Elektrik Nasıl Çalışır?

Elektrik nasıl çalışır?  Bu yazıda, elektriğin klasik teoriye göre nasıl çalıştığını ve arka plandaki temel kavramları öğreneceğiz.  Atomları, elektronları, protonları, nötronları ele alacağız. Ardından iletkenler ve yalıtkanlar, teller ve kablolar, devreler, voltlar ve voltaj, akımlar ve amperler, dirençler ve ohmlar, indüksiyon ve indüktörler, transformatörler, ve son olarak AC ve DC güç arasındaki farktan kısaca bahsederek konuyu bitireceğiz.

Atom

Biz dahil olmak üzere her şey Atomlardan yapılmıştır! Farklı malzemelerin farklı atom türleri vardır.  Bir Atomun merkezinde çekirdek, etrafında ise Nötron ve Proton olarak bilinen iki parçacık vardır.  Nötronun elektrik yükü yoktur, Proton ise pozitif elektrik yüküne sahiptir.

Çekirdeği çevreleyen ve elektronların hareket ettiği dairesel yollar vardır. Elektronlar, bu yollarda neredeyse ışık hızında hareket etmektedirler.

Nötronlar Protonlar sayesinde yörüngede dönmektedir. Her yörünge kabuğu belirli sayıda elektron tutabilir. Bir Atomun sahip olduğu Proton, Nötron ve Elektronların sayısı bize onun hangi malzeme olduğunu açıklar.

Atomlar elektronlarına sıkıca bağlıdır, fakat bazı malzemelerin elektronları atomlarını daha sıkı bağlıdır. Atomun en dış yörünge kabuğu, Valance kabuğu olarak isimlendirilir.

İletkenler ve İzolatörler

Elektron geçirebilen malzemelere, elektrik iletebilecekleri anlamına gelen “İletken” olarak isimlendirilir. Çoğu metal ise iletken sınıfına girer.  Serbest elektrona sahip olmayan atomlar ise “yalıtkan” olarak isimlendirilir. Cam ve kauçuk v.b.

Elektriği güvenle kullanmak için İletkenleri ve İzolatörleri bir araya getirerek yeni bir malzeme olan kablolar oluşturulur.

Teller ve Kablolar

Bakır kablo kesiti içindeki olay sadece serbest elektronların hareteinden ibarettir.

Yukardaki gibi devre kurarak pil veya güç kaynağından güç verilirse, voltaj serbest elektronları hareket etmeye zorlar ve elektronlar aynı yönde akar.

Devreler

Devreler, elektronların güç kaynağının iki terminali (Pozitif ve Negatif) arasında geçmek için akabileceği bir yolu ifade eder.

Bir devre kapatıldığında, elektronlar bir terminalden diğerine akabilir. Bir devre açık olduğunda, devrede bir boşluk vardır, böylece elektronlar akamaz.

Bir devrede akan serbest elektronların yoluna elektrik bileşenleri yerleştirebiliriz. Bu, elektronları bileşenin içinden akmaya zorlar ve bu, ışık üretmek gibi işler yapmak için kullanılabilir.

Volt ve Gerilim

Gerilim, su borusundaki basınç veya elektronların itme kuvveti gibi, düşünülebilir, bir devredeki gerilim ne kadar fazla elektron akıtma kapasitesi de o kadar fazladır. Bir Volt, Coulomb başına bir Joule’dir. Joule, enerji veya işin bir ölçüsüdür.

Akım, Amper ve Amper

Elektron akışını ölçmek için kısaca Amper veya Amper birimini kullanırız. 1 Amp, saniyede 1 Coulomb ve bir coulomb saniyede 6,242,000,000,000,000,000 elektrona eşittir. Bu son derece büyük bir sayıdır, bu yüzden birlikte gruplandırılırlar ve Amper olarak adlandırılırlar.

Dirençler ve Direnç

Direnç, bir devrede elektron akışının kısıtlanması veya akıma karşı gösterilen direnç olarak tanımlayabiliriz. Akımı taşıyan teller ve kablolar doğal olarak dirence sahip olacaktır. Tel ne kadar uzunsa direnç o kadar büyük ve ne kadar kalınsa direnç o kadar azdır. Elektron akışına karşı direnç her malzeme için farklıdır, malzemenin sıcaklığı da direnç seviyesini etkilemektedir.

Elektrik devresi, elektron akışını kısıtlamak için direnç olarak bilinen özel olarak tasarlanmış bileşenler kullanır. Bu, diğer elektrikli bileşenlerin çok fazla akım akmasını önlemek için kullanılır ve aynı zamanda akkor ampul gibi ışık ve ısı üretmek için de kullanılabilir.

İndüktörler ve indüksiyon

Bir tel bir bobine sarıldığında, içinden akım geçerken bir manyetik alan üretmektedir. Kablo doğal olarak manyetik alanı yaratacaktı, sadece bobinin şekliyle bu manyetik alan yoğunlaştır. Telin bir bobine sarılmasıyla manyetik alan o kadar güçlü hale gelir ki telin içindeki elektronları etkilemeye başlar.

 Elektromıknatısların çalışma şekli asenkron motorların nasıl çalıştığının da temelini oluşturur. Senkron ve Asenkron Motor Arasındaki Fark Nedir?

Bir manyetik alan bir tel bobini üzerinden geçtiğinde, elektronları belirli bir yönde iten indüklenmiş bir elektromotor kuvvetini oluşturur. Bobin bir devreye bağlıysa, bu bir akımın akmasına neden olur. 

Transformatör

Transformatörler, bu makalede şu ana kadar ele aldığımız atom, teller, kablolar direnç akım voltaj indüksiyon gibi tüm noktaların birleşimidir. İki ayrı devre oluşur ve bir devreden diğerine akımı indüklemek için bir transformatör kullanabiliriz.

AC ve DC Akım Arasındaki Farklar