Etiket: devre

ELEKTRİĞİN TEMEL KAVRAMLARI

Akım

İletkenlerde elektrik akımı serbest elektronlar tarafından oluşur. Normalde hareketsiz duran serbest elektronların, devreye bir gerilim uygulanması sonucunda oluşan elektrik alanın etkisiyle hareket etmelerine elektrik akımı denir. Elektronların belirli bir yöndeki hareketi elektrik akımını oluşturur. Bu akımı oluşturan ana etken elektrik yük miktarıdır. Birçok nedenden dolayı elektron alan veya veren maddeler negatif veya pozitif yüklü hale gelirler. Uluslararası birimler sisteminde elektrik yükü birimi Coulomb’tur ve “Q” ile sembolize edilir. 1 Coulomb’luk elektrik yükü yaklaşık 6,24×10¹⁸ elektronu içerir. Bu yüzden de bir elektronun taşıdığı elektrik yük miktarı 1,6×10^-19 Coulomb olarak hesaplanır. Elektrik akımın değeri ise birim zamanda geçen elektrik yük miktarının hesaplanmasıyla bulunur. Birimi Amper’dir ve “A” ile sembolize edilir. Yani akımı bulmak için iletkenden akan yük miktarını zamana böldüğümüzde, o iletkenden geçen akım değerini hesaplamış oluruz.

İletkenden geçen yük miktarı (dolayısıyla akımın değeri) birim zamanda değişmiyorsa buna doğru akım (DC akım – Direct Current), değişiyorsa alternatif akım (AC akım – Alternating Current) denir.

Gerilim

Elektrik devrelerinde elektrik alanı meydana getirip, elektronları hareket ettiren ve elektrik akımını meydana getiren kuvvete gerilim denir. Gerilim aynı zamanda potansiyel fark veya elektromotor kuvvet olarak da ifade edilir. Birim yük üzerindeki enerji büyüklüğüdür. Birimi Joule/Coulomb veya kısaca bilinen Volt’tur ve “V”, “U”, “E” gibi harflerle sembolize edilir. Gerilim aslında iki nokta arasında bir potansiyel farktır. Devreden akım akması için bu potansiyelin olması gerekir. Değeri ve yönü zamana bağlı olarak değişmeyen gerilime doğru gerilim, değişene alternatif gerilim denir.

Güç

Birim zamanda yapılan iş miktarına güç denir. Gücün büyüklüğü bir elektrik cihazının birim zamanda harcadığı enerjiyi veya yapacağı işi ifade eder. Elektriksel güç, akım ve gerilimle doğru orantılı olduğundan bu iki kavramın çarpımına eşittir. Birimi Voltamper, kısaca “VA” olarak sembolize edilir. Doğru akım devrelerinde toplam güç değeri aktif güce eşit olduğundan birimi Watt olarak da ifade edilmektedir. Alternatif akım devrelerinde reaktif güç de var olduğundan görünür güç VA olarak sembolize edilir.

Enerji

Genel olarak iş yapabilme yeteneğine enerji denir. Her şeyin bir enerjisi vardır. Termodinamiğin birinci kanununa göre; evrende enerji yoktan var edilemez ve var olan enerji de yok edilemez. Elektrik enerjisini kullanmamızın sebebi onu başka türlü bir enerjiye çevirerek iş yapmaktır. Örneğin elektrik sobaları, fırın, ütü gibi rezistif özellikteki yükler elektrik enerjisini ısı enerjisine çevirir. Elektrik ampulü ise ışık enerjisine çevirir. Yani bize gerekli olan enerjiye dönüştürmek için elektrik enerjisini kullanırız. Bu yüzden dünyadaki enerji sorununu çözmek için, elektrik enerjisinin üretimini, iletimini, depolanmasını ve verimli kullanımını geliştirmek gerekir. Güç genel anlamda birim zamanda harcanan enerji ise, enerjiyi hesaplamak için güç ve zaman değerlerini çarparak elde ederiz. Elektrik enerjisini elde etmek için güç ve zaman değerlerinin çarpımında, aynı zamanda güç değerinin içerisinde akım ve gerilim parametreleri de olduğundan enerjinin büyüklüğü akım, gerilim ve zamanla doğru orantılı olduğunu söyleyebiliriz.

Elektrik devre elemanları aktif ve pasif elemanlar olmak üzere ikiye ayrılır. Pasif elemanlar elektrik enerjisini harcayan ve/veya depolayıp devreye geri veren elemanlardır. Örnek olarak direnç, kondansatör, bobin (indüktans) gibi elemanlar sayılabilir. Aktif elemanlar ise enerji üreten, devreyi besleyen elemanlardır. Devreyi besleyen enerji kaynakları bu gruba girer.

Direnç

Genel anlamda bir maddenin akıma karşı gösterdiği zorluğa direnç denir. Her maddenin direnci maddelerin yapısı gereği birbirlerinden farklıdır. Direncin değeri, maddenin boyuna, özgül direncine ve kesitine bağlı olarak değişir. Dolayısıyla direnci farklı olan maddelerden farklı akımlar akar. Birimi Ohm’dur ve “Ω” olarak sembolize edilir.

Kapasitör – Kondansatör

Elektrik yüklerinin depolanması özelliğine kapasite denir. Bu etkiye sahip, elektrik yüklerini depolayan devre elemanına kondansatör (kapasitör) denir. Bir iletkenin yük miktarının, devredeki iki ucu arasındaki gerilime oranı o elemanın kapasitesini (kapasitans) ifade eder. Birimi Farad’dır ve “F” ile sembolize edilir. Bir kondansatörün uçlarına bir 1 V’luk bir gerilim uygulandığında, 1 Coulomb’luk elektrik yükü depo edebilen kapasitans değeri 1 Farad’dır.

Bobin – İndüktans

Manyetizma çok geniş bir konudur. Çok detaya inmeden başlıca bilinmesi gereken parametreleri açıklayacak olursak; manyetik alan, içinden akım geçen bir iletkenin etrafında oluşturduğu alanı ifade eder. Kuvvet çizgileriyle ifade edilir ve N kutbundan S kutbuna doğru yönlenir. Bir mıknatısa ait bu manyetik kuvvet çizgilerinin tamamına ise manyetik akı denir. Birimi Weber’dir ve “Wb” ile sembolize edilir. Birim yüzeyden dik olarak geçen manyetik kuvvet çizgilerinin sayısına ise manyetik akı yoğunluğu veya manyetik indüksiyon denir. Birimi Tesla (Wb/m²)’dır ve “B” ile sembolize edilir.

Elektromanyetizmada indüktans, bobinin manyetik alan içerisinde enerji depolama özelliğine sahip devre elemanıdır. Genel olarak bobin diye bilinir. Birimi Henry’dir ve “L” harfi ile sembolize edilir. Bobinler (veya indüktanslar) alternatif akım sistemlerinde çok önemli bir yer tutar. Generatör, motor, transformatör gibi elektrik makinelerinde, enerji iletim hatlarında, kablolarda vb. ürünlerin bulunduğu elektrik devre sistemlerinde akımın, gerilimin, kısa devre akımlarının hesaplanmasında önemli rol oynamaktadır.