Elektrik Akımı, Potansiyel Farkı ve Direnç 10. sınıf


Kategoriler: 10. Sınıf Fizik, Elektrik ve Manyetizma, Fizik

ELEKTRİK AKIMI

Elektrik akımı, kuvvet gibi, gözle görülemeyen, ancak oluşturduğu etkilerle varlığı anlaşılan bir olgudur. Bir ampulün yanması, bir elektrik motorunun çalışması, elektrik akımın varlığını gösterir.

  • Elektrik akımı yük hareketi ile oluşur. Bir iletkendeki yük hareketine elektrik akımı denir.
  • Resimdeki gibi bir elektroliz deneyinde tüplerde hidrojen ve oksijen gazlarının birikmesi de yük hareketi ile sağlanır. Devredeki yük hareketi ne kadar uzun sürerse, tüplerde biriken hidrojen ve oksijen gazı da o kadar fazla olur.

POTANSİYEL FARKI

şekildeki gibi, K bölmesi su ile dolu, L bölmesi boş olan bir bileşik kabın, bölmeleri arasındaki vana açıldığında, su seviyeleri eşit oluncaya kadar K bölmesinden L bölmesine su akar.

  • Su seviyeleri eşitken, K bölmesine su ilave edilirse, su seviyeleri eşitleninceye kadar K’den L’ye su akışı devam eder.
  • Bu örnekteki, bölmeler arasındaki su akışına sebep olan faktör, bölmelerdeki suların sahip olduğu potansiyel enerjiler arasındaki farktır. Su yüksek potansiyelden, düşük potansiyele akmıştır.
  • Su örneğindeki potansiyel enerji farklarına benzer şekilde elektrikli sistemlerde de potansiyel farkları oluşabilir.
  • Örneğin dolu bir pilin kutupları arasında da, elektriksel olarak bir potansiyel enerji farkı vardır. Bu şekildeki bir elektriksel enerji farkının göstergesi potansiyel farkı, gerilim ya da voltaj olarak adlandırılır.
  • Potansiyel farkı birimi “volt” tur ve V ile gösterilir.
  • Bu farktan dolayı, pilin iki kutbu bir iletkenle birleştirildiğinde, yüksek potansiyelden düşük potansiyele doğru bir elektrik akımı oluşur.
  • Pil ve lamba ile basit bir elektrik devresi oluşturulduğunda elektrik akımı, lambanın yanması ile fark edilir.
  • Devredeki elektrik akımı, pilin kutupları arasındaki potansiyel farkı sıfırlanıncaya kadar devam eder.
  • Özdeş iki küreden negatif yüklü K küresi nötr L küresine iletken bir telle bağlandığında K küresinden L küresine elektron geçişi olur. Çünkü pilin kutupları arasındaki potansiyel farkı gibi K ve L küreleri arasında da bir potansiyel farkı vardır. Bu potansiyel farkı küreler arasında yük hareketine sebep olur.

  • Potansiyel farkı Voltmetre adı verilen araçla ölçülür.

  • Voltmetre elektrik devrelerinde şekildeki gibi gösterilir.

Potansiyel Farkı ve Elektrik Akımı

  • Bir elektrik devresinde, akım oluşturan pil, akümülatör, dinamo gibi enerji kaynaklarına üreteç adı verilir.
  • Bir üretecin devredeki görevi, sürekli bir potansiyel farkı oluşturarak, yük hareketi, dolayısıyla elektrik akımı oluşturmaktır.
  • Bir elektrik devresi, su türbinini döndüren bir su tesisatına, devredeki üreteç de tesisattaki su pompasına benzetilebilir.
  • Böyle bir su tesisatında suyun sürekli akabilmesi için bir pompa kullanıldığı gibi elektrik devresinde de sürekli yük hareketi olabilmesi için bir üreteç kullanılır.

FARKLI ORTAMLARDA ELEKTRİK AKIMI

  • Elektrik akımı, elektrik iletkenliği olan katı, sıvı ve gaz ortamlarda gerçekleşir.
  • Katılarda elektrik akımını elektronlar sağlar. Elektronlar, negatif kutuptan, pozitif kutba doğru yaptıkları titreşim hareketi ile enerji aktarımı sağlar ve akım oluşturur.

  • İletken sıvı çözeltilerinde elektrik akımını iyonlar oluşturur.
  • İyon, pozitif ya da negatif elektrik yüklü atom ya da atom gruplarına verilen addır.
  • Atom ya da moleküller elektron kazanarak negatif yüklü, elektron kaybederek de pozitif yüklü iyon hâline gelebilir.
  • Gazlarda ve plazmalarda elektrik akımını iyonlar ve serbest elektronlar oluşturur.
  • Elektrik akımının yönü, negatif yüklerin hareket yönünün tersidir.

Akım Şiddeti

  • İletken bir ortamın kesitinden birim zamanda geçen yük miktarına elektrik akım şiddeti denir ve i ile gösterilir.
  • Bir iletkenin kesitinden t sürede q kadar yük geçmişse, oluşan elektrik akımı aşağıdaki gibi hesaplanır.

  • Yük birimi coulomb (C), zaman birimi saniye (s) kullanıldığında elektrik akım birimi amper (A) olur.

  • Akım şiddeti ampermetre adı verilen, resimdeki gibi bir araçla ölçülür.

  • Ampermetre elektrik devrelerinde şekildeki gibi gösterilir.

Toplam Yük Hareketi ve Akım Şiddeti

Katı iletkenlerde, elektrik akımını sadece elektronlar oluşturduğundan, akım şiddetini, iletkenin kesitinden geçen elektron sayısı belirler.

Sıvı çözeltileri ve gazlardaki elektrik akımını yüklü iyonlar ve serbest elektronlar oluşturduğu için, elektrik akım şiddeti hesaplanırken, iletken ortamın kesitinden geçen yüklerin toplamı hesaba katılır.

Akışkan, iletken ortamda, pozitif yüklü iyonlarla negatif yüklü iyonlar zıt yönlerde hareket ederek, her iki cins yükler de akım oluşturur. Bunların toplamı, iletkenden geçen akımı belirler.

Direnç

  • Elektrik yükünü kolay ileten maddelere iletken madde denir. Demir, bakır, alüminyum gibi maddeler iletkendir.
  • Elektrik yükünü kolay iletmeyen maddelere yalıtkan madde denir. Plastik, cam, ebonit, saf su, kuru hava gibi maddeler yalıtkandır.
  • Elektrik akımına karşı gösterilen zorluğa direnç denir ve R ile gösterilir. Direnç birimi ohm (Q) dur.

Direncin Bağlı Olduğu Değişkenler

Kısa Devre

  • Bir elektrik devresinde akımın, devre elemanının üzerinden geçmek yerine, dirençsiz bir yoldan geçmesine kısa devre denir.
  • Kısa devre durumunda olan devre elemanı çalışmaz. Örneğin şekildeki devrede anahtar kapatıldığında, lamba kısa devre olur ve ışık vermez.

Elektrik ve Manyetizma




Liselere Giriş Sınavı (LGS)
6 Haziran 2021 Pazar

Temel Yeterlilik Sınavı (TYT)
19 Haziran 2021 Cumartesi

Alan Yeterlilik Sınavı (AYT)
20 Haziran 2021 Pazar