Elektrik Akımı Nedir? Evinizi akşam aydınlatmak için elektrik düğmesine basarsınız. Bilgisayarınızın fişini prize takıp düğmesine bastığınızda bilgisayar çalışmaya başlar. Odanızı aydınlatan ampul, hangi kaynaktan ışık sağlıyor olabilir?
Elektrik Akımı
Hangi Devredeki Ampul Işık Verir?
Aşağıdaki resimde pil, ampul ve bağlantı kablosundan oluşan bir devre ile su tesisatını gösteren bir düzenek şekli verilmiştir.
Su tesisatında vananın açılmasıyla su, borular içinde akmaya başlar. Boruların ince kısmından geçerken suyun akışı zorlaşır. Su, pompaya geldiğinde pompa tarafından itilerek hareketine sürekli devam eder.
Elektrik devresinde de benzer bir durum görülür. Elektrik devresinde pil, su tesisatındaki pompaya; anahtar, vanaya; ampul, su tesisatındaki boruların ince kısmına benzetilebilir. Pil, iletken içindeki elektronlara enerji kazandırır. Elektronların kazandıkları enerji ile titreşim hareketleri artar. Elektronlar kazandıkları bu enerjilerini birbirine aktarır. Yüklerin titreşim hareketinden kaynaklanan bu enerji aktarımı elektrik akımı olarak adlandırılmaktadır. Burada elektronlar kapalı devre boyunca iletkenin bir ucundan diğer ucuna hareket etmez. Su tesisatı modeli sadece bir benzetmedir ve elektrik devresi ile benzeyen yönlerinin yanında benzemeyen yönleri de vardır. Örneğin su tesisatında su, elektrik devresinde elektrik akımına benzetilir. Yalnız burada su, borular içinde akarken elektrik akımında elektronlar, bir noktadan diğer noktaya akmaz sadece enerjilerini birbirine aktarır.
Elektrik devrelerinde akımın oluşması için kapalı bir devre olması gerekir. Örneğin anahtar kapalı iken ampul ışık verir. Anahtar açık ise bu devre kapalı bir devre değildir ve ampul ışık vermez. Ayrıca akımın olması için devreye sürekli bir enerji verilmesi gerekir. Bu enerji de devreye pil gibi elektrik enerjisi kaynakları ile sağlanır.
Elektrik Akımını Ölçelim
Peki, bir elektrik devresinde elektrik akımını ölçebilir misiniz? Bunun için nasıl bir araç kullanılabilir?
Elektrik akımını da ölçmek için ampermetre denilen araç geliştirilmiştir. Ampermetreyi yandaki resimde görebilirsiniz. Ampermetrenin üzerinde A harfini fark etmiş olmalısınız. Elektrik akım şiddeti birimi amperdir ve amper A harfi ile gösterilir.
Elektrik akımının şiddeti, iletken telin birim kesitinden birim zamanda elektrik yüklerinin enerji aktarımını ifade etmektedir. Akım şiddeti “i” harfi ile gösterilir.
Elektrik akım şiddetini ölçmek için ampermetre kullanıldığını biliyorsunuz. Ampermetreyi bağlarken üretecin pozitif kutbundan gelen iletkenin ucunu ampermetrenin pozitif ucuna, negatif kutbundan gelen ucu ise negatif uca bağladınız. Böylece seri bağlama yapmış oldunuz. Ampermetre devredeki akım şiddetini ölçtüğü için devreye seri olarak bağlanır.
Devredeki Gerilimi Ölçelim
Elektrik akımı devrenin iki ucu arasındaki yüklerin enerjileri arasında fark olduğu sürece devam eder. Bu enerji farkı gerilim (potansiyel fark) olarak adlandırılır. Bir devredeki gerilimi ölçmek için voltmetre denilen araç kullanılmaktadır. Gerilimin birimi volt olarak ifade edilir ve volt V sembolü ile gösterilir. Voltmetrenin resmini yanda görebilirsiniz.
