükü e=1,6.10^-19 C dur. Bir iletkenden elektrik akımının kolay ya da zor geçmesi, bu iletkenin iç yapısına bağlıdır. Çünkü iletkende, akımı oluşturan elektronların hareketleri sırasında iletkendeki diğer elektronlarla ve kararlı atomlarla etkileşmeleri birbirinden farklıdır. İletkenlerde akım şiddetinin elektrik alan şiddetiyle doğru orantılı olduğu deneysel olarak bilinmektedir.

Bir iletkenden elektrik akımının kolay ya da zor geçmesi, bu iletkenin iç yapısına bağlıdır. Çünkü iletkende, akımı oluşturan elektronların hareketleri sırasında iletkendeki diğer elektronlarla ve kararlı atomlarla etkileşmeleri birbirinden farklıdır. İlet- kenlerin serbest elektronların hareketlerine karşı gösterdiği bu güçlüğe o iletkenin elektriksel direnci denir. İletkenlerde akım şiddetinin elektrik alan şiddetiyle doğru orantılı olduğu deneysel olarak bilinmektedir. Dolayısıyla bu aynı zamanda akım şiddetinin iletkenin iki ucu arasına uygulanan potansiyel farkıyla da doğru orantılı olduğu anlamına gelir. Bu gerçek, ilk kez George Simon Ohm tarafından “Bir iletkenin iki ucu arasındaki potansiyel farkının akım şiddetine oranı sabittir. Bu sabit oran direnç olarak adlandırılır” şeklinde ifade edilmiştir ve Ohm yasası olarak bilinir.

Mutlak sıfır noktasına yakın sıcaklıklarda (-273oC) çoğu maddenin özdirenci (dolayısıyla direnci) çok küçük olmakla birlikte sıfır değildir. Ancak bazı maddeler vardır ki on- ların özdirenci mutlak sıfıra yaklaşıldığı zaman aniden sıfıra düşer. Bu olaya süperiletkenlik, bu özelliği gösteren maddelere ise süperiletken adı verilir.

Genel adı üreteç olan pil, batarya gibi bir devrede bağlandığı iki nokta arasında potansiyel farkı oluşturan düzeneklere elektromotor kuvvet (emk) kaynağı denir.

Kapalı bir devrede her bir devre elemanının uçları arasındaki potansiyel farklarının cebirsel toplamı sıfırdır. Bu ifadeye I. Kirchhoff Yasası denir.

Doğru akım devrelerinde sürekli olarak aynı yönde ve aynı büyüklükte bir akım söz konusudur. Eğer devredeki akımın büyüklüğü ve yönü zamanla periyodik olarak değişirse, bu tür akımlara alternatif akım denir.

Bir elektrik devresinde elektrik yüklerinin belli bir yönde yön ve şiddetini değiştirmeden akışına doğru akım, bu akımı sağlayan kaynaklara da doğru akım güç kaynakları denir. Pil, akümülatör, jeneratör ve dinamo doğru akım güç kaynaklarına örnektir. Otomobillerde kullanılan alternatörler aracın motoru çalışıyorken aküyü şarj eder ve diğer tüm elektrik sistemlerine enerji sağlar. Alternatörler, doğru akım elde etmek için gereken çeviriciye sahip olmadıklarından doğru akım üreteçlerine göre daha basit, hafif ve dayanıklıdırlar.

Bir elektrik devresinde devreye paralel bağlanarak, devredeki potansiyel farkının büyüklüğünü ölçmeye yarayan aletlere voltmetre denir.

Bir elektrik devresinde devreye seri bağlanarak, devredeki akımın büyüklüğünü ölçmeye yarayan aletlere ampermetre denir.

Bir üretecin emk’sını ölçen aletlere potansiyometre denir. Bu alet bilinmeyen potansiyel farkını ayarlanabilir ve ölçülebilir bir potansiyel farkı ile karşılaştırma prensibine göre çalışır.