Elektrik - © Cetin BAL - GSM:+90 05366063183 -Turkey/Denizli
Yıldırım doğadaki elektrik akışına örnektir
Elektrik Alan ve Manyetizma
Elektrik alan SI birimi Newton/Coulomb ya da Volt/metre olan bir vektör alanıdır. SI temel birimleri cinsinden kg·m·s−3·A−1 olarak ifade edilir. Alanın belli bir noktadaki büyüklüğü o noktaya konacak 1 Coulomb’luk bir test yüküne ne kadar kuvvet uygulayacağıyla belirlenir, alanın yönü kuvvetin yönüdür. Elektrik alan, yoğunluğunun büyüklüğü alan büyüklüğünün karesiyle doğru orantılı elektriksel enerjiye sahiptir. Elektrik alanın yükle ilişkisi yerçekimi ivmesinin kütleyle ilişkisinin ve kuvvet yoğunluğunun hacimle ilişkisi gibidir.
Coulomb yasasına dayanarak, uzayda tek bir noktasal yük tarafından üretilen elektrik alanı yazabiliriz: E=1/4pi… q elektrik alanı üreten parçacığın yükü, r elektrik alanı hesapladığımız nokta ile q yükü arasındaki uzaklık, r q yükünden elektrik alanın hesaplandığı noktayı gösteren birim vektör, epsilon yalıtkanlık sabiti.
V levhalar arası voltaj farkı
+ yüklerin dışa doğru, – yüklerin içe doğru elektik alanı oluşturduğu, nötr cisimlerinse alan oluşturmadığı kabul edilir.
m kütleli, q yüklü bir cismi E elektrik alanına koyarsak, bu cisme kadarlık bir net kuvvet etki eder, dolayısıyla cisim ivmeli hareket yapar.(Newton’ın hareket yasaları) Yani cismin ivmesi
Elektrik alan çizgileri + yükten çıkıp – yüke girer.
Manyetik alan hareket eden elektrik yükleri tarafından,zamanla değişen elektrik alanlardan veya temel parçacıklar tarafından içsel olarak üretilir. Manyetik alan iki farklı alanı kast edebilir. Manyetik alan vektörel bir büyüklüktür yani herhangi bir noktada yönü ve kuvveti ile tanımlanır. Manyetik alan en genel şekilde hareket eden elektrik yüküne etki eden Lorentz kuvveti ile tanımlanır. Manyetik alan, elektrik alan, akım ve onları yaratan yükler arasındaki bağlantı maxwell denklemleri ile açıklanır. Özel görelilik kuramında elektrik ve manyetik alan bir nesnenin birbiriyle alakalı iki özelliğidir.Kuantum fiziğinde ise elektromanyetik etkileşimler foton değişimi sonucunda oluşur. Manyetik alanın bir çok kullanımı vardır. Dünya kendi manyetik alanını üretir ve bu manyetik alan pusulanın temel çalışma prensibini oluşturur. Dönen manyetik alan elektrik motorlarında ve jeneratörlerde kullanılır.Manyetik kuvvetler bir malzeme içerisindeki yük taşıycılarının sayısı hakkında bilgi verir(hall etkisi)
Diyamanyetik maddeler: Zayıf bir şekilde etkilenenler; Bağıl manyetik geçirgenlikleri µr < 1 olan bu tür maddeler, güçlü bir manyetik alana dik şekilde kendilerini yönlendirirler. Diyamanyetizma, tek sayıda elektronlara sahip ve tamamlanmamış içi kabuğu olmayan maddelerde görünür. Radyum, potasyum, magnezyum, hidrojen, bakır, gümüş, altın ve su diamanyetik gruba girerler.
Paramanyetik maddeler : Bağıl manyetik geçirgenlikleri µr> 1 olan bu tür maddeler, güçlü bir manyetik alana paralel şekilde kendilerini yönlendirirler. Paramanyetizma çift sayıda elektronlara sahip maddelerde görülür. Hava, alüminyum ve silisyum paramanyetik gruba girer.
Ferromanyetik maddeler: Kuvvetli bir şekilde mıknatıslardanetkilenen maddelerdir, Demir, nikel, kobalt ve alaşımlarını içeren maddeler bu gruba girer.
Bir mıkantısın ikiye bölünmesi sonucu bölünen her bir parçanın K, G biçiminde yeniden kutuplaştığı görülür. Buradan çıkaracağımız sonuç, atomik boyutlara inildiğinde dahi tek kutuplu mıknatıs elde edilemeyeceğidir.
Skaler bir büyüklüktür. Uluslararası Birimler Sisteminde geçerli olan birimi Volttur(V).
Hydrogen atom is just an electron and a proton. This image is not to scale.
Elektriksel yük, bir maddenin elektrik yüklü diğer bir maddeyle yakınlaştığı zaman meydana gelen kuvvetten etkilenmesine sebep olan fiziksel özelliktir. Pozitif ve Negatif olmak üzere iki tür elektriksel yük vardır. Pozitif yüklü maddeler, diğer pozitif yüklü maddeler tarafından itilirken, negatif yüklü olanlar tarafından çekilir; negatif yüklü maddeler de negatif yüklüler tarafından itilir ve pozitif olanlar tarafından çekilir. Bir cisim çok fazla elektrona sahipse, negatif yüklüdür; aksi durumdaysa pozitif yüklüdür ya da yüksüzdür. Uluslararası Bilimler Sistemi (SI) elektrik yükünü coulomb (C) olarak adlandırırken, elektrik mühendisliğinde amper-saat (Ah) olarak ve kimyada da elemanter yük (e) olarak adlandırmak mümkündür. Q sembolü genellikle yükü ifade etmek için kullanılır. Yüklü cisimlerin birbirleriyle nasıl iletişimde olduklarını anlatan çalışma klasik elektromanyetizmadır ve kuantum mekaniğinin göz ardı edilebildiği ölçüde doğrudur.
