temel-elektronik-1-145
advertisement
1. Elektriğin Tarihçesi Ve Tanımı 2. Statik Elektrik 3. Coulomb Kanunu ve Elektrik Alan 4. Atomun Yapısı ve İletkenlik 5. Elektrik Akımı 6. Birimlerin Ast ve Üst Katları 7. Elektrik Devreleri ve Malzemeleri 8. Ohm ve Kirşof (Kirchoff) Kanunları 9. Analog Devre Elemanları DERS İÇERİĞİ 1-ELEKTRİĞİN TARİHÇESİ ve TANIMI *Elektriğin temelleri tarihte statik elektrik ile başlar. *Thales (MÖ 624-MÖ 546) doğayla ilgili araştırmalar yaparken kehribarın yünle ovulduğunda tüy ve saman gibi hafif maddeleri kendine çektiğini, uzun süreli ovmalarda ise insan vücuduna yaklaştırıldığında küçük kıvılcımlar çıkardığını fark etmişti. *Bu kıvılcımlara ve bu manyetik etkiye kehribar ağacının eski yunan dilindeki karşılığı olan ELEKTRICA denildi. Elektrik ve Elektronik kavramları *Tarihten günümüze kadar elektrikle ilgili yapılan önemli çalışmalar şöyle sıralanabilir. *1672: Otto von Guericke Kükürt bir küreyi döndüren bir aygıt yaptı. Yün parçasını dönen küreye tutarak bir kıvılcım üretti. Bu aygıt, sürtünme yoluyla elektrik üreten ilk üreteçtir. *1729: İngiliz Stephen Gray, metallerin iletken, ametallerin yalıtkan olduğunu keşfetti. Elektrik ve Elektronik kavramları *1745: Hollandalı Peter Van Musschenbroek elektrik depo edebilen, su dolu cam kavanoza batırılmış metal çubuktan ibaret Leyden Şişesi‘ ni yaptı ki bu tarihin ilk sığacıdır. Elektrik ve Elektronik kavramları *1746: Benjamin Franklin Elektrik yüklerindeki artı ve eksi uçlarını keşfederek elektriğin korunumu ilkesini ortaya attı. *1752: Benjamin Franklin gök gürültülü havada bir uçurtma uçurarak ipek bir ip ile yüklü buluttan Leyden şişesini doldurmayı başardı. Elektrik ve Elektronik kavramları *1746: Benjamin Franklin Elektrik yüklerindeki artı ve eksi uçlarını keşfederek elektriğin korunumu ilkesini ortaya attı. *1752: Benjamin Franklin gök gürültülü havada bir uçurtma uçurarak ipek bir ip ile yüklü buluttan Leyden şişesini doldurmayı başardı. Elektrik ve Elektronik kavramları *1759: Franz Maria Aepinus, Paralel plakalı sığacı yaptı. *1785: Coulomb bulduğu tartı aygıtını kullanarak iki yük arasındaki itme veya çekme kuvvetinin, yüklerin çarpımı ile doğru, aradaki uzaklığın karesi ile ters orantılı (Coulomb Yasası) olduğunu deneysel olarak gösterdi. Elektrik ve Elektronik kavramları *1794: İtalyan fizikçi Alessandro Volta, çinko ve gümüş plakalar arasına tuz karışımlı sıvı koyarak elektrik akımı elde etmiş oldu. Bundan önceki insan yapımı tüm elektrik kaynakları statik idi. *1800: Volta'nın tasarımı geliştirilerek ilk ticari piller üretildi. Elektrik ve Elektronik kavramları *1819: Hans Christian Oersted, bir telin içinden akım geçirildiğinde elektrik akımının telin çevresinde bir manyetik alan oluşturduğu sonucuna vardı. Elektrik ve Elektronik kavramları *1819: Fransız matematikçi ve fizikçi Andre Marie Ampére, Oersted’in olgusunu betimleyen ve Ampère Yasası olarak adlandırılan magnetik alan ile bu alanı doğuran elektrik akımı arasındaki bağıntıyı formüle etti. Elektrik ve Elektronik kavramları *Elektrodinamiğin de kurucusu olan Ampére aynı zamanda elektrik ölçme tekniklerini de geliştirerek elektrik akımını ölçen bir aygıt yaptı. Anısına elektrik akımı birimi amperdir (A). Elektrik ve Elektronik kavramları *1827: Alman fizikçi Georg Simon Ohm, İletkenlerden geçen elektrik akımına ilişkin çalışmalar yaparak Ohm yasası olarak bilinen, Elektrik ve Elektronik kavramları *Bir iletkenden geçen akımın iletkenin uçları arasındaki gerilim ile doğru, iletkenin direnciyle ters orantılı olduğunu formüle etti. Anısına elektrikte direnç birimi ohm dur. Elektrik ve Elektronik kavramları *1829: İskoç asıllı bir Amerikalı olan Joseph Henry, Demir çekirdek etrafında tel sarımı suretiyle yaptığı bobin ile güçlü manyetik alan yaratarak bir tondan fazla metali kaldırmayı başardı. Elektrik ve Elektronik kavramları *1831: İngiliz fizikçi ve kimyager Michael Faraday, Bir buhar makinesi ile bakır bir plakayı bir mıknatısın yarattığı manyetik alan içinde döndürerek elektrik üretti. Bu ilk jeneratördür. Elektrik ve Elektronik kavramları *1831: Joseph Henry, Faraday'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 ve Elektronik kavramları *1845: Gustav Robert Kirchhoff Devre analizi olan “Bir noktaya giren ve çıkan akımların toplamı sıfırdır. Kirchhoff I”, “kapalı bir devrede harcanan gerilimlerin toplamı, sağlanan gerilimlerin toplamına eşittir. Kirchhoff II” yasalarını yayınladı. Elektrik ve Elektronik kavramları *1876 : ABD'li Alexander Graham Bell Elektrik titreşimlerini sese dönüştürerek telefonu buldu ve patentini aldı. Elektrik ve Elektronik kavramları *1877 : ABD'li Thomas Alva Edison Sesi kaydedip yineleyebilen gramofonu (fonograf) geliştirdi. *1879 : Edison karbon flamanlı akkor lamba için patent başvurusu yaptı. Üç yıl sonra New York sokaklarında bu lambalar ışıyordu. Edison yaşamı boyunca gerçekleştirdiği hareketli resim kamerası, teyp, projektör gibi çeşitli buluşları için 1093 patent almıştır. Elektrik ve Elektronik kavramları *1880: San Fransisko da elektrik satmak için ilk şirket kuruldu. (California Electric Light Company) *1881: E.W. v. Siemens tarafından elektrikli tramvay yapıldı. *1882: Wisconsin'de ilk hidroelektrik santral açıldı. *1883: 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. Elektrik ve Elektronik kavramları *1884: İngiliz mühendis Charles Algernon Parsons (1854-1931) ilk başarılı buhar türbinini yaparak elektrik Jeneratörlerini döndürmede kullanılmıştır. Elektrik ve Elektronik kavramları *1887: Sırp asıllı fizikçi, elektrik ve makine mühendisi Nikola Tesla Alternatif akım generatörü buldu. Böylece elektrik enerjisi uzun mesafelere kolaylıkla iletilebilecekti. Elektrik ve Elektronik kavramları *1888: Heinrich Hertz (1857-1894) Yıllar önce Faraday ve Maxwell tarafından bahsedilmiş radyo dalgalarını keşfetti ve ölçtü. Dalgaların yoğunluğunun birimi HERTZ (Hz) dir. Elektrik ve Elektronik kavramları *1892 : İtalyan fizikçi Guglielmo Marconi, sinyalleri birkaç km uzağa ulaştırarak' telsiz telgraf patentini aldı. Daha sonra ilk kıtalararası radyo sinyalini göndermeyi başardı. 1901'de, İngiltere Cornwall'dan gönderilen sinyaller, Kanada'dan alındı. Bu olaydan sonra birçok yerde telsiz telgraf istasyonları kurulmaya başlandı. Elektrik ve Elektronik kavramları *1897 : Nicola Tesla, iki patent başvurusunda bulundu; 'Elektriksel Enerjinin İletimi İçin Bir Sistem' ve 'Elektriksel Enerjinin İletimi İçin Bir Cihaz' Böylece resmen "Radyo" doğmuş oldu. Birkaç yıl önce Hertz tarafından bulunan ve de ölçümlenebilen radyo dalgaları, Tesla ile hayat buldu ve insanlığın hizmetine girdi. Elektrik ve Elektronik kavramları *1904: John Fleming’in diyot vakum tüpü bulmasıyla elektronik gelişmeler hızlandı. Elektrik ve Elektronik kavramları *1930: ABD'li elektrik mühendisi Vannevar Bush'un yönetiminde Cambridge'de Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT)'nde ilk analog bilgisayar yapıldı. Elektrik ve Elektronik kavramları *1942: İlk elektronik bilgisayarın yapımına başlandı ve aygıtın yapımı 1945 yılında tamamlandı. Elektrik ve Elektronik kavramları *1947 : John Bardeen, Walter Houser Brittain ve William Bradford Shockley ABD'deki Bell Laboratuvarları'nda transistörü buldular. Elektrik sinyallerinin yükseltilmesini, denetlenmesini ya da üretilmesini sağlayan bu yarı iletken aygıt nedeniyle Bulucular 1956 Nobel Fizik Ödülü'nü paylaşmışlardır. Elektrik ve Elektronik kavramları *Elektron lambalarının bütün işlevlerini çok daha küçük boyutlu ve hafif, mekanik etkilere karşı daha dayanıklı, ömrü daha uzun, verimi daha yüksek, ısı kayıpları daha düşük ve harcadığı güç de çok daha az olarak yerine getirebilen transistörler elektronik alanında bir devrim olarak kabul edilir. Elektrik ve Elektronik kavramları *1957: Tamamen elektronik transistörlü ilk bilgisayar Seymour Cray tarafından yapıldı. Elektrik ve Elektronik kavramları *Tarihte yapılan bu yolculukta da görüleceği gibi ilk önce doğada rahatlıkla rastlayabileceğimiz statik elektrik keşfedilmiştir. *Bu elektrik türü aslında insan üzerinde bile bulunmaktadır. Hatta bir çok bilgisayar bileşeni bu yüzden bozulmaktadır. *Daha sonra bulunan elektrik türü ise doğru akımdır gerek piller ile gerek dinamolar ile doğru akım üretilmiştir. Elektrik ve Elektronik kavramları *Doğru akımın uzak noktalara iletiminden kaynaklanan problemlerden ve doğru akım makinelerinin bakım zorluklarından dolayı Tesla’nın bulduğu Alternatif akım kullanılmaya başlanmıştır. *Dolayısıyla Elektriğin 3 çeşidinden bahsedebiliriz. 