donanimatolyesi

14/2/2007 - ANA SAYFA

KONULARLA İLGİLİ DETAYLI BİLGİLERİ ARSİVİMDE BULABİLİRSİNİZ...

14/2/2007 - EYLUL

ELEKTRİK'İN TARİHÇESİ

Bilim, doğanın temel yasalarının araştırılması ve öğrenilmesi etkinliğidir. Teknoloji ise insanlığın doğa içindeki gücünü arttırmasına olanak sağlar. İnsanlık binlerce yıldan beri, hem doğayı anlamaya ve kavramaya, hem de onun yasalarına bağlı kalarak gücünü ve etkinliğini arttırmaya çalışmıştır.

Taştan balta yapılması, ateşin keşfi, ok ve yayın icadı, bronz ve demirin keşfi ve eritilmesi, tekerleğin icadı, piramitlerin yapımı, hayvanların evcilleştirilmesi ve büyük tarım devrimi, insanlığın binlerce yıl önce sağlamış olduğu bilimsel ve teknolojik gelişmenin en önemli aşamalarından bazılarıdır. Ancak bu gelişmeler çok uzun tarihsel dönemlerde gerçekleşebilmiştir. Keşif ve icatların birikmesi, nüfusun artması, ulaşım araç ve imkânlarının çoğalması ve yazının bulunmasıyla, bilimsel ve teknolojik gelişmeler de hızlanmaya ve çeşitlenmeye başlamıştır.

Bir enerji kaynağı ve aracı olarak elektriğin pratikteki kullanımı, henüz yeni sayılabilecek modern dönemlere özgü olmakla birlikte, elektrik kavramının ve elektrikle ilgili düşünce ve deneyimlerin doğuşu ve gelişimi oldukça eskidir.

Elektrik ve mıknatıs ( magnet ) sözcüklerinin kökeni eski Yunanca'dan gelmektedir. Elektrik sözcüğünün kaynağı " kehribar " anlamına gelen Yunanca elektron sözcüğüdür. Mıknatıs ( magnet ) sözcüğünün de, mıknatıs taşlarına oldukça sık rastlanan Batı Anadolu'dakki Magnesia ( bugünkü Manisa ) bölgesinden türediği sanılmaktadır. Çinlilerin M.Ö. 1100 yıllarında mıknatıs taşları ile mıknatısladıkları madenî iğnelerden bir tür pusula yaptıklarını ve denize açıldıklarında bunlardan yararlandıklarını biliyoruz. Ancak elektrik ve magnetizma ile ilgili elimizdeki ilk yazılı belgeler eski Yunan filozof Tales'in
( M.Ö. 625 - M.Ö. 545 ) elektriğe ve magnetizmaya ilişkin önemli gözlemlerde bulunduğu, Aristoteles'in yazılarından öğreniyoruz. Bu gözlemlerinde Tales, kehribarın hafif cisimleri ve mıknatıs taşının da demiri çekebilme özelliği bulunduğunu saptamıştır. Hatta daha da ileri giderek bu iki tür olay arasında ilişki kurmaya çalışmıştır. Romalı şair Lukretyüs, De Nerum Natura adlı yapıtında mıknatıs taşının demir halkaları çekebildiğinden söz etmektedir.

Bilimsel çalışmaların ve düşünsel gelişmelerin Batı da çok yavaşladığı Ortaçağ döneminde en göze çarpan yenilik, kehribar ve mıknatıs taşı üzerine yaptığı gözlemlerle Rönesans bilimcilerine ilham veren ünlü İngiliz bilimcisi Roger Bacon'ın ( 1220 - 1292 ) öğrencisi Peter Peregrinus'un 1269 yılında, pusulanın ilkel biçimini tanımlaması olmuştur.

Ancak pusulanın Peregrinus tarafında icat edilmediği ve Avrupalıların bu aygıtın varlığını ve özelliklerini, Müslümanlar aracılığıyla Çinlilerden öğrendiği tarihçilerin genel olarak kabûl ettikleri bir görüştür. Pusulanın o dönemin en önemli teknolojik buluşu olması ve pratikte görülen büyük yararları, magnetizma olgusu üzerine ilginin ve çalışmaların artmasına yol açmıştır. Bu konudaki ilk önemli yapıtın yazarı William Gilbert ( 1544 - 1603 )'dir. İngiltere Kraliçesi I. Elizabeth'in doktoru olan Gilbert'in De Magnete adlı kitabı 1600 yılında yayımlandı. Gilbert bu kitabında, dünyanın küresel bir mıknatıs olduğunu ve pusulanın ibresinin dünyanın magnetik kutbunu gösterdiğini ortaya koyarak magnetizma teorisine çok büyük bir katkıda bulundu. Pusula ibresinin, kuzey - güney doğrultusunun yanı sıra düşey yönde sapma gösterdiğini ilk kez söyleyen de Gilbert olmuştur.

