Elektrik Akımı Nedir

Merhaba arkadaşlar bu yazımda elektrik akımı, akımın mikroskobik modeli ve elektrik akımı formülleri gösterdim. Suyun akışı ve akım arasında karşılaştırma yapmak öğreticidir. Pek çok yerde, su tasarrufu amacı ile, evlerde su akımını düşüren bataryalar konulmak suretiyle yavaş akan duş sistemi yapmak yaygın bir işlemdir. Bu ve benzeri sistemlerde verilen zaman aralığında akan su miktarını tayin ederek, suyun akışını ölçeriz ve bunu yaygın olarak dakikada litre olarak belirleriz. Büyük bir ölçek üzerinde, özel bir yeri geçen su akışlarının hızını tanımlayarak nehir akımını karakterize edebiliriz. Örneğin, Niagara şelalesinde kıyı üzerindeki su akış hı­zı 1400 m3/s ile 2800 m3/s arasında değişmektedir.

Elektrik Akımı Konu Anlatımı

elektrik akımı
Şekil 27.1

Şimdi hareket halindeki elektrik yüklerinin oluşturduğu bir sistemi ele alalım. Belirli bir bölgede net bir yük akışı olduğunda, akımın mevcut olduğu söylenir. Akımı daha iyi tanımlamak için, yüklerin Şekil 27.1 de gösterildiği gibi A alanlı bir yüzeye doğru dik olarak hareket ettiklerini farz edelim. (Örneğin bu alan, bir telin dik kesit alanı olabilir.) Akım bu yüzeyden geçen yüklerin akış hızıdır. Bir Δt zaman aralığında bu alandan geçen yük miktarı ΔQ ise ortalama akım (Ior), yükün bu zaman aralığına oranına eşittir:

elektrik akımı formülü
27.1

Yükün akış hızı zamanla değişirse, akım da zamanla değişir. Bu durumda yukarıdaki ifadenin diferansiyel limiti olan ani akım(I)

ani akım
27.2

olarak tanımlanır. Akımın (SI) deki birimi ampere (A) dir. Ve

amper birimi

dır. Yani, 1A lik akım, yüzeyden 1s de 1C luk yük geçmesine özdeştir.

Şekil 27.1 deki yüzeyden akan yükler pozitif, negatif veya her ikisi de olabilir. Pozitif yükün akış yönünü, alışılagelmiş olarak akım yönü olarak seçmek adettir. Bakır gibi bir iletkende akım, negatif yüklü elektronların hareketiyle oluşur. Bu nedenle, sıradan basit bir iletkendeki akımdan söz ederken, akım yönü, elektronların akış yönüne zıt olacaktır. Öte yandan, bir hızlandırıcıdaki pozitif yüklü proton demeti söz konusu ise akım, protonların hareketi yönündedir. Gaz ve elektrolit içeren bazı durumlarda olduğu gibi akım, hem pozitif hem de negatif yük akşının bir sonucudur. Örneğin, yarı iletken ve elektrolit­lerde böyledir.

Şayet bir iletken telin uçları bir ilmek (halka) şeklinde bağlanırsa, ilmek üzerindeki bütün noktalar aynı elektrik potansiyelindedirler ve böylece iletkenin yüzeyinde ve içinde elektrik alan sıfırdır. Elektrik alan sıfır olduğu için, tel içerisinde net bir yük iletimi yoktur, dolayısıyla akım da yoktur. İletken üzerinde fazlalık yük olsa bile iletkendeki akım sıfırdır. Bununla birlikte, şayet iletken telin uçları bir pile bağlanırsa, ilmek üzerindeki bütün noktalar aynı po­tansiyelde değildir. Pil, tel içinde elektrik alanı meydana getirerek ilmeğin uçları arasında potansiyel farkı oluşturur. Elektrik alan tel içindeki iletkenlik elektronları üzerine kuvvet uygulayarak onların ilmek etrafında hareket etmesine ve böylece akım oluşmasına sebep olur.

Hareket eden yükü (pozitif veya negatif) hareketli yük taşıyıcısı olarak ifa­de etmek yaygındır. Örneğin, metaldeki hareketli yük taşıyıcıları elektronlardır.

Akımın Mikroskobik Modeli

akımın mikroskobik modeli
Şekil 27.2

Metal içinde iletkenlik için mikroskobik bir model tanımlayarak yük taşıyıcılarının hareketiyle akımın ilişkisini kurabiliriz. Bu ilişkiyi göstermek için kesit alanı A olan bir iletkeni (Şekil 27.2) ele alalım. Δx uzunluğundaki iletken elemanının hacmi (Şekil 27.2 deki koyu renkli kısım) AΔx dir. Şayet n birim hacim başına düşen hareketli yük taşıyıcılarının sayısını gösterirse, bu hacim elemanındaki hareketli yük taşıyıcılarının sayısı nAΔx ile verilir. Dolayısıyla, bu parçadaki ΔQ yükü

ΔQ= Taşıyıcıların sayısı x parçacık başına düşen yük =(nAΔx)q

olarak verilir. Burada q, her bir parçacık üzerindeki yüktür. Şayet, yük taşıyıcıları VS hızıyla hareket ederlerse, Δt süresinde alacakları yol Δx=VSΔt ile verilir, Dolayısıyla, ΔQ yükü

ΔQ=(nAVSΔt)q

Şeklinde yazabiliriz. Bu eşitliği her iki tarafını Δt ye bölersek iletkendeki akımın

iletkendeki akım
27.4

İle verileceğini görürüz.