1. STATİK ELEKTRİK 2. DOĞRU AKIM (DC) 3. ALTERNATİF AKIM (AC) Elektrik ve Elektronik kavramları *Elektrik: Atomların son yörüngelerinde bulunan serbest elektronların hareketlerine elektrik yada elektrik akımı denir. *Elektrik akımı gözle görülememesine rağmen fiziksel ve kimyasal etkileri sonucu elektriğin sonuçlarını görebiliriz. *(Demek ki her şey gözle görülemiyormuş..) *Elektrik bilimi daha çok elektrik akımının iletimini konu edinir. Elektrik ve Elektronik kavramları *Elektronik: Elektronların boşlukta, gazda, kristallerde ve katı maddelerdeki (yarı iletken) hareketlerini ve davranışını inceleyen bir bilim dalıdır. *Elektronik devreler elektrik enerjisini hem kontrol ederler hem de başka bir enerji şekline dönüştürürler. *Ayrıca herhangi bir fiziki olayı (ısı, ışık, ses gibi) elektrik enerjisine çevirebilirler. Elektronik diyot, transistör gibi elektronik parçalardan geçen elektron akışının meydana getirdiği neticeleri inceler. Elektrik ve Elektronik kavramları 2- STATİK ELEKTRİK *Statik Elektrik, tabiatta birbirinden farklı veya aynı, iletken veya yalıtkan iki maddenin temas etmesi ve sonra ayrılması veya sürtünme işlemi sonucunda, bu iki cisim arasında pozitif ve negatif elektronların serbest bırakılması ve işaretlerinin değişmesi ile oluşur. Statik Elektrik - Tanımı *Statik yükün voltajı çok fazla olmasına karşın, akımı çok zayıftır. Statik Elektrik - Tanımı *Statik elektrik bulutların birbirine yaklaşması yada çarpışması sonucu, yünlü elbisemizin etrafa sürtünmesi ile, kamyon lastiklerinin yerle olan sürtünmesi gibi çok farklı şekillerde meydana gelebilir. Statik Elektrik - Tanımı *Statik elektrik ani olarak meydana gelip ani olarak iletildiği için kontrol edilmesi ve kullanılması zordur. *Buna rağmen endüstride bir çok alanda statik elektrikten faydalanılır. *İsteğimiz dışında meydana geldiğinden ve yüksek voltajlara ulaştığında zararları da vardır. Statik Elektrik - Tanımı *Maddeler birbirleriyle temas halinde olduğu sürece aralarında temas yüzeyi boyunca elektron transferi olur. *İki maddenin temasının kesilmesi durumunda aralarındaki sınır tabakası ortadan kalkar ve maddelerden birinde negatif yük fazlalığı (negatif yüklenme) diğerinde ise elektron azlığı (pozitif yüklenme) meydana gelir. *Oluşan bu iki ayrı yük birbirlerini çeker ve arada bulunan hava gibi yalıtkan olan bir ortam boyunca ark (kıvılcım) yaparak boşalır ve yük farklarını dengelerler. Statik Elektrik - Tanımı *Maddeler, elektriksel olarak nötr olan atomlardan meydana gelmektedir. *Çünkü, atomlar içerisinde bulunan pozitif yüklerin (çekirdeğinde bulunan protonlar) sayısı ile negatif yüklerin (çekirdeğin etrafındaki kabuklarda bulunan elektronlar) sayısı birbirine eşittir. *Statik elektrik olgular, pozitif ve negatif yüklerin ayrımına gereksinim duymaktadır. *İki madde birbirleri ile temasa geçtiği zaman, elektronlar bir maddeden diğer maddeye geçebilir, ve böylece bir madde üzerinde aşırı miktarda pozitif yük, diğeri üzerinde ise buna eşit miktarda bir negatif yük bırakır. *Maddeler ayrıldıkları zaman ise, yükleri oransız bir şekilde tutarlar. Statik Elektrik - Tanımı *Maddeler, elektriksel olarak nötr olan atomlardan meydana gelmektedir. *Çünkü, atomlar içerisinde bulunan pozitif yüklerin (çekirdeğinde bulunan protonlar) sayısı ile negatif yüklerin (çekirdeğin etrafındaki kabuklarda bulunan elektronlar) sayısı birbirine eşittir. Statik Elektrik - Tanımı *Statik elektrik olgular, pozitif ve negatif yüklerin ayrımına gereksinim duymaktadır. İki madde birbirleri ile temasa geçtiği zaman, elektronlar bir maddeden diğer maddeye geçebilir, ve böylece bir madde üzerinde aşırı miktarda pozitif yük, diğeri üzerinde ise buna eşit miktarda bir negatif yük bırakır. *Maddeler ayrıldıkları zaman ise, yükleri oransız bir şekilde tutarlar. Statik Elektrik - Tanımı Statik elektrik 3 şekilde oluşabilir *1. Dokunma ile Statik Elektrik – Elektriklenme Çeşitleri *2. Etki ile Statik Elektrik – Elektriklenme Çeşitleri *Etki ile yükleme. Statik Elektrik – Elektriklenme Çeşitleri *Sürtünme ile yükleme. Statik Elektrik – Elektriklenme Çeşitleri *Statik elektriğin zararlarını 2 başlıkta toplayabiliriz. *1. Statik elektriğin kıvılcım şeklinde deşarj olması *Bu durum patlayıcı ve yanıcı maddeler için büyük tehlike oluşturmaktadır. *Bu nedenle doğalgaz boruları, akaryakıt pompaları, akaryakıt taşıyan tankerler v.b. tüm riskli ortamlar, statik elektriğin boşalacağı şekilde topraklanır. Statik Elektrik – Zararları Statik Elektrik – Zararları Statik Elektrik – Zararları *2. Statik elektriğin elektronik elemanlara zarar vermesi. *Bu durum ise insanların istemeden sürtünme yoluyla statik elektrik ile yüklendikten sonra, elektronik cihazların iletken parçalarına dokunarak üzerlerindeki elektriğin deşarj ederek onların bozulmasına sebep olmaktadır. *Yada hareketli araçların hava ile sürtünmesinden kaynaklanan statik elektriğin etki ile elektronik