Magdeburg kenti belediye başkanı Otto Von Guericke ( 1602 - 1686 ), 1660 yılında elektriksel yük üreten ilk makinayı yaptı. Bu makina, kayışlı bir makara düzeneği aracılığıyla elle döndürülen kükürt bir küreden oluşuyordu. Çeşitli cisimlerin dönmekte olan kükürt küreye sürtünmesiyle belirli düzeylerde statik elektrik üretiliyordu. Avrupa'da kısa sürede büyük bir üne kavuşan bu makina ile Guericke, elektriksel itme ilkesini kurmuş ve yaygınlaştırmış oluyordu.

Elektriğin iletilebileceğini kanıtlayan ilk deneyler Stephen Gray ( 1696 - 1736 ) adlı bir İngiliz tarafından yapılmıştır. Elektriklenmiş bir şişede elektriğin, şişenin mantar kapağına da geçtiğini gören Gray, bu gözleminden hareket ederek ipek, cam, metal çubuk ve benzeri cisimleri ard arda bitiştirerek elektriğin bu cisimler aracılığla iletilebileceğini gösterdi. 1729'da yaptığı bu tür bir deneyde elektriği 255 metrelik bir uzaklığa kadar iletmeyi başardı. Çeşitli maddeleri iletken ve yalıtkan olarak ilk kez sınıflandıran da Stephen Gray olmuştur.

XVIII. yüzyılın en gözde buluşlarından biri, Leyden şişesidir. Alman E.G. Von Kleist ile Leyden (Hollanda'da bir kent) Üniversitesi matematik profesörlerinden Pieter Van Musschenbroek'in 1745 ve 1746'da birbirlerinden bağımsız olarak buldukları bu aygıt, içine metal bir çubuk batırılmış su dolu bir cam şişeden oluşuyordu. Cam şişenin izolatör rolü gördüğü tarihteki bu ilk kondansatör, elektriği depolanarak çeşitli deneylerde bir kaynak olarak kullanılabilmesine olanak sağlıyordu.

Leyden şişesinin bulunmasının ardından elektriğin iletimine ilişkin deneyler arttı. Fransa'da yapılan bir deneyde Leyden şişesindeki elektrik 4 km. uzaklığa iletildi. Öte yandan elektriğin iletilebilir olması, onun hızının ne olduğunun merak edilmesine yol açtı. Fransa'da ve İngiltere'de elektriğin hzını ölçme deneyleri yapıldı. Bu deneylerin sonucunda elektriğin aynı anda kilometrelerce öteye ulaştığı düşüncesinden öteye gidilemedi.

Elektrik yüklerinin artı ve eksi olarak belirlenip adlandırılmasını sağlayan Benjamin Franklin ( 1706 - 1790 )'dir. Franklin, yaptığı çeşitli deneylerin sonucunda elektriğin belirli ortamlarda fazla veya eksik ölçülerde bulunabilen bir sıvı olduğu görüşüne vardı. Her ikisinde de elektrik eksikliği yada fazlalığı bulunan cisimlerin birbirini ittiğini, birinde eksiklik diğerinde fazlalık olan cisimlerin ise birbirlerini çektiğini leri sürdü. Fazlalığı artı elektrik, eksikliği ise eksi elektrik olarak adlandırdı.

Leyden şişesiyle ilgili deneyleri de sürdüren Franklin, Leyden şişesinden boşalan elektriğin oluşturduğu çatırtılar ve kıvılcımlar ile fırtınalı havalardaki gök gürültüsü ve şimşek arasında bir ilişki olması gerektiğini düşündü ve 1752'de, fırtınalı bir havada uçurduğu bir uçurtma ile bir leyden şişesini yüklemeyi başardı. Franklin'in bu deneyden pratik yararlar elde etme yönündeki girişimleri paratonerin bulunmasına giden yolu açtı. Bu nedenle, yıldırıma karşı bir korunma aracı olarak kullanılan ve toprağa bağlı bir metal çubuktan ibaret olan paratonerin gerçek yaratıcısı Franklin'dir. 1782 yılında Amerika'nın Philadelphia kentinde paratoner kullanan konut sayısı 400'ü geçiyordu.

