8.sınıf 7. ünite yaşamımzdaki elektrik
advertisement
ELEKTRİK AKIMININ MANYETİK ETKİSİ 5.sınıfta temas gerektirmeyen kuvvetler incelenirken mıknatısların bazı özellikleri anlatılmıştı. Bu bölümün daha kolay anlaşılması için mıknatısların bazı özelliklerinin yeniden hatırlanılmasında yarar vardır. Demir, nikel ve kobalt gibi maddeleri çeken cisimlere mıknatıs adı verilir. Mıknatısın çektiği maddelere manyetik maddeler denir. Mıknatıslar doğal olarak bulunabildiği gibi yapay olarak da üretilir. Mıknatıslar kullanım amaçlarına göre at nalı, çubuk, U, silindir gibi farklı şekillerde olabilir. AT NALI ŞEKLİNDE MIKNATIS RESMİ Mıknatısın Kutupları Mıknatısın çekim etkisinin en fazla olduğu yerler mıknatısın uç kısımlarıdır.bu yüzden mıknatısının uçlarına mıknatısın kutupları denir. Her mıknatısın iki kutbu vardır. Bir çubuk mıknatısın ortasından ip bağlayıp mıknatısı havada tuttuğumuzda mıknatısın bir ucu kuzeyi gösterirken bir ucu da güneyi gösterir. Mıknatısın kuzeye yönelen kutbuna kuzey kutbu(N), güneye yönelen kutbuna ise güney kutbu(S) adı verilir. Mıknatısın Kutupları ve Manyetik Kuvvet Çizgileri Mıknatısın manyetik cisimleri çekebildiği bölgeye mıknatısın çekim alanı denir. Mıknatısın bu çekim alanı mıknatısın manyetik alanı olarak da adlandırılır. Manyetik alan üç boyutludur. Mıknatısın çerçevesinde oluşturduğu bu manyetik alan, manyetik kuvvet çizgileri ile gösterilir. Manyetik kuvvet çizgilerinin, mıknatısın N kutbundan çıkıp S kutbuna gelecek şekilde yönlendiği kabul edilir. Bir mıknatısın manyetik kuvvet çizgileri, mıknatısın kutuplarına yakın bölgelerde daha sık, uzak bölgelerde ise seyrektir. Manyetik alan şiddeti manyetik kuvvet çizgilerinin sık olduğu yerlerde büyük, manyetik kuvvet çizgilerinin seyrek olduğu bölgelerde küçüktür. Mıknatıslar Hem Çeker Hem İter mi? İki mıknatıs birbirine yeterince yaklaştırıldığında aralarında çekme ya a itme kuvveti meydana gelir. Eğer mıknatısların kutupları aynı ise mıknatıslar birbirini iter. Kutupları zıt ise birbirini çeker. Mıknatısların aynı kutupları birbirine yaklaştırıldığında manyetik kuvvet çizgileri birbirini iter. Mıknatısların zıt kutupları birbirine yaklaştırıldığında manyetik çizgileri birbirini çeker. Mıknatısların Manyetik etkisi Hangi Ortamlardan Geçer? Mıknatısın etrafında meydana gelen manyetik etki bütün maddelerden geçer. Manyetik etki boşluklarda da yayılır. Mıknatıslanma Ne Demektir? Bilim insanları bir manyetik maddenin mıknatıslık özelliğinin kaynağının, o maddenin atomlarının oluşturduğu her biri birer küçük mıknatıs gibi davranan aynı yönde dizilmiş mıknatıs bölgecikleri olduğunu düşünmektedir. Dolayısıyla bir mıknatıs, kendisini oluşturan çok sayıdaki mıknatıs bölgeciklerinden meydana gelmiş bir yapı olarak düşünülmektedir. Eğer bir manyetik madde ki mıknatıs bölgecikleri dağınık hâlde bulunuyorsa o madde mıknatıslık etkisi göstermez. Aşağıda mıknatıslık bölgeciklerinin dizilişi şematik olarak verilmiştir. Mıknatıs olmayan bir manyetik maddenin bölgeciklerinin dizilişi düzenli hâle geldiğinde madde mıknatıs gibi davranır. Manyetik maddeler, sürtünme, dokunma ve etki ile mıknatıslanabilir. Bir mıknatıs, manyetik maddenin bir ucundan diğerine düzgünce sürtülürse, manyetik madde mıknatıslanır. Manyetik maddelerin bu şekilde mıknatıslanmasına sürtünme ile mıknatıslanma denir. Bir mıknatısın manyetik alanı içindeki manyetik maddeler, belli süre sonra mıknatıslık özelliği kazanırlar. Bu tür mıknatıslanmaya etki ile mıknatıslanma denir. Pusula Nedir? Yön bulmak için kullanılan pusulanın ibresi küçük bir mıknatıstır. Bu mıknatıs, ortasında geçen eksen etrafında serbestçe dönebilir. Pusula yön gösterirken Dünya’nın manyetik alanını kullanır. Bir pusula kullanarak kutbu bilinmeyen bir mıknatısın kutupları bulunabilir. PUSULA Geçici ve Daimi Mıknatıslanma Nedir? Demir, mıknatıslandığında mıknatıslığı geçici olur ve geçici mıknatıslanma denir. Çelik ise mıknatıslık özelliğini uzun süre korur ve buna daimi(sürekli) mıknatıs denir. Mıknatıslık özelliği nasıl yok edilebilir? Isıtma, çarpma ve manyetik alanının ortadan kaldırılması gibi yollarla mıknatıslık özelliği yok edilebilir. Elektrik Akımının Manyetik Etkisi Var mıdır? Basit bir elektrik devresinde iletken telin altına bir pusula koyduğumuzu düşünelim. Anahtar açıkken devrede akım dolanmaz. Dolayısıyla ampul yanmaz. Pusula bulunduğu konumda kalır. Anahtarı kapattığımızda devrede akım dolanmaya başlar, ampul ışık verir. Bu sırada pusuluya dikkat edersek pusula ibresinin saptığını ve farklı bir yönü gösterdiğini görebiliriz. Elektromıknatıs Nedir? Bir demir çubuğun üzerine üstü yalıtkan kaplı teli doladığımızda bobin sarımı elde eder. Bu bobin sarımının uçlarını bir pile bağladığımızda elektromıknatıs elde ederiz. Elektromıknatısın Kutupları Var mıdır? Her mıknatısın biri N diğeri S olarak adlandırılan iki kutbunun olduğunu öğrenmiştik. Elektromıknatısların da diğer mıknatıslar gibi N ve S olmak üzere iki kutbu vardır. Bir elektromıknatısın kutuplarının yönü elektromıknatısı oluşturan bobinden geçen akımının yönüne göre değişir. Elektromıknatısın Çekim Gücü Nelere Bağlıdır? •Bir elektromıknatısın çekim gücü; 1. sarım sayısına 2. elektromıknatıstan geçen akım miktarına bağlıdır. •Sarım sayısı arttıkça elektromıknatısın çekim gücü artar. •Elektromıknatıstan geçen akım miktarı arttıkça elektromıknatısım çekim gücü artar. Elektromıknatıslar Nerelerde Kullanılır? Elektromıknatıslar günlük hayatta pek çok yerde kullanılır. Fakat elektromıknatıslar araçların içinde gizli olduklarından görülmezler. Kapı zillerinde, kapı otomatiklerinde, merdiven otomatiklerinde, kontaktörlerde, hırsız alarmlarında, arabaların sinyal sistemlerinde, telefon kulaklıklarında, akvaryum pompalarında, hurda taşıyan vinçlerde, asansör otomatiklerinde, hızlı trenlerde, bilgisayar sabit disklerinde, CD yazıcılarında, elektrik motorlarında ve elektrikle çalışan hemen hemen bütün otomatik açma kapama mekanizmalarında elektromıknatıslar kullanılır. Elektrik Enerjisinden Hareket Enerjisine Elektrikle çalışan ve içinde hareketli parçalar bulunan pek çok araçta elektrik motoru vardır. Mıknatısların etkileşerek birbirine itme ve çekme kuvveti uygulandığını daha önce öğrenmiştik. Ayrıca elektrik akımını kullanarak elektromıknatıs kullanarak elektrik enerjisinden hareket enerjisi elde edebiliriz. Bir manyetik alan içinde bulunan bir iletkenden elektrik akımı geçerse, iletken hareket eder. Kısaca şunları söyleyebiliriz: •Bir manyetik alan içinde iletken tellerden oluşmuş bir çerçeve döndürülürse bu çerçevede bir elektrik akımı oluşur. Jeneratörler bu ilkeye dayanarak çalışır. Yani mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirir. •Bir manyetik alan içinde bulunan bir iletkenden akım geçilirse iletken hareket eder. Motorlar da bu ilkeye dayanarak çalışırlar. Yani elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirirler. •Jeneratörün çalışması için hareket enerjisine, elektrik motorunun çalışması içinde elektriğe ihtiyaç vardır. Hareket Enerjisinden Elektrik Enerjisi Nasıl Elde Edilir? Elektrik motorlarında elektrik enerjisinden hareket enerjisi elde edilir. Bunun tersi de mümkündür. Yani hareket enerjisinden elektrik enerjisi de elde edilir. Eğer