elemanları bozması durumudur. Statik Elektrik – Zararları Statik Elektrik – Zararları *Statik elektrik, plastik levha, kağıt karton ve tekstil gibi yalıtkan malzemelerle çalışan birçok endüstrinin sorunudur. Elektrostatik itme veya çekme nedeniyle malzeme ya makineye ya da birbirine yapışır. Bu da çok ciddi kalite sorunlarına yol açar. *Makinelerde bulunan sensörler, ölçme kafaları, yazıcı kafaları gibi elektronik malzemeler elektrostatik yüklenmeden etkilenebilir. *Statik elektrik yüklerinin, insan derisi üzerinde toplanması sonucunda, operatörlerde özellikle bayanlarda- akne (sivilce), seboreik dermatit gibi deri hastalıklarının oluştuğu savları ileri sürülmektedir. Statik Elektrik – Zararları *İnsan üzerinde günlük faaliyetlerden dolayı yüksek voltajlarda statik elektrik yüklenebilir. Bu değerlerde tabloda gösterilen elemanları bozmak için yeterli olmaktadır. Statik Elektrik – Zararları *Statik elektrik binalardaki haberleşme, güç hatları ve elektrik sistemlerine büyük ölçüde zarar verir. *Uçakta oluşan statik elektrik, uçuş bilgisayarının ve radarının arıza yapmasına sebep olmaktadır. *Uzun süre araçta yolculuk yapan bir sürücünün, aracından çıkıp doğrudan benzin pompa tabancasına dokunması ile statik elektrikten meydana gelen yangından dolayı aracının son durumu görülmektedir Statik Elektrik – Zararları *Statik elektriğin bu kadar zararları varken bu zararlardan nasıl korunabiliriz. *Statik elektrikten korunmanın bir çok yöntemi vardır. *Bu yöntemler 2 ana başlıkta toplanabilir. *1. Oluşan statik elektriği deşarj etmek. *2. Statik elektrik oluşmasını engellemek. *Biriken statik elektriği deşarj etmek için cihaz, araç yada insanların iletken kısımları toprağa bağlanır. *Binalarda paratonerler kullanılır. Statik Elektrik – Korunma Yöntemleri İnsanlar üzerindeki elektrik nasıl deşarj edilir. Statik Elektrik – Korunma Yöntemleri Statik elektrik oluşmasını engellemek için bir çok yöntem kullanılabilir. Antistatik poşetler. Antistatik ambalaj köpükleri. Antistatik Masa örtüleri ve kaplamaları. Antistatik Bileklik Kordonu ve Kablosu. Antistatik Önlük ve Ayakkabılar. Antistatik Kimyasallar. Statik Elektrik – Korunma Yöntemleri Statik elektrik oluşmasını engellemek için bir çok yöntem kullanılabilir. Statik Elektrik – Korunma Yöntemleri Statik elektriğin bu kadar zararlarına rağmen faydalı olduğu yerlerde vardır. *Fotokopi makineleri ve yazıcılar. *Statik elektrik endüstriyel tesislerin bacalarında havaya karışması istenmeyen küçük parçacıkları filtreleme aracı olarak da kullanılır. *Metal araçların boyanmasında. Statik Elektrik – Faydaları 1. DRUM + YÜKLENİYOR 2. LAZERLE NEGATİF YÜKLER EKLENİYOR 4. - YÜKLÜ KAĞIT POZİTİF YÜKLÜ TONERLERİ ÇEKİYOR 3. POZİTİF YÜKLÜ TONERLER – BOŞLUKLARI DOLDURUYOR 5. ISITICI VE MERDANE TONERLERİ YAPIŞTIRIYOR Statik Elektrik – Faydaları 3- COULOMB KANUNU ve ELEKTRİK ALAN *Coulomb Kanunu: Noktasal iki yük arasındaki itme veya çekme kuvveti, yüklerin çarpımıyla doğru, aralarındaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Coulomb Kanunu F : Yükler arasındaki kuvvet (Newton) q1,q2 : Elektrik yükleri (Coulomb) r : Yükler arası uzaklık (metre) k: Deney ortamına bağlı katsayıdır. Hava ve boşluk ortamında k= 9.109 N.m2 / C2 dir. Coulomb Kanunu *1 Coulomb = 6,24.1018 adet proton veya elektronun toplam yüküdür. *Elementer yük (e.y): Bir proton veya bir elektronun yük değeridir. *1 e.y. = 1 / 6,24.1018 = 1,6.10-19 C Coulomb Kanunu *Aralarındaki uzaklık 300 cm olan Q1=100 μC ve Q2=150 μC yüklerinin birbirlerine uyguladıkları kuvvetin büyüklüğünü bulunuz. *Bir hidrojen atomundaki proton ve elektronun arasındaki mesafe r=5,3.10-11m ise aralarındaki kuvveti bulunuz ve yönünü bulunuz. *Cevap= 8,1.10-8N Coulomb Kanunu *Bir demir atomunun çekirdeğinde, uzaklıkları 4.10-15m olan 2 proton parçacığının birbirine uyguladığı kuvveti ve yönünü bulunuz. *Cevap= 14 N itme. (Bir proton atomunun yükü elementer yük olan 1,6.10-19 C dur) *5µC ve 4µC’luk iki yük arasındaki kuvvet hava ortamında18N olduğuna göre bu yükler arasındaki uzaklığı bulunuz. *Cevap= 10-1m = 10cm Coulomb Kanunu *Pozitif birim yüke (Q) etkiyen elektrostatik kuvvete (F) elektrik alanı denir. *Elektrik alanı vektörel bir büyüklüktür ve kuvvet çizgileri ile gösterilir. *Elektrik yükünün etkisini gösterebildiği bir bölge vardır. Yükün belli uzaklığından itibaren etkisi hissedilmeyecek kadar az olur. *Elektrik yükünün etkisini gösterdiği bu bölgeye, o yükün elektrik alanı denir. *Elektrik alan