Uploaded by term58aha

1-ELEKTRİK- ELEKTRONİK BİLGİSİ DERSİ-tarihçe-dönüştürüldü

advertisement
ELEKTRİK- ELEKTRONİK
BİLGİSİ
YRD. DOÇ.DR ERKAN DENİZ
ELEKTRİK- ELEKTRONİK BİLGİSİ DERSİ
1.1. ELEKTRİĞİN KISA TARİHÇESİ
➢ Hayatımızı sürdürebilmemiz için genellikle bir enerji türünü başka bir
enerji türüne dönüştürmek zorunda kalırız.
➢ Elektrik enerjisi ise söz konusu enerji çeşitlerinden sadece bir tanesidir.
Elektrik enerjisi hemen bütün enerjilerden elde edilebildiği gibi nerdeyse
bütün enerji çeşitlerine dönüştürülebilme özelliğine sahiptir.
➢ İnsanlar elektriği yüzyıllar önce kehribar çubuğun kumaşa sürtünmesinden
sonra toz ve kıl gibi hafif cisimleri kendisine çekmesi olayı ile
tanımışlardır. Bu deneyi ilk yapan Yunanlı filozof ve bilgin Thales (M.Ö.
640-546) bu olayın sadece kehribarla ilgili olduğunu sanmış ve Elektron
(Yunanca kehribar) adını kullanmıştır.
2
1.1. ELEKTRİĞİN KISA TARİHÇESİ
➢ Orta çağdaki bilginler, sürtme ile elektriklenme olaylarını manyetik
olaylarla karıştırdıklarından elektrik kavramının gelişimine hiç bir katkıda
bulunmamışlardır.
➢ Daha sonraki bilginlerden Gilbert (Jilber) kehribarda görülen çekme
özelliğinin, camda ve ebonitte de oluştuğunu görmüştür.
➢ İşte; kehribar, ebonit ve camda görülen çekme kuvvetine, ELEKTRON
(kehribar) Kuvveti anlamına gelen ELEKTRİK adı verilmiştir.
3
1.1. ELEKTRİĞİN KISA TARİHÇESİ
➢ 1672 yılında Otto Von Guericke (Otto Von Gerik), Kükürt bir küreyi
döndüren alet yaptı. Yün parçasını dönen küreye tutarak bir kıvılcım üretti.
Bu sürtünme yoluyla elektrik üreten ilk generatördür.
➢ 1746 yılında Benjamin Franklin Elektrik yüklerindeki artı ve eksi uçlarını
keşfederek elektriğin korunumu ilkesini ortaya attı.
➢ 1752 yılında Benjamin Franklin gök gürültülü havada bir uçurtma
uçurarak şarzlı buluttan Leyden şişesini doldurmayı başardı. Böylece
şimşek ile elektrik arasında bağıntı kurdu. Bu deney yıldırım savar
(paratoner) in bulunmasına yol gösterdi.
4
1.1. ELEKTRİĞİN KISA TARİHÇESİ
➢ 1777 Yılında fizikçi Charles Augustin Coulomb, yüklü iki metal küre ya
da iki mıknatıs kutbu arasındaki itme veya çekme kuvvetini ölçtü.
➢ 1794 Yılında fizikçi Alessandro VOLTA, çinko ve gümüş plakalar arasına
tuz karışımlı sıvı koyarak elektrik akımı elde etmiş oldu.
➢ Burada çinko ve gümüş elektrotlar, tuzlu su elektrolittir ve aralarındaki
kimyasal tepkime sonucu elektrik üretiliyordu.
5
1.1. ELEKTRİĞİN KISA TARİHÇESİ
➢ 1827 Yılında fizikçi George Simon Ohm, bir iletkenden geçen akımın iletkenin
uçları arasındaki gerilim ile doğru, iletkenin direnciyle ters orantılı olduğunu
formüle etti.
➢ 1829 Yılında Joseph Henry, Demir çekirdek etrafında tel sarımı suretiyle yaptığı
bobin ile güçlü manyetik alan yaratarak bir tondan fazla metali kaldırmayı başardı.
➢ 1831 Yılında fizikçi ve kimyager Michael Faraday, Bir buhar makinesi ile bakır
