Elektrik,Elektrik Devresi

Doğru Akım Kaynakları


Kimyasal reaksiyonlar sonucu elektrik akımı elde etmek mümkündür Elektrik enerjisi üreteçlerde elde edilir

Doğru Akım ( DC ) : Bir elektrik devresinde elektrik yüklerinin veya akımın belli bir yönde akan , yön değiştirmeyen ve şiddeti değişmeyen akıma doğru akım denir

Bir yönde akım sağlayan kaynaklara da doğru akım kaynakları denir Örneğin Pil , akümülatör ve dinamo gibi

Piller

Piller kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çevirir (+) ve (-) kutupları vardır Dolu pilin kutupları arasında Potansiyel farkı vardır Çeşitli piller vardır Her pilin yapısında iki elektrot ve elektrotların içine batırıldığı bir elektrolit vardır Potansiyel farkı Voltmetre veya elektrometre ile ölçülür Potansiyel farkı birimi Volttur Piller basit pil , kuru pil ve doldurulabilen piller diye üçe ayrılır

1-Basit Pil:

Volta Pili : Bakır ve çinko elektrotlar H2SO4 çözeltisine batırılınca akım elde edilir H2SO4 ile çinko (Zn) elektrot arasında kimyasal reaksiyon oluşur Çinko (Zn) atomları ikişer elektronunu çinko elektrota bırakarak Zn+2 iyonu halinde çözeltiye karışır

Çinko elektrot üzerinde elektronlar birikir Çözeltideki H+ iyonları Zn+2 tarafından bakır elektrota itilir Akım geçince dış devreden gelen elektronlar H+ iyonlarını nötrleştirir Bakır elektrot üzerinde biriken H gazı bir süre sonra akımın kesilmesine yol açar Volta pilinde bakır elektrotun H gazı ile kaplanarak akım veremez duruma gelmesine kutuplanma veya Polarizasyon denir Volta pilinde çinko elektrot pilin (-) kutbunu , bakır elektrot ise (+) kutbunu oluşturur

Danielle Pili : Bakır sülfat çözeltisi içine bakır elektrot , çinko sülfat çözeltisi içine çinko elektrot aralarına da Parşömen kağıdı konularak elde edilen pildir

Leclanche Pili : Nişadır çözeltisi içerisine batırılmış mangandioksit ve karbondan oluşmuş bir pildir

2- Kuru Pil

Pilin kabı çinkodan yapılmıştır Bu kap aynı zamanda pilin (-) kutbu görevini yapar Karbon çubuk (+) kutbunu oluşturur Karbon çubuğun etrafında %75 mangandioksit ve %25 grafitten oluşan bir katman bulunur Pildeki elektrolitik sıvı ise amonyum klorür çözeltisidir

Pil akım verirken amonyum iyonları ( NH4+ ) karbon çubuktan elektron alarak H2 ve amonyak ( NH3 ) haline geçer Çinko kaptan çözünen çinko iyonları ( Zn+2 ) ise Cl- ile birleşerek çinko klorür haline geçer Amonyak çinko klorür ile H2 ise mangandioksit ile tepkimeye girer

Birden fazla pil birbirine ağlanarak bataryalar elde edilir

3- Doldurulabilen Piller

Pilin doldurulması olayına Şarj denir Pilin boşalmasına Deşarj denir Doldurulabilen pillere Nikel kadmiyum pilleri ve kurşunlu akümülatörler örnek verilebilir

Pilden akım alınırken Kadmiyum , kadmiyum Hidroksit haline dönüşür Nikel Oksi Hidroksit ise Nikel Hidroksite dönüşür Kadmiyum ve nikel oksi hidroksit tükendiğinde pil boşalır Doldurulma olayı dışarıdan verilen elektrik enerjisi ile sağlanır

Akümülatörler

Akümülatör de bir tür pil çeşididir

Elektrik enerjisini kimyasal enerji olarak depolayan ve bunu istenildiğinde tekrar elektrik enerjisi olarak dönüştüren düzeneğe Akümülatör denir

Elektrotlar arasına bir doğru akım kaynağı bağlanır Bu sırada elektroliz olayı gerçekleşir Buna akümülatörün şarjı denir Akümülatör dolarken H+ iyonları (-) elektroda , ( SO4)-2 iyonları da (+) elektroda gider Bu olay esnasında anotta kurşundioksit (PbO2 ) , katotta ise kurşun ( Pb ) oluşur Çözeltinin içinde iki farklı elektrot elde edilir Böylece şarj olmuş akümülatör elektrotlar arasında oluşturulacak devreye akım verir Akümülatörün akım vererek her iki elektrotun kurşun haline dönüşmesine akümülatörün boşalması (Deşarj ) denir Dolma sırasında depo edilen kimyasal enerji boşalma sırasında elektrik enerjisine dönüşür

Ayrıca Demir- Nikel akümülatörleri de vardır Akümülatörlerden başka doğru akım kaynakları da vardır Örneğin Dinamo , güneş pili , termoelektrik pil , fotoelektrik pil gibi

Pil Oluşumu İle Maddelerin Aşınması ( KOROZYON )

İki farklı elektrot bir elektrolit içine batırılınca pil oluşur Pilden akım alınırken elektrotlar değişime uğrar Kendiliğinden oluşan piller de vardır Bunlara istenmeyen piller denir Doğal ortamlarda birbirine dokunmakta olan iki farklı metal nemli ortamda bulunuyorsa istenmeyen pil oluşabilir İstenmeyen pil oluşumu metallerin aşınmasına yol açar