Elektriğin XVIII. yüzyıl tarihindeki en önemli simanın Coulomb ve en büyük bilimsel keşfin de Coulomb Yasasının formüle edilmesi olduğunu söyleyebiliriz. Fransız fizikçi Charles Augustin de Coulomb ( 1736 - 1802 ), elektriğin niceliksel işlemler ve ölçümler ifade edilebilen bir kavram ve bilim dalı haline getirilmesine çok büyük katkılarda bulunmuştur. Coulomb, 1777 yılında, yüklü iki metal küre yada iki mıknatıs kutbu arasındaki itme veya çekme kuvvetini duyarlı bir biçimde ölçebilen burulmalı tartı aygıtını gerçekleştirdi ( Bu aygıtı icat etmesi nedeniyle 1781'de Fransız Bilimler Akademisi'ne seçildi). 1785'de ise bu tartı aygıtını kullanarak iki yük arasındaki itme veya çekme kuvvetinin, yüklerin çarpımı ile doğru, aradaki uzaklığın karesi ile ters orantılı olduğunu deneysel olarak gösterdi. Günümüzde Coulomb yasası olarak bilinen bu büyük bilimsel keşif, elektriğin bir bilim dalı haline gelmesinde temel nitelikte bir rol oynamıştır. Coulomb yasası, Newton'un kütle çekimi yasasının elektrikteki karşılığıdır ( Kütle çekimi yasasından farklı olarak elektrikte iki yük arasında itme kuvvetinin varlığı da söz konusudur ).

XVIII. yüzyılın sonlarında gerçekleştirilen çok önemli bir buluş da pildir. Pil sayesindedir ki, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürücek sürekli bir akım elde edebilme olanağı doğmuştur. İtalyan hekim ve fizik bilgini Luigi Galvani ( 1737 - 1798 ), hayvanların dokularında bir tür elektrik bulunduğuna inanıyordu. Laboratuvardaki kurbağalardan birinin açıktaki sinirlerine makasla dokunduğunda ölü hayvanın kaslarının kasıldığını fark etmişti. Galvani'ye göre,"hayvansal elektrik" adını verdiği bu yeni güç, sürtünmeyle oluşan statik elektrikten farklı, yeni bir elektrik biçimiydi. Pavia Üniversitesi'nde fizik profesörü olan Alessandra Volta ( 1745 - 1827 ), Galvani'nin bu fikrine karşı çıktı ve oluşan elektriğin kaynağının kurbağa değil, ona dokundurulan metal parçaları olduğunu ileri sürdü. Galvani ile Volta arasındaki bu tartışma başka bilim adamlarının da katılımıyla yıllarca sürdü ve ancak Volta'nın 1800 yılında Royal Society'ye yazdığı yazıda, iki metal plaka arasına tuz karışımlı sıvı koyarak elektrik akımı elde etmiş olduğunu bildirmesiyle sona erdi. Böylece ilkel biçimiyle pil icat edilmiş oluyordu. Volta daha sonra buluşunu geliştirdi ve tuzlu suyla nemlendirilmiş kartonlarla birbirlerinden ayrılmış ince bakır ve çinko levhaları üst üste koyarak hazırlanabilen piller yaptı. Volta pili kısa bir süre içinde, özellikle kimya dalında olmak üzere önemli gelişmelere yol açtı. İngiliz kimyacı Humphry Davy ( 1778 - 1829 ), 1807 yılında, özel olarak yapılmış güçlü bir Volta pilini kullanarak bileşikler içinden elektrik akımını geçirmek suretiyle potasyum ve sodyumu bileşiklerinden ayırmayı başardı. Böylece XVIII. yüzyılın sonunda, sürekli elektrik akımı üretebilen bir kaynağın gerçekleştirilmesiyle, hem elektrokimya dalında büyük adımların atılabilmesi süreci başlamış, hem de yüzyıllar boyunca varlığını korumuş olan elektrik tarihinin en temel sorusunun yani elektrik ile magnetizma arasındaki ilişkinin niteliği konusunun yanıtlanabilmesinin nesnel temeli yaratılmış oldu. Bu sorunun yanıtının artık çok uzun bir süre geçmeden Kopenhag Üniversitesi'nde doğa felsefesi profesörü olan Hans Christian Oersted ( 1775 - 1851 )'den geldi. Oersted, 1819 yılında, öğrencilerine elektrik akımından ısı elde edilmesini göstermek amacıyla Volta piliyle deney yaparken önemli bir olguya tanık oldu. Kullandığı elektrik devresinin açılma ve kapanma anlarında, yakındaki bir mıknatıslı pusulanın iğnesinde sapmalar oluyordu. Gözlemlerini sürdüren Oersted bir telin içinden akım geçirildiğinde elektrik akımının telin çevresinde bir magnetik alan oluşturduğu sonucuna vardı. Oersted'in yaptığı deneylerin sonuçlarını 1820 yılında yayınlanması, bilim dünyasında büyük yankılar yarattı.

Oersted'in keşiflerinin yayınlanmasından bir hafta sonra Fransız matematikçi ve fizikçi André Marie Ampére ( 1775 - 1836 ), bu yeni olguyu betimleyen ve Ampére Yasası olarak adlandırılan bir elektromagnetizma yasası formüle etti. Bu yasa magnetik alan ile bu alanı doğuran elektrik akımı arasındaki bağıntıyı matematiksel olarak belirtiyordu. Elektrodinamiğin kurucusu olan Ampére aynı zamanda elektrik ölçme tekniklerini de geliştirdi ