Elektrik, elektronların (veya genel olarak elektrik yüklerinin) hareketiyle ilgili olan bir fiziksel olaydır. Enerji biçimi olarak elektrik, modern yaşamın temel taşlarından biridir ve aydınlatmadan ısıtmaya, iletişimden endüstriyel üretime kadar çok geniş bir alanda kullanılır.
Bütün cisimler atomlardan oluşur. Atomlar ise çekirdek, çekirdeğin içindeki proton, nötron ve bu yapının çevresinde bir yörünge üzerinde devinim yapan elektronlardan oluşur.
Elektrik ise atomun yapısını oluşturan elektron veya proton gibi yüklü parçacıkların mevcudiyetinden kaynaklanan; statik olarak, yüklerin birikimi olarak veya akım olarak ortaya çıkan bir enerji biçimidir. Kısaca elektronların bir konumdan başka bir konuma akışı veya hareketine elektrik denir.
Elektrik, atomların yapısındaki elektron adı verilen negatif yüklü parçacıkların hareketiyle oluşur. Elektronlar, iletken bir madde (örneğin bakır tel) boyunca hareket ettiklerinde bir elektrik akımı meydana gelir.
Elektrik Yükü: Maddenin sahip olduğu elektriksel özellik. İki tür yük vardır: pozitif (+) ve negatif (−). Aynı yükler birbirini iter, zıt yükler birbirini çeker.
Elektrik Akımı (I): Elektrik yüklerinin (çoğunlukla elektronların) belirli bir yönde akışı. Birimi Amper (A)’dir.
Gerilim (V): Elektrik yüklerini bir noktadan başka bir noktaya hareket ettiren potansiyel farktır. Birimi Volt (V)’tur.
Direnç (R): Elektrik akımına karşı gösterilen zorluktur. Birimi Ohm (Ω)’dur.
Boru hattı boyunca basınç farkı arttıkça su akış hızı da artacaktır. Benzer şekilde elektrik kablosu boyunca elektrik potansiyel farkı ne kadar fazla ise akım miktarı da o derece yüksek olacaktır. Elektrik akımının iki nokta arasında hareket etmesini sağlayan elektrik potansiyel farkına voltaj veya gerilim denir. Volt cinsinden ölçülür ve V harfi ile gösterilir.
Elektrik akımı, elektrik yükünün akışı veya elektrik yükünün akış miktarı olarak tanımlanabilir. Akım, iletken içerisinden geçen elektrik akış hızının bir ölçüsüdür. Elektrik akımı amper (A) cinsinden ölçülür ve kısaca I sembolü ile gösterilir. Çok küçük akımlar söz konusu olduğunda miliamper (mA) ifadesi ile karşılaşabiliriz.
Borunun içindeki suyun akışı, basınç farkının yanı sıra boru iç yüzeyinin pürüzlerinden ve borunun darlığından etkilenecektir. İç yüzeyde pürüzlü alanlar arttıkça, boru daraldıkça su akışı yavaşlayacak dolayısıyla akan su miktarı azalacaktır. Benzer olarak, maddenin elektriksel iletkenliği ne kadar zayıfsa direnç miktarı artacak dolayısıyla iletilen elektrik miktarı da azalacaktır. Bu iletimin verimini belirleyen şey materyalin sahip olduğu elektrik direncidir.
Bir malzemenin üzerinden elektrik akımının geçişi sırasında akıma karşı gösterdiği mukavemete elektriksel direnç denir. Elektriksel direnç ohm (Ω) olarak ifade edilir ve kısaca R sembolü ile gösterilir. Devre elemanı olarak kullanılan direnç; akıma karşı mukavemet gösterir, devreden geçen akımı sınırlayarak belli bir değerde tutar ve diğer devre elemanlarının çalışmalarını sağlar.
Dirençler kullandığımız tüm elektronik cihazlarda bulunmaktadır ve çok geniş bir kullanım alanına sahiptirler. Dirençlerin kullanımına en temel örneklerden biri ise hepimizin evlerinde kullandığı flamanlı ampullerdir. Elektrik akımı üstünden geçtiği sırada ampul içindeki tel ısınır ve ışık yaymaya başlar.
Elektriğin üç temel kavramı; voltaj (V), akım (I) ve direnç (R) kavramları arasında bir bağıntı mevcuttur. Bu bağıntı elektriğin esas formülü olan Ohm kanunudur. Ohm kanunu elektriğin akışını tanımlar.
V = I × R (volt)
Elektriksel gücü (P) bulmak istersek de aşağıdaki formülü kullanırız,
P = V × I (watt)
Bu temel elektrik formülleri, bir ekipman için doğru boyutta sigorta seçilmesi vb. konularda gerekli olan basit hesaplamaları yapmamızı sağlarlar.
Statik Elektrik: Yüklerin hareketsiz olduğu, genellikle sürtünmeyle oluşan elektrik.
Doğru Akım (DC): Elektrik akımının tek yönde aktığı sistemdir. (Pil gibi)
Alternatif Akım (AC): Elektrik akımının yönünün sürekli değiştiği sistemdir. (Evlerde kullanılan şehir elektriği)
Bir malzemenin yüzeyinde elektron fazlası veya eksikliği mevcut olduğunda statik elektrik üretilmiş olur. Bu elektrik türü “statik” olarak adlandırılmıştır çünkü statik elektriğin oluştuğu yüzeyin yakınlarında elektronları çekecek ve hareket etmelerine sebep olacak bir başka malzeme yoktur. Ayrıca statik kelimesinin Türkçe karşılığı da “duruk” yani hareket etmeyendir.
Birbirine ters olarak yüklenmiş iki yüzey yakın mesafeye getirildiğinde bir deşarj olayı gerçekleşecek veya kıvılcım oluşacaktır. Özellikle yünlü kıyafetler giydiğimiz zamanlarda saçlarımızın elektriklenmesi, etrafımızdaki diğer insanlara dokunduğumuzda yaşadığımız o küçük çarpılma anları bu durumla ilintilidir.
Dinamik elektrik, elektrik yüklerinin bir iletken aracılığıyla akışına denir. Başka bir deyişle elektrik akımına dinamik elektrik denir. Elektrik akımının ise doğru akım (DC) ve alternatif akım (AC) olmak üzere iki iletim şekli mevcuttur.
Doğru akım (DC), elektronların bir iletkenin başından sonuna doğru iletken boyunca akışı şeklinde gerçekleşir. Doğru akım (DC), sıfırın üstünde sabit bir pozitif değere sahiptir ve alternatif akımın aksine yalnızca bir yönde akar.
Doğru akıma verilebilecek en temel örneklerden biri standart kuru pillerdir. Aşağıda örneğini de vereceğim pil, ampul ve anahtar ile kurulan basit elektrik devresi doğru akım ile çalışır. Doğru akımın endüstriyel tesislerde kullanımına örnek olarak elektrikli ekipmanların batarya ile kullanıldığı (örn. forklift) işletmeleri verebiliriz. Forklift bataryası da aslında bir tür pildir. Batarya tipi enerji ile beslenen ekipmanlar bataryalarda üretilen akım tipinin doğru akım olması nedeniyle doğru akım ile çalışırlar.
Alternatif akım (AC), elektronların kendilerinin akışından ziyade elektronlardaki enerjinin salınım yoluyla bir elektrondan diğer elektrona iletken cisim boyunca iletildiği akım biçimidir. Alternatif akım, manyetik alan içerisinde dönen bir iletken cisim üzerinde indüklenir. Akımın değeri ve iletken üzerindeki akış yönü, iletkenin manyetik akıya göre anlık konumuna bağlıdır.
İletken, manyetik alan içerisinde bir tam tur dönüşünü gerçekleştirdiği sırada, akım önce sıfırdan maksimum değere (pozitif), sonrasında yeniden sıfıra, ardından ters yöndeki maksimum değere (negatif) ve son olarak yeniden sıfıra döner. Bu ifadeden anlaşılacağı üzere, alternatif akımlarda elektrik yükünün akışı periyodik olarak yön değiştirir.
Evlerimize gelen elektrik akımı alternatif akımdır. Şebekeden beslenen enerji bir ileri bir geri doğru akar ve evdeki elektrikli ekipmanlarımız bu akış hareketinden faydalanarak çalışır.
Alternatif akımın sürekli olarak ileriye ve geriye doğru yaptığı bu salınım hızına frekans (birimi: hertz; sembolü Hz) denir. Frekans bir saniyedeki döngü sayısıyla ölçülür.
Türkiye’deki elektrik şebekesi, 230 V, 50 Hz standartlarında alternatif akım kullanmaktadır. Yani Türkiye’de elektrik akımı saniyede 50 tam döngü yapmaktadır.
Hipotenüs® Yeni Nesil E-Ticaret Sistemleri ile Hazırlanmıştır.