bir plakayı bir mıknatısın yarattığı manyetik alan içinde döndürerek elektrik üretti.
Bu ilk generatördür.
6
1.1. ELEKTRİĞİN KISA TARİHÇESİ
➢ 1831 Yılında Josep Henry, Fraday'ın buluşunu tersine çevirerek, manyetik
alandan elektrik akımı geçirmek suretiyle bir bakır çemberi döndürmeyi
başardı. Bu bir elektrik motorudur ve tarihte ilk kez, elektrik enerjisi
makinelere güç vererek iş yapılmasını sağlıyordu.
➢ Elektrik bilgilerinin pratiğe uygulanması Thomas Edison ve Nicola Tesla
tarafından gerçekleştirilmiştir.
➢ 1879 Yılında Thomas Alva Edison karbon flamanlı akkor lamba için
patent başvurusu yaptı. Üç yıl sonra New York sokaklarında bu lambalar
ışıyordu.
➢ 1883 Yılında Nikola Tesla, Tesla bobinini buldu. Bu, elektriğin gerilimini
dönüştürebilecek ve uzak mesafelere iletmeyi kolaylaştıracak bir
transformatör olup Tesla’nın alternatif akım projesinin önemli bir ayağıdır.
➢ 1887 Yılında Nikola Tesla, Alternatif akım generatörünübuldu.
7
➢ Çok eski bir geçmişi bulunmasına rağmen 1890’ların fizikçileri bile
"Elektrik nedir?" sorusunu kendilerine sormaktaydılar. Çeşitli teorilerle
cevaplanmaya çalışılan bu soru, 1913 yılında BOHR atom modelinin
ortaya atılmasından sonra bugünkü anlamda cevaplanabildi.
1.2. ATOMUN YAPISI VE ELEKTRON TEORİSİ
➢ Atom; bir maddenin özelliklerini taşıyan en temel yapı birimi olarak kabul
edilmektedir.
➢ Elektrik enerjisinin elde edilmesi, iletimi (taşınması) ve kullanılmasını
anlamak için atomun yapısına ilişkin temel düzeyde bir bilgiye sahip olmak
gerekmektedir.
8
1.3. ATOMUN YAPISI
➢ BOHR atom modeline göre; bir atom temelde iki kısım ve üç parçacıktan
oluşur. Atomun merkezinde yer alan parçacıklar protonlar ve nötronlardır.
➢ Protonlar ve nötronlar bir arada bulunurlar ve atomun çekirdeğini
oluştururlar. Elektronlar ise yörüngelerde bulunurlar.
➢ Şekil 1.1’de görüldüğü gibi çekirdek parçacıklarından protonun elektriksel
yükü pozitif (+) iken nötronun elektriksel yükü sıfır (0) yaniyüksüzdür.
9
1.3. ATOMUN YAPISI
➢ Yörüngede dairesel olarak hareket eden elektronun yükü ise negatiftir (-).
➢ Bir atomda normalde elektron sayısı proton sayısına eşit olduğundan dolayı
atom dışarıya karşı elektriksel olarak etkisizdir.
➢ Bir atom an az bir ve en fazla yedi (7) yörüngeden oluşur ve bir yörüngede
bulanabilecek en fazla elektron sayısı 2n2 formülü ile hesaplanır.
➢ Güncel bilgilerimize göre 109 element vardır.
10
1.4. Serbest (Valans) Elektronlar
➢ Bir atomun son yörüngesine valans bandı denir. Valans bandında bulunan
elektronlara serbest elektron ya da valans elektronu denir.
➢ Bir atomun valans bandındaki serbest elektronlar atomun diğer elektronlarına göre
daha fazla enerjiye sahiptirler. Bu durumda maddelere dışarıdan herhangi bir etki
yapıldığında, örneğin dışarıdan enerji uygulandığında, ısıtıldığında veya sürtünme
yoluyla, serbest elektronlar çekirdeğin çekim kuvvetini aşacak enerjiye sahip