Gerilimin bir iletkenin iki ucu arasında akım oluşmasına neden olacak enerji farkının bir göstergesi olduğunu biliyorsunuz. Bu nedenle voltmetre devreye bağlanırken gerilimi ölçecek şekilde devre elemanının iki ucu arasına paralel bağlanır.
Direnç-Akım-Gerilim İlişkisi
Elektrik akım üreteçleri elektrik devrelerine elektrik akımı sağlar. Devredeki pil sayısı arttıkça devreden geçen akım da artar. Akıma bağlı olarak ampulün uçları arasındaki gerilim de artar. Yaptığınız etkinlikte de gözlemlediğiniz gibi ampulün uçları arasındaki gerilimin ampulden geçen akım şiddetine oranı sabittir. Bu sabit değer, iletkenin elektriksel direnci olarak adlandırılır. Gerilim/Akım şiddeti oranının bir iletkenin direncini verdiği bu değer, bilim insanı George Simon Ohm (Corc Simon Om) tarafından bulunduğu için Ohm Kanunu olarak adlandırılmaktadır. Direncin birimi ohmdur. Ohm Q sembolü ile gösterilir. Gerilim/Akım şiddeti oranının birimi Volt/Amper olarak yazılır. Bu değer, direncin birimi olan Q ile eş değerdir.
Gerilim ile akım şiddeti arasındaki grafiği çizdiğinizde yanda verilen grafikteki gibi gösterilecektir. Bu grafik, akım şiddeti ile gerilim arasında doğru bir orantı olduğunu açıklamaktadır. Siz de yaptığınız etkinlikte çizdiğiniz grafik ile buradaki grafiği karşılaştırınız.
Ampullerin seri ve paralel bağlandığında ampul parlaklıklarının farklı olduğunu gözlemlemiştiniz. Bu farklılıkların nedenlerinden biri de devrenin elektriksel direncidir.
Seri bağlı devrelerde devreye bağlanan ampul (veya direnç) sayısı arttıkça devrenin elektriksel direnci yani toplam direnci (eş değer direnci) artar.
Yukarıda verilen şekillerde ampuller özdeştir. Bu ampullerin seri bağlandığı II. şekilde devrenin toplam elektriksel direnci, I. devrenin toplam elektriksel direncinden daha fazladır. Örneğin I. devrenin toplam direnci 3 Q iken II. devrenin toplam direnci 6 Q’dur. Elektriksel direncin artması, ampullerin üzerinden daha az akım geçmesini sağlar. Bu nedenle II. devredeki ampullerin parlaklığı I. devredeki ampulün parlaklığından daha azdır.
Paralel bağlı dirençlerde akım ortak değildir ve ampullerin parlaklıkları her koldaki ampulün elektriksel direncine bağlı olarak değişir. Kollardaki akım şiddetleri toplamı, ana koldaki akım şiddetine eşittir (i = iı + i2). Bir devredeki ampuller paralel bağlandığında, devrenin eş değer direnci azalır. Örneğin I. şekilde devrenin toplam direnci 2 Q iken II. şekilde devrenin toplam direnci 1 Q’dur. Dolayısıyla ampullerin parlaklıkları seri devreye göre daha fazladır.
Devreye voltmetreyi paralel, amper metreyi ise seri başlamıştınız. Acaba araçların paralel veya seri bağlanmasının dirençle ilgisi ne olabilir? Voltmetreler, bağlı olduğu devre elemanının iki ucu arasındaki gerilim değerini doğru ölçmek için çok büyük direnç değerine sahiptir. Bunun için devre elemanına paralel bağlanır. Ampermetreler ise iletken telin üzerinden geçen akım değerini doğru olarak ölçmek için çok küçük direnç değerine sahiptir. Bunun için devreye seri bağlanır.
Son Yorumlar