şiddeti (E) harfi ile gösterilir. Birimi Volt/Metre yada Newton/Coulomb’ dur. *E = F/Q formülü kullanılır. Elektrik Alanı *Elektrik alanını göstermeye yarayan, alan vektörüne teğet ve alanla aynı yönlü olan hayali çizgilere elektrik kuvvet çizgileri denir. *Elektrik alan kuvvet çizgilerinin özellikleri; *1. Elektrik alan çizgileri pozitif yükten dışa doğrudur. *2. Negatif yükün oluşturduğu elektrik alanı kendisine doğrudur. *3. Elektrik alan çizgileri birbirlerini hiçbir zaman kesmez. Elektrik Alanı Elektrik Alanı Elektrik Alanı 4- ATOMUN YAPISI *Maddenin en küçük yapı taşını oluşturan atom, içinde bulunan parçacıklar vasıtası ile elektriğin yaratılmasına ve iletilmesine sebep olması yönünden büyük öneme sahiptir. *Elektriğin iletilmesi açısından en önemli parçacık ise elektrondur. Atomun yapısı *Çekirdek: Atomun tam merkezinde bulunmaktadır. Atomun cinsine göre belirli sayıda proton (pozitif (+) yüklü) ve nötrondan (yüksüz) oluşmuştur. *Çekirdeğin kütlesi atomun kütlesinin %99,95’ini oluşturmaktadır; yani çekirdek atomun içinde neredeyse hiç yer kaplamayacak boyutta iken kütlenin neredeyse tamamını taşımaktadır. Atomun yapısı-Çekirdek *Elektron: Çekirdeğin etrafında belirli yörüngelerde durmaksızın dönen parçacıklara elektron denir. Elektronlar hem çekirdek etrafında hem de kendi etrafında döner. *Bir atomu Dünya büyüklüğüne getirirsek elektron bir elma boyutuna gelir. Elektronlar, çekirdek içinde bulunan nötron ve protonların iki binde biri (1/2000) kadar ufaktır. *Elektronlar negatif (-) yüklüdürler. Atomun yapısı-Elektron Serbest (Valans) Elektron Kavramı *Atomların son yörüngesine valans yörünge, bu yörüngede bulunan elektronlara valans elektron yada serbest elektron denir. *Bunlar çekirdeğe zayıf bir bağ ile bağlı olduklarından ufak bir enerji ile atomu terk edebilirler. *Serbest elektronlar bu hareket özelliklerinden dolayı elektrik iletiminde önemli rol oynarlar. Atomun yapısı-Valans Elektron Serbest (Valans) Elektron Kavramı *Maddelerin elektrik iletkenliği Valans yörüngesindeki elektron sayısı ile doğrudan ilişkilidir. *Dış yörüngesinde, *1-3 elektron olan maddeler iletken, *5-8 elektron olan maddeler yalıtkan, *4 elektron olan maddeler ise yarıiletkendir. Atomun yapısı-Valans Elektron Atomun yapısı-Valans Elektron Atomun yapısı-Valans Elektron İletkenlik *İletken, elektriği ileten maddelere verilen ad. *Atomların dış yörüngesindeki elektronlar atoma zayıf olarak bağlıdır. Isı, ışık ve elektriksel etki altında kolaylıkla atomdan ayrılırlar. *Gümüş, bakır ve altın iyi iletkenlerdir. *Atomları 1 valans elektronlu olan metaller iyi iletkendir. Buna örnek olarak altın, gümüş ve bakır gösterilebilir. *Gümüş bilinen en iyi iletkendir fakat çabuk oksitlenir. Atomun yapısı-Valans Elektron İletkenlik *İkinci en iyi iletken Bakırdır fakat saf elde etmek zordur. *3. en iyi iletken Altındır. Fakat maliyeti yüksektir *Bakır kablo ve tellerde gümüşe göre ucuz olması sebebiyle tercih edilir. *Altın kolay oksitlenmemesi sebebiyle elektriksel kontaklarda kullanılır. *Alüminyum, altından sonra en iyi iletkendir, yüksek gerilim hat kablolarında kullanılır. Atomun yapısı-Valans Elektron İletkenlik *İletkenlerin iletkenlik özellikleri özdirenç değerleri ile alakalıdır. Aşağıda metallerin özdirençleri verilmiştir. Atomun yapısı-Valans Elektron Yalıtkanlık *Yalıtkan (dielektrik), bir elektrik akımı taşıyabilecek serbest elektronları olmayan, bir elektrik alanıyla kutuplanma özelliği taşımayan, elektrik iletkenliği sıfır veya çok zayıf olan cisim veya madde. * Özdirençleri çok yüksek olduğundan, elektrik akımlarını ancak güçlükle geçirebilen maddeler için kullanılır. Atomun yapısı-Valans Elektron 5- ELEKTRİK AKIMI *Elektrik akımı bir elektron akışıdır. *Elektronların bol oldukları bir noktadan (-) daha az oldukları bir noktaya (+) doğru sürekli olarak akışları elektrik akımını meydana getirir. *Bir elektrik akımının söz konusu olabilmesi için, bir noktadan sürekli olarak elektrik geriliminin gelmeye devam etmesi ve bu gerilimin ışık, ısı ya da hareket gibi başka bir enerji türüne dönüşmesi gerekir. *Elektrik geriliminin sürekli olarak geldiği bu noktaya gerilim kaynağı denir. Elektrik Akımı *Bakır bir iletkenden elektrik akımı geçerken, elektronlar birbirleriyle itişip titreşmeye başlar. *Her elektron yanındaki elektrona çarpar. Çarpılan elektron hız kazanır ve yanındakine çarparak hareketi ileriye ulaştırır. *Yani, her elektron başka bir elektrona hız verecek kadar yol alır. *Bu olay çok büyük bir hızla gerçekleşir. Elektrik akımı, yaklaşık olarak bir saniyede yeryüzü çevresinin yedi buçuk katı uzunluğunda bir yolu alabilir. Elektrik Akımı Elektrik Akımı *Resimlere dikkat edildiğinde akım yönü diye bir kavramdan bahsediliyor. *Akım yönünün, elektronların akış yönüne zıt yönde olduğu görülüyor. Neden? Elektrik Akımı *Bir elektrik devresinde bir saniyede akan elektrik yük miktarına elektrik akım şiddeti ya da elektrik akımı denir. *Elektrik Akımı I harfi ile gösterilir. *Elektrik akımının birimi Amper (A)’dir. *Bir iletkenin kesitinden bir saniyede 6,25.1018 adet elektron (1C) geçiyorsa bu akımın şiddeti 1 Amperdir. *Dolayısıyla I = Q ⁄ t formülüyle bulunur. Elektrik Akımı Elektrik Akımı *SORU: Bir iletkenden 10 saniyede 50 C’luk elektrik yükü geçtiğine göre, iletken üzerinde oluşan elektrik akımının şiddetini bulunuz. *t=10sn *Q=50C *I=Q/t *I=50C/10sn *I=5 Amper *I=5 A Elektrik Akımı *SORU: Bir iletkenden 40 saniyede 320 C’luk elektrik yükü geçtiğine göre, iletken üzerinde oluşan elektrik akımının şiddetini bulunuz. *CEVAP: 8A *SORU: 8 Amper’lik akım 30 saniye boyunca bir iletkenden akıyorsa bu akıma sebep olan yük kaç C’dur. *CEVAP: 240C *SORU:Bir iletkenden akan 10 amper’lik akıma 400 C’luk yük sebep oluyorsa bu akım kaç saniye boyunca akmıştır *CEVAP: 40sn Elektrik Akımı *SORU: Bir iletkenden 10 dk boyunca 18μC’luk elektrik yükü geçtiğine göre, iletken üzerinde oluşan elektrik akımının şiddetini bulunuz. *CEVAP: 3*10-8A (30nA) *SORU: 180 mA’lik akım 3 dk boyunca bir iletkenden akıyorsa bu akıma sebep olan yük kaç C’dur. *CEVAP: 32,4 C Elektrik Akımı *Bir elektrik devresinden akım geçmeye başlayınca, iletken uçları arasında bir kuvvet meydana gelir, bu kuvvete POTANSİYEL FARK yada GERİLİM denir. *Başka bir deyişle 1Ω’luk bir iletkenden, 1A’lik akım geçiyorsa bu iletken uçları arasındaki potansiyel fark (Gerilim) 1 Volt’ tur. *İngiliz Kraliyet Cemiyeti 1881 senesinde Elektromotif kuvvet birimi olan Volt'u Alessandro Volta'nın ismine izafeten kabul ederek kullanmaya başlamıştır. Elektrik Akımı *Elektrik akımının yönü ve şiddeti, geçen zamanla birlikte değişime uğrar. Bu değişime göre elektrik akımını ikiye ayırmaktayız. *Doğru Akım *Alternatif Akım ELEKTRİK AKIMI DOĞRU AKIM(DC) DÜZGÜN DOĞRU AKIM ALTERNATİF AKIM(AC) DEĞİŞKEN DOĞRU AKIM Elektrik Akımı *DOĞRU AKIM *Zamana bağlı olarak yönü değişmeyen akıma doğru akım denir. *DC (Direct Current) harfleriyle gösterilir. *Düzgün Doğru Akım *Zamana bağlı olarak yönü ve şiddeti değişmeyen doğru akım türüdür. Bir pil veya akü bir ampule bağlandığında geçen akımın şeklidir. Elektrik Akımı *Değişken Doğru Akım *Zamana bağlı olarak yönü değişmeyen, fakat şiddeti değişen doğru akım türüdür. Bir switch çıkışındaki bilgi değişken doğru akımdır. Elektrik Akımı *Değişken Doğru Akım Elektrik Akımı *ALTERNATİF AKIM (A. A.) *Zamana bağlı olarak yönü ve şiddeti değişen akımlara denir. veya AC (Alternating Current) harfleriyle gösterilir. Elektrik Akımı *ELEKTRİK AKIMININ ETKİLERİ *1. Işık etkisi *Elektrik akımı ısıya dayanıklı ve direnci yüksek bir metal üzerinden, havasız bir ortamdan geçerse ışık meydana gelir. *Thomas Edison ampulü yaklaşık 120 yıl önce, ince bir ipliği vakumda akkor haline getirerek elektrikten ışık üretmeyi öğrenmişti. *Ampul (Akkorflamanlı) elektriğin yalnızca yüzde 5'ini ışığa çevirir. *Floresant ampul ise harcadığı güce göre akkorflamanlı ampullerin 10 katı ışık verir,daha uzun ömürlüdür. Elektrik Akımı *Elektrik Akımının Etkileri *2. Isı Etkisi *İletken bir maddeye elektrik gerilimi uygulanarak elektronların harekete geçmesi sağlanır. *Bu hareket sonucu elektronlar sürtünme kuvveti ile karşılaşır. *Eğer elektronların yolunu daraltırsanız sürtünme daha da artar. Elektrik Akımı *Elektrik Akımının Etkileri *Nasıl ki iki avucunuzu birbirine sürttüğünüzde elleriniz ısınıyorsa, yüklerin sürtünmesi sonucunda da iletken madde ısınır ve etrafına sıcaklık verir. *Yalıtılmış bir iletken veya kablonun sıcaklığı, belli bir değerin üzerine çıkarsa iletkenin yalıtkanını eriterek çeşitli hasarlara yol açabilir. *Bu nedenle kullanılan kabloların kalınlığı geçirilecek akım miktarına uygun olmalıdır. Elektrik Akımı *Elektrik Akımının Etkileri *Akım miktarına göre kullanılacak iletken kesitleri Elektrik Akımı *Elektrik Akımının Etkileri *İçinden akım geçen iletkende oluşan ısı miktarı; *İletkenden geçen akımın karesi, iletkenin direnci ve akımın geçtiği zamanla doğru orantılıdır. *Bu ifadeye Joule kanunu denir. *Q = 