Yük,bir maddenin diğer maddeyle elektrostatik itme ya da çekme meydana gelmesi durumunda ortaya çıkan temel özelliktir. Elektriksel yük, birçok atomaltı parçacığının karakteristik bir özelliğidir. Serbest parçacıkların yükleri, temel yüklerin (e) tam katlarıdır, ve daha önce de söylendiği gibi, elektriksel yük nicelendirimiştir. Michael Faraday, yaptığı elektroliz deneyleriyle elektriksel yükün kesin olduğunu gösteren ilk kişidir. Robert Millikan’ın yağ damlası deneyi bu gerçeği direkt olarak göstermiş, ve temel yükü ölçmüştür.
yıllarda Yunan filozof Thales’in de söylediği gibi, kürk, amber gibi bir maddeye sürtülerek yük (ya da elektrik) toplanabilir. Yunanlar, yüklü amber düğmelerin saç gibi hafif objeleri kendine çekebildiğini yazmışlardır. Ayrıca, eğer amberin yeterince sürtülürse, elektrik kıvılcımı bile yayabileceğini not etmişlerdir. Bu özellik sürtünme ile elektriklenme etkisinden gelmektedir.
1600’de, İngiliz bilimadamı William GilbertDe Magnete adlı eserinde bu konuya değinmiş, , Yunanca amber, İngilizce’de de sonları “elektrik” , “elektriksel” gibi terimlerin doğmasına yol açan Yeni Latince terim electrius “ηλεκτρον (elektron)”u para olarak bastırtmıştır. Otto von Guericke 1660 yılında bunu takiben, elektrostatik jeneratörü üreten ilk kişi olmuştur. Diğer Avrupalı öncülerden Robert Boyle, elektriksel çekim ve itimin bir vakum gibi davranabileceğini iddia etmiş, Stephen Gray, 1729 yılında maddeleri iletken ve yalıtkan olarak sınıflandırmış ve C. F. Du Fay, 1733’de elektriğin birbirini yok eden iki varyasyona sahip olduğunu öne sürmüş, bu olayı da ikili sıvı teorisi ile açıklamıştır. Du Fay’ın dediğine göre; cam ipeğe sürtüldüğünde, cam pozitif cam elektriğiyle yüklenir ve amber kürke sürtüldüğünde, amber de reçineli elektrikle dolar. 1839 yılında, Michael Faraday statik elektrik, akım elektriği ve biyoelektrik arasındaki ayrımın yanlış olduğunu, hepsinin tek tür bir elektriğin zıt kutuplarda gösterdiği davranışların sonucu olduğunu göstermiştir. Kutup ister pozitif ister negatif olsun, bu durum değişmemektedir. Pozitif yük cam çubuğun ipeğe sürüldükten sonra solunda kalan yük olarak tanımlanabilir.
Diğer bir cam parçası yine diğer bir reçineye sürtüldüğünde ve birbirlerinden ayırıp, daha önceki ayrılmış maddelerin yakınlarına konduğunda, bunlar gözlemlenebilir: 1. İki cam parçası birbirlerini itebilir. 2. Her bir cam parçası, her bir reçineyi çekebilir. 3. İki reçine parçası birbirini itebilir.
Yalıtılmış sistemin toplam elektrik yükü sistemin kendi içinde olan değişimlere bakmaksızın sabit kalır. Bu kural fizikte bilinen bütün süreçlerin esasında vardır ve dalga fonksiyonunun yerelleştirilmiş bakışım kuramından ortaya çıkmıştır. Yük korunumu yük-akım süreklilik denkleminin bir sonucudur. Daha genel manada, birleşme miktarı V içindeki yük yoğunluğunun ρ net yükü, akım yoğunluğundaki
J bütün alanın kapalı alanı boyunca olan yüküne eşittir S = ∂V. Ki bu yük de nihayetinde net akıma eşittir.
Atomları 1 valans elektronlu olan metaller iyi iletkendir. Buna örnek olarak altın, gümüş ve bakır gösterilebilir.Bilinenin aksine Gümüş en iyi iletkendir , ikinci en iyi iletken Bakırdır,sonraki Altındır. Bakır kablo ve tellerde gümüşe göre ucuz olması sebebiyle tercih edilir. Altın kolay oksitlenmemesi sebebiyle elektriksel kontaklarda kullanılır. Altının oksidide iletkendir. Alüminyum, altından sonra en iyi iletkendir, yüksek gerilim hat kablolarında kullanılır.
cisimlerdeki elektriği yarı ileten maddelere verilen addır
^ Jones, D.A. (1991), "Electrical engineering: the backbone of society", Proceedings of the IEE: Science, Measurement and Technology 138 (1): 1–10, doi:10.1049/ip-a-3.1991.0001