bir bobin sarımını manyetik alan içinde hareket ettirirsek ya da mıknatısı bobin sarımlarının içine doğru hareket ettirirsek, bobin sarımında elektrik akımı meydana gelir. Jeneratör Nedir? •Ev ve iş yerlerinde, hastanelerde elektrik üretmek için Jeneratörler kullanılır. Bu jeneratörler genelde sıvı yakıt kullanıp önce hareket enerjisi, ardından hareket enerjisinden elektrik enerjisi üretirler. Jeneratör düzenekleri elektrik motorlarının tersi bir sistemle çalışır. Elektrik verilerek elektrik motorlarında hareket elde edilirken jeneratörlere hareket verilerek elektrik enerjisi üretilir. Hidroelektrik santrallerde, nükleer santrallerde ve termik santrallerde faklı enerji kaynakları kullanılarak ele edilen hareket enerjisi, jeneratörler yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülür. Elektrik santrallerinde üretilen enerji transformatörlerle 250.000- 500.000 V gibi çok yüksek voltajlarla çıkartılıp şehirlere gönderilir. Bu yüzden şehirlerarası elektrik hatlarına yüksek gerilim hatları adı verilir. Rüzgârdan Elektrik Enerjisine Hareket eden hava kütlesi, rüzgârı meydana getirir. Rüzgâr, pervaneleri döndürür. Bir pervaneyi jeneratöre bağlayıp hareket eden hava kütlesi yardımıyla jeneratörü döndürürsek elektrik üretebiliriz. RÜZGÂR GÜLÜ • Hidroelektrik Santrallerde Elektrik Üretimi Suyun potansiyel enerjisi Akan suyun hareket enerjisi Jeneratörde elektrik enerjisi üretme • Termik santrallerde Elektrik Enerjisi Üretimi Fosil yakıtlarda kimyasal enerjisi Yakıtın yanmasıyla oluşan ısı enerjisi Jeneratörde hareket Enerjisinden elektrik üretme • Nükleer Santrallerde Elektrik Enerjisi Üretimi Nükleer yakıtlarda çekirdek enerjisi Nükleer yakıttan oluşan ısı enerjisi Jeneratörde hareket Enerjisinden elektrik Enerjisi üretme Elektrik Enerjisi Isıya Dönüşür Elektrik sobası, elektrikli su ısıtıcısı, elektrikli kalorifer peteği, ütü, elektrikli şofben gibi tüm ısıtıcı araçlarda elektrik enerjisi ısı enerjisine dönüştürülür. Bu enerji dönüşümünde direnci yüksek iletken teller kullanılır. Elektrik Devremizdeki Güvencemiz: Sigorta Bir elektrik devresinde oluşabilecek bir arıza ya da kısa devre sonucu devreden aşırı akım geçer. Bu aşırı akım devredeki araçların yanmasına, arızalanmasına sebep olabilir. İşte sigorta, devreye seri olarak bağlanan ve aşırı akım geçtiğinde akımı keserek devrenin güvenliğini sağlayan araçtır. Bazı sigortalar akımını iyi ileten ama erime sıcaklığı düşük olan metallerden yapılır. Devreden aşırı akım geçtiğinde tel hemen eriyip kopar. Buna “sigorta attı” denir. Elektrik Enerjisinden Işık Enerjisine Aydınlanmak için kullandığımız ampul ve lambalar, elektrik enerjisinden ışık enerjisi elde etmemize yarar. Bir elektrik ampulünün içine yakından baktığımızda ampulün ışık veren kısmının bir tel parçası olduğunu görürüz. Ampulün bu kısmına filaman adı verilir. Filaman tungsten metalinden yapılmış ince uzun teldir. Telin ince ve uzun olması direnci arttırır. Telden akım geçerken tel ısınıp kızarır akkor hâle gelir ve çevreye ışık saçar. Bu ampullere akkor filamanlı ampul adı verilir. Elektrikli Aletlerin Gücü Elektrik sobası, fırın, elektrikli süpürge, televizyon, ampul gibi elektrikli araçların eşit süre çalıştırıldığında harcadığı enerji miktarı birbirine eşit değildir. Elektrikli aletin çalışma gerilimi, çektiği akımv3e aletin çalışma süresi aletlerin harcadığı enerji miktarında etkili olan faktörlerdir. Bir elektrik devresinde birim zamanda harcanan elektrik enerjisine elektriksel güç adı verilir. Elektriksel gücün birimi wattır. Fakat günlük hayatta daha çok kilowatt kullanılır ve kısaca kW ile gösterilir.