0,24. I2. R. t *Q = 0,24. U . I .t *formülü ile bulunur. *Q : İletkendeki ısı miktarı (Cal ) Elektrik Akımı *Elektrik Akımının Etkileri *U : Uygulanan gerilim ( volt) *I : İletkenden geçen akım (amper) *R : İletkenin direnci (ohm) *t : İletken üzerinden akımın geçtiği süre (saniye) *0,24 : Joule cinsinden çıkan sonucun Calori cinsine çevrilebilmesi için katsayı değeri Elektrik Akımı *Elektrik Akımının Etkileri *SORU: Bir elektrikli fırın 220 V gerilimde 3 A akım çekmektedir. Bu fırın 1 saatte ne kadar ısı yayar? *CEVAP:570,24 Kcal *SORU: %75 verimle çalışan 5V luk bir işlemci 10 dakika boyunca 8A akım çekiyorsa bu işlemcinin etrafa yaydığı ısıyı Joule ve Kcal cinsinden bulunuz. *CEVAP: 6000 Joule – 1,44 Kcal Elektrik Akımı *Elektrik Akımının Etkileri *3. Manyetik Etkisi *Bir mıknatıs etrafında meydana gelen etkileşime manyetik alan denir. *Bir iletken telden akım geçtiğinde, telin çevresinde manyetik alan meydana gelir. *Demir, nikel ve kobalt gibi kendileri mıknatıs olmadığı halde, herhangi bir manyetik alan içinde kaldıklarında çekme özelliği gösteren maddelere manyetik ya da ferro manyetik maddeler denir. Elektrik Akımı *Elektrik Akımının Etkileri *Bakır, hava, alüminyum gibi manyetik alanın içerisinde oldukları zaman, çekme özelliği göstermeyen maddelere manyetik olmayan maddeler denir. *İletkende oluşan manyetik alan, elektronik cihazların verimsiz çalışmasına neden olur ve canlıların sağlıklarına olumsuz yönde etki eder. *Örnek olarak radyo ile enerji nakil hattının altından geçince kısa süreli radyo yayınında bozulma ve cep telefonlarının elektronik cihazlara yakın tutulduğunda cihazlarda istenmeyen durumların oluşması gösterilebilir. Elektrik Akımı *Elektrik Akımının Etkileri *Manyetik alanın kullanıldığı yerler *Elektrik motorlarının çalıştırılmasında, *Transformatörlerde, *Mıknatıslı taşlama tezgahlarında, *Elektrikli vinçler yardımıyla ağır ve hurdalıktaki metallerin nakliyatında, *Kontaktör ve rölelerin çalıştırılmasında, *Hızlı trenlerde, *Manyetik maddelerin ayıklanmasında, *Kapı otomatiklerinde, *Çanlı zillerde, *Elektrikli trenlerin ve asansörlerin fren sistemlerinde kullanılır. Elektrik Akımı *Elektrik Akımının Etkileri *Kimyasal Etkisi *Asit, baz ve tuz eriyiklerinden bir elektrik akımı geçirilirse, bu sıvılar hem ısınır hem de iyonlarına ayrılarak parçalanır. *Bu şekilde meydana gelen kimyasal olayların tümüne elektroliz denir. *Bu olay endüstride saf metal elde etmek için ve maden kaplamacılığında kullanılmaktadır. *Piller de içerisinde kimyasal olaylar sonucu elektrik üretir. Kimyasal tepkime meydana gelmediğinde pil bitmiş demektir. Elektrik Akımı *Elektrik Akımının Etkileri *Kimyasal Etkisi Elektrik Akımı *ELEKTRİK AKIMININ ÜRETİM YÖNTEMLERİ *Manyetik Alan Yöntemi (İndiksiyon) *Manyetik ortamda bir iletken hareket ederse N’den S’ye doğru giden kuvvet çizgilerini keser. *Bu durumda iletkenin atomları üzerindeki elektronlar manyetik ortamın dışına doğru itilir. *Elektronların toplandığı uç negatif(-) özellik gösterir. *İletken üzerinde elektronlarını kaybeden atomlar pozitif (+) özellik gösterir. *Bu oluşan “+” ve “-“ uçlara bir alıcı bağlanırsa elektronlar alıcı üzerinde devresini tamamlar. Elektrik Akımı *ELEKTRİK AKIMININ ÜRETİM YÖNTEMLERİ *Manyetik Alan Yöntemi (İndiksiyon) Elektrik Akımı *ELEKTRİK AKIMININ ÜRETİM YÖNTEMLERİ *Işık Yolu İle Gerilim Üretme *Işık enerjisinin dağılım hızı çok yüksek olup saniyede 300000 kilometredir ve bu hız elektrik akımının hızına eşittir. *Yaygın olmamakla beraber ışık enerjisi, fotovoltaik pil kullanılarak elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. *Elde edilen gerilim çok küçük seviyededir. Elektrik Akımı *ELEKTRİK AKIMININ ÜRETİM YÖNTEMLERİ *Işık Yolu İle Gerilim Üretme *Güneş enerjisi, güneş hücresinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir. *Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş hücresi birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş hücresi modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. *Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak bir kaç Watt'tan megaWatt'lara kadar sistem oluşturulur. Elektrik Akımı *ELEKTRİK AKIMININ ÜRETİM YÖNTEMLERİ *Işık Yolu İle Gerilim Üretme Elektrik Akımı *ELEKTRİK AKIMININ ÜRETİM YÖNTEMLERİ *Işık Yolu İle Gerilim Üretme Elektrik Akımı *ELEKTRİK AKIMININ ÜRETİM YÖNTEMLERİ *Işık Yolu İle Gerilim Üretme Elektrik Akımı *ELEKTRİK AKIMININ ÜRETİM YÖNTEMLERİ *Işık Yolu İle Gerilim Üretme Elektrik Akımı *ELEKTRİK