olurlar ve kendi atomundan kopabilirler. Serbest elektronlar yörüngelerinden
çıktıktan sonra bir başka atomun son yörüngesine bağlanır. Kazandıkları enerjiyi
kaybettiklerinde ise ya geri dönerler ya da başka bir atomun son yörüngesine
geçebilirler.
➢ Elektrik akımının iletimi serbest elektronların bu özellikleri sayesinde gerçekleşir.
11
1.5. Atom Yapısına Göre İletken ve YalıtkanTanımı
İletken:
➢ Son yörüngelerinde 3 ya da daha az elektron bulunduran atomlardan oluşan
maddelere iletken denir. Bunlar elektrik akımını iyi iletirler.
✓
✓
✓
✓
✓
✓
Tüm metaller iletkendir.
İnsan vücudu iyi bir iletkendir.
Asit, baz ve tuz çözeltileri iyi bir iletkendir ve bunlara elektrolit adı verilmektedir.
Saf su yalıtkan, günlük hayatta kullandığımız içme suyu ise iletkendir.
Toprak içinde su olduğu için iletkendir.
Gazlar genelde yalıtkandır; fakat iyonlarına ayrılmış gazlar iletkenlik kazanırlar.
En iyi iletkenler:
Gümüş > Bakır > Altın >Alüminyum
➢ Bakır hem iyi bir iletken hem de diğerlerinden daha ucuz olduğu için en
çok kullanılan iletken maddedir.
➢ Alüminyum ise hafif olduğundan uzun iletim hatlarında kullanılır.
12
1.5. Atom Yapısına Göre İletken ve YalıtkanTanımı
Yarı iletken:
➢ Atomlarının son yörüngelerinde dört (4) elektron bulunduran atomlardan oluşan
maddelere yarı iletken denir.
➢ Yarı iletken maddeler, yarı iletken devre elemanlarının yapımında kullanılır.
➢ Si veya Ge içerisine 5-valans elektronu olan atomların belli bir oranda eklenmesi ile
N-Tipi Malzeme
➢ Si veya Ge içerisine 3-valans elektronu olan atomların belli bir oranda eklenmesi ile
P-Tipi Malzeme
13
1.5. Atom Yapısına Göre İletken ve YalıtkanTanımı
Yalıtkan:
➢ Atomlarının son yörüngelerinde 5 ve daha fazla elektron bulunduran maddelere
yalıtkan denir.
➢ İyi bir yalıtkan maddedeki atomların son yörüngelerinde sekiz (8) ya da daha fazla
elektron bulunması gerekir.
➢ Cam 20 °C de iyi bir yalıtkan iken 300 °C nin üzerinde iletken hale geçer.
➢ Hava iyi bir yalıtkandır. Fakat 30.000 V/cm’de iletken hale geçer
14
1.6. Elektrik Yükü ve Birimi
➢ Bilindiği gibi atomların normal şartlarda proton ve elektron sayıları eşittir. Bunun
anlamı, bir etkiye maruz kalmamış maddeler yüksüz (nötr) haldedirler
➢ Şayet madde atomları
elektron kaybetmişlerse Pozitif (+) İYON,
elektron kazanmışlarsa Negatif (-) İYON
durumuna geçecektir.
15
1.6. Elektrik Yükü ve Birimi
➢ Elektrik Yükü: bir maddedeki
tanımlanabilir.
atomların yüklerinin toplamı şeklinde
➢ Q yada q harfleri ile gösterilir. Birimi Kulon (Coulomb) dur ve C ile gösterilir.
➢ 1 Coulomb: 6,24.1018 tane elektronun taşıdığı yük miktarıdır.
2.4.1. Coulomb Kanunu
➢ Farklı iki yük arasında çekme ve aynı iki yük arasında itme kuvveti vardır.
➢ Kulon Kanunu, cisimlerin elektriksel yüklerinin birbirlerine etkisini
tanımlar ve açıklar.
16
1.7. Akım
➢ Akım: bir iletken madde de serbest elektronların bir noktadan başka bir noktaya