Korozyon: Metal yüzeylerinin istenmeyen pil oluşumu ile kendiliğinden aşınmasına korozyon denir

Metallerin ısı etkisi ile aşınması , zımpara ve diğer araçlarla oluşturulan aşınmalar korozyon değildir

Korozyon etkisi ile parlak metal yüzeyleri donuklaşır Demir üzerinde pas oluşur Çinko beyaz ve donuk bir tabaka ile örtülür Bakır üzerinde yeşil bir katman oluşur Gümüş kararır Platin ve altın parlak kalır Bazı metaller kolay bazıları ise zor korozyona uğrarlar Bazı metaller daha fazla aktif bazıları ise az aktiftir Çok aktiften az aktife doğru bazı metaller şöyle sıralanır :

Magnezyum , alüminyum , çinko , demir , kurşun , kalay , bakır , gümüş , platin, altın

İki metal bir araya getirilince daha soy olan ( az aktif olan ) metal (+) elektrot , diğeri (-) elektrot olur (-) elektrot olan metal korozyona uğrar , diğeri ise korunur

Evlerde kullanılan metalden yapılmış eşyalar kendisinden daha soy olan metallere uzun süre dokundurulmamalı Örneğin çelik tencere gümüşe dokunursa korozyona uğrar Korozyon olayı kuru ortamlarda da gerçekleşebilir Metallerin gazlarla etkileşmesi sonucu gerçekleşen bu olaya Kuru Korozyon denir

İstenmeyen pil oluşumlarında bir metalin korozyonunu önlemek için daha az soy olan bir metale dokundurulur Bir metalin korozyonunu önlemek için kullanılan metale Kurban Elektrot denir

Alternatif Akım Kaynakları

Alternatif Akım ( AC ): Yönü ve şiddeti sürekli olarak değişen akıma alternatif akım denir

Alternatif akım elde etmeye yarayan düzeneklere Alternatör veya Alternatif Akım Jeneratörü denir

Mekanik , ısı , kimyasal yada nükleer enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren sistemlere elektrik santralleri denir

Hidroelektrik Santraller

Su gücünden yararlanarak çalıştırılan elektrik santralleridir Barajlarda toplanan suda potansiyel enerji depo edilir Yüksek bir yerden düşürülen yada akıtılan su Kinetik enerji kazanır Bu su yüksekten akıtıldığında su türbinine çarparak enerjisini mekanik enerji olarak çarklara aktarır Çarklar santralin üretecinin rotorunu döndürür Rotor bir mıknatısın kutupları arasında döner Rotorun bağlı olduğu jeneratörde alternatif akım üretilir Bu santrallerin çevreye önemli bir zararları yoktur Hidroelektrik santrallerde enerji dönüşüm sırası şöyledir :

Potansiyel Enerji—Kinetik enerji – Mekanik Enerji -- Elektrik Enerjisi

Termik Santraller

Elektrik enerjisi elde edebilmek için kömür , gaz petrol gibi yakıtların ısıya dönüştürülmesi ile çalışan santrallerdirBurada su kaynatılarak buhar elde edilir Yüksek basınçlı buhar , buhar türbinlerine gönderilerek türbinin döndürülmesi sağlanır Dönen bu türbin jeneratörün elektrik enerjisi üretmesini sağlar Bu santraller yeşil alanlara zararlıdır, ormanları yok ederTermik santrallerde enerji dönüşüm sırası şöyledir :

Kimyasal Enerji – Isı Enerjisi—Mekanik Enerji—Elektrik

Jeneratörlerin Yapısı

Türbinlerde alternatif akım üreten sistemlere Jeneratör denir Jeneratörde manyetik alan oluşturan mıknatıs ile mıknatısın kolları arasında dönen dikdörtgen tel çerçeveler vardır Çerçeve döndükçe düzgün manyetik alan oluşturur Negatif yüklü elektronlara bir kuvvet etki eder Çerçeve içinde elektronlar bir akım oluşturur Bu akım halkalar üzerindeki fırçalar yardımıyla dış devreye alternatif akım olarak verilir

Jeneratörün yapısında stator ve rotor diye iki önemli kısım vardır Dıştaki sabit kısım statordur Rotor ise statorun iç kısmında bulunur ve bir eksen etrafında döner

Jeneratörlerin Akım Vermesi

Tel çerçeveyi döndürmek yerine manyetik alanı döndürmek daha kullanışlı bir jeneratör oluşturur

Çubuk mıknatıs bir akım makarasının içinde hareket ettirilirse , makaraya sarılı iletken telin uçlarında oluşan akıma İndüksiyon Akımı denir

Transformatör:

Alternatif gerilimin düşürülmesi veya yükseltilmesini sağlayan araçlara denir

Transformatör Primer (Giriş) devre , Sekonder (Çıkış) devre ve demir çekirdek diye üç ana kısımdan oluşur Gerilimin uygulandığı sargıya Primer sargı denir Gerilimin alındığı sargıya Sekonder sargı denir

Bir transformatörde çıkış olarak az sarımlı sargı kullanılırsa gerilim düşer Çıkıştaki sarım sayısı giriştekinden fazla ise gerilim yükselir

Vs = Ns = İp

Vp Np İs

Vs = Sekonder Gerilim

Vp = Primer Gerilim

Ns = Sekonder Sarım Sayısı

Np = Primer Sarım Sayısı

İp= Primer Akım

İs = Sekonder Akım

Güç (P) : Birim zamanda yapılan iştir Birimi wattır

P = V İ

Bir transformatörün verimi : Verim = Alınan Güç / Verilen Güç

Verim = Vsİs/Vp İp