Yük taşıyıcıların VS hızı, gerçekte ortalama bir hızdır ve buna sürüklenme hızı denir. Sürüklenme hızının manasını anlamak için, içindeki yük taşıyıcıları elektronlar olan bir iletken düşünelim. Yalıtılmış bir iletkende bu elektronlar, gaz moleküllerinin yaptığı gibi, rastgele bir hareket yaparlar. Daha önce tartıştığımız gibi, iletkenin uçlarına bir potansiyel fark uygulandığında (diyelim bir batarya ile) iletkende bir elektrik alan oluşur. Bu alan, elektronlar üzerinde bir elektriksel kuvvet uygular ve dolayısıyla bir akım oluşur. Gerçekte elektronlar, iletken boyunca basitçe doğrusal olarak hareket etmezler. Bunun yerine, metal atomlarıyla peş peşe çarpışarak karmaşık zikzak hareketler yaparlar (Şekil 27.3). Elektronlardan metal atomlarına aktarılan enerji, atomların titreşim enerjilerinin artmasına ve dolayısıyla iletkenin sıcaklığının yükselmesine sebep olur. Fakat bu çarpışmalara rağmen, elektronlar, iletken bo­yunca (Eve ters yönde), sürüklenme hızı VS adı verilen bir ortalama hız ile yavaşça hareketine devam eder.

elektronun hareketi
Şekil27.3

İletken içinde atom-elektron çarpışmaları, etkin bir iç sürtünme (veya sürtünme kuvveti) olarak düşünülebilir. Bu durum, yün keçe ile doldurulan bir borunun içine doğru akan sıvı moleküllerinin maruz kaldığı kuvvete benzer.

Çarpışma süresince, elektronlardan metal atomlarına aktarılan enerji, atomların titreşim enerjilerinin artmasına ve dolayısı ile iletkenin sıcaklığının artmasına sebep olur.

Bu yazımda elektrik akımı hakkında konu anlatımı yaptım. Diğer yazımda görüşmek üzere.

arıcılık malzemeleri
Merve Yumlu
Merve Yumlu
Mühendis olma yolunda bir öğrenci :) Mühendis Beyinler aracılığı ile araştırmalarımı sizler ile paylaşacağım.

4 Yorum

Düşünceleriniz Nedir?

Lütfen yorumunuzu buraya yazınız.
Lütfen isminizi buraya yazını.

Yazar Ol arıcılık malzemeleri Proje Yönetimi

Yeni Yazılar

Giyilebilir Teknoloji Ürünleri

Teknoloji hayatımızın bir parçası olmaktan çıktı artık teknoloji hayatımız oldu. Yeni teknolojiler geliştirildikçe var olan teknolji ve teknolojik aletlerde gelişiyor ve değişiyor. Örnek olarak...

Antioksidan Nedir Görevleri Nelerdir

Canlı vücudu sürekli bir oksidatif stres altında bulunur. Oksidatif stres oksidan ve antioksidanlar arasındaki dengesizlik olarak tanımlanabilir. Bu dengesizliğe neden olan şey ise oksijenin vücutta ikiye ayrılması ve çift halde bulunamamasıdır. Bu...

Genetik Mühendisliğinin İnsanlığa Yarar ve Zararları

İnsanlığın, kalıtsal özellikleri kontrol altına alması ihtiyacından doğmuş genetik mühendisliği ilk kez 1972’de ortaya çıkmıştır ve gelişmiş ülkelerde oldukça değerli bir meslektir. Canlılarda bulunmakta...

RTX 3000 Serisi Ekran Kartlarının Başarısı

nVidia yeni nesil ekran kartlarında oldukça büyük bir başarı yakaladı. Her ne kadar ekran kartını dağıtan firmalarda bazı teknik detay sorunları yaşansa da performansın...

Mühendislik Maaşları

İşletme Mühendisliği Maaşları

Bu yazımızda sizler için işletme mühendisliği maaşları ve işletme mühendisliğini araştırdık. Öncelikle işletme mühendisliği; bir işletmenin işletmecilik ve mühendislik anlayışı ve ilkelerine göre yönetilmesi,...

Kimya Mühendisliği Maaşları

Günümüzde herhangi bir meslek dalında hemen iş bulmak, çalışmaya başlamak maalesef hiç kolay değildir. Kişi hangi mesleği seçmiş olursa olsun ilk akla gelen konulardan...

İnşaat Teknolojisi Bölümü Maaşları

İnşaat teknolojisi bölümü inşaat sektörünün giderek gelişmesiyle beraber ortaya çıkan bir bölümdür. Bölümden mezun olanlar çeşitli kurumlar da ve iş sahalarında iş bulabilir. İnşaat...

Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Maaşları

Bu yazımızda sizlere petrol ve doğal gaz mühendisliği maaşları hakkında bilgiler vereceğiz. Öncelikle petrol ve doğal gaz mühendisliği nedir; petrol, doğal gaz, buhar, su,...