hareketidir. Birimi Amperdir.
➢ Elektronun hareketi ile belirli bir yük bir noktadan diğerine taşına bilmektedir.
Taşınan yük miktarı
➢ 1 Amper: Bir iletken kesitinden 1 saniyede 6,24.1018 elektron (1C) geçiyorsa bu
akımın şiddeti 1 Amperdir.
17
1.8. Gerilim
➢ Elektrik yüklü taşıyıcıları harekete geçiren, yani akımın artmasını sağlayan
bir kuvvet olmalıdır.
➢ Biz iletkende elektronları harekete geçirerek elektrik akımı oluşturmak için
iletkenin uçlarına ‘İki Ucu Arasında Elektron Açısından Potansiyel Fark
Bulunan’ bir yapı bağlamalıyız.
➢ Bu yapı devrede görülen gerilim kaynağıdır.
➢ Uçları arasında potansiyel fark oluşturulan yani GERİLİM üreten bu
yapılara GERİLİM KAYNAĞI, KAYNAK veya ÜRETEÇ denir.
18
1.8. Gerilim
➢ Soldaki devrede: U gerilim kaynağının yani pilin (+) ucunda elektron eksikliği ve () ucunda elektron fazlalığı vardır. Kaynak bir R direncine (ampül) bağlanırsa (-)
kutuptan (+) kutub’a doğru bir elektron akışı başlar. Gerilim kaynağı kendi
elektromotor kuvveti yardımıyla (+) kutub’a ulaşan elektronları (-) kutub’a
aktararak (+) ve (-) kutuplardaki elektron yoğunluklarının sürekli olarak sabit
kalmasını sağlar. Böylece akımın sürekliliği sağlanır. (Soldaki Şekil)
➢ Devrede akım yönü aslında elektron akış yönüdür. Ancak bilim insanları yıllar önce
akım ile ilgili araştırmalar yaparken akımın yönünün pozitif kutuptan negatif kutba
doğru olduğunu düşünmüşler ve birçok bilimsel çalışmalarını buna göre
yapmışlardı. Bunun için devredeki akımın yönünün günümüze kadar pilin pozitif
kutbundan negatif kutbuna doğru olduğu kabul edilmiştir. (Sağdaki Şekil)
YRD. DOÇ.DR ERKAN DENİZ
ELEKTRİK- ELEKTRONİK BİLGİSİ DERSİ
19
1.8. Gerilim
➢ 1 Volt: Bir noktadan başka bir noktaya 1 coulomb'luk yükü hareket
ettirmek için 1 joule'lik enerji kullanıldığı zaman, iki nokta arasındaki
potansiyel farkı miktarı bir volttur.
20
1.9. Mekaniksel
İş ve Güç
1.10. Elektriksel
İş ve Güç
21
1.11. REZİSTANS
➢ Bir malzeme içerisinde serbest elektronların hareketi süresince malzeme
içerisindeki diğer atomlara çarparlar. Bu çarpma elektronların hareketini
sınırlar ve çarpmanın oluşturduğu etki malzemeden malzemeye değişir.
➢ Malzemenin elektron akışına karşı koyma özelliğine REZİSTANS denir.
1.12. DİRENÇ
➢ Bir miktar resiztans içeren devre elemanıdır. Birimi Ohm (Ω) dur.
➢ Akımı Sınırlamak, Gerilimi Bölmek ve Isı Üretmek amacıyla kullanılırlar.
➢ Sabit ve Değişken (1-Potansiyometre , 2-Reosta) değerli olmak üzere 2
tipte yapılırlar.
YRD. DOÇ.DR ERKAN DENİZ
ELEKTRİK- ELEKTRONİK BİLGİSİ DERSİ
22
Download
Random flashcards
Merhaba

2 Cards oauth2_google_861773e1-0890-4522-834a-6a5babb58e76

qweeqwqwe

5 Cards oauth2_google_78146396-8b44-4532-a806-7e25cc078908

En Mimar Architecture LTD ŞTİ XD

2 Cards asilyasar069

KIRIHAN GÜMÜŞ DEDEKTÖR

6 Cards oauth2_google_49cd8e53-7096-4be6-ba73-4ff7e4195b4b

Create flashcards