AKIMININ ÜRETİM YÖNTEMLERİ *Kimyasal Etki Yolu Gerilim Üretme *Akümülatör, pil gibi elemanların içindeki maddelerin kimyasal tepkimeleri yolu ile elektrik gerilimi elde edilir. Elektrik Akımı *ELEKTRİK AKIMININ ÜRETİM YÖNTEMLERİ *Isı Yolu Gerilim Üretme *İki farklı metali birer ucundan birleştirilip bu birleşme noktasından ısıtıldığında, diğer iki ucunda bir gerilim oluşur. *Bu yöntemle çalışan elemanlara termokupl denir. *Bu oluşan gerilim milivolt seviyesindedir. Elektrik Akımı *ELEKTRİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN KAYNAKLAR *Hidrolik Kaynaklar *Akarsulardaki suların barajlarda toplanılarak yüksekten aşağıya düşürülmesi ile türbin çarkları döndürülür ve türbin şaft miline akuple bağlı olan jeneratör çıkışından elektrik enerjisi elde edilir. *Bu tür sistemlere hidroelektrik santral denir Elektrik Akımı *ELEKTRİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN KAYNAKLAR *Hidrolik Kaynaklar Elektrik Akımı *ELEKTRİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN KAYNAKLAR *Hidrolik Kaynaklar Elektrik Akımı *ELEKTRİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN KAYNAKLAR *Hidrolik Kaynaklar *Neden bu insanlar bu kadar ucuz ve zahmetsiz bir enerjiye karşı çıkıyorlar? Kimler çevrecilik adı altında bu insanları örgütlüyor. Bize enerji satanlar olmasın………. Elektrik Akımı *ELEKTRİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN KAYNAKLAR *Termik Kaynaklar *Kömür, petrol ve ürünleri, doğalgaz gibi fosil kaynaklı yakıtların yakılması sonucunda ortaya çıkan ısıdan elde edilen basınçlı sıcak su buharının, buhar türbinini döndürmesi ile, türbin şaft miline akuple bağlı olan generatör çıkışından elektrik enerjisi üretilir. *Bu tür elektrik enerji üretimi yapan sistemlere termik elektrik santrali denir Elektrik Akımı *ELEKTRİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN KAYNAKLAR *Termik Kaynaklar Elektrik Akımı *ELEKTRİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN KAYNAKLAR *Termik Kaynaklar Elektrik Akımı *ELEKTRİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN KAYNAKLAR *Nükleer Kaynaklar *Atomun çekirdeğinin kontrollü bir şekilde parçalanması sonucu ortaya çıkan ısı enerjisinden yararlanılarak elektrik enerjisi üretimi yapılan sistemlerdir. *Bu sistemle çalışan santrallere nükleer elektrik santrali denir. Elektrik Akımı *ELEKTRİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN KAYNAKLAR *Nükleer Kaynaklar Elektrik Akımı *ELEKTRİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN KAYNAKLAR *Jeotermal Enerji *Yeraltından çıkan sıcak su buharı ya da gazlardan yararlanılarak yapılan elektrik enerjisi üretim sistemidir. Elektrik Akımı *ELEKTRİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN KAYNAKLAR *Rüzgâr Tribünleri *Rüzgâr alan açık arazilerde, rüzgârın etkisiyle rüzgâr türbinlerinde elde edilen mekanik enerji alternatör yardımıyla elektrik enerjisine dönüşmektedir. *Bu sistemle çalışan santrallere rüzgar santrali denir. Elektrik Akımı *ELEKTRİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN KAYNAKLAR *Rüzgâr Tribünleri Elektrik Akımı *ELEKTRİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN KAYNAKLAR *Gelgit Enerjisi *Ayın hareketlerine göre deniz suları yerçekiminin etkisiyle alçalıp yükselmektedir. *Deniz yüksekliğinde sular bir havuzda toplanır. Aynı hidroelektrik santrallerde olduğu gibi elektrik enerjisi üretilir. Elektrik Akımı *ELEKTRİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN KAYNAKLAR *Gelgit Enerjisi Elektrik Akımı *ELEKTRİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN KAYNAKLAR *Güneş Enerjisi Elektrik Akımı 6- BİRİMLERİN AST VE ÜST KATLARI *Fen bilimlerin tamamında yapılan matematiksel işlemler sonucunda belirli değerler bulunur. *Bu değerlerin bir kısmı çok büyük, bir kısmıda çok küçük olabilir. *Küçük ve büyük değerler ile işlem yapmak ve ifade etmek zor olduğundan bu büyüklükler ast ve üst katları ile ifade edilir. *1TB’lık bir hard disk üzerine kapasitesi bayt olarak yazılsa idi ambalaja sığmazdı. Birimlerin Ast ve Üst Katları Birimlerin Ast ve Üst Katları Birimlerin Ast ve Üst Katları *1024 Byte= ? Kb *70000 Byte= ? *69800 Amper= ? *78250000 Volt= ? *143576000000 Byte= ? *582120000000000 Byte= ? *128TB= ? bayt *34,5Gb= ? Bayt *5,6 Mb= ? Bayt *1,38Kb= ? Bayt Birimlerin Ast ve Üst Katları *1metre= ? desi metre *14metre= ? mm *2,8 A=? mA *0,158mA= ? μA *0,64A = ? μA *0,85mA= ? nA *320mA=? pA *189000pA=? mA *1450nA= ? mA Birimlerin Ast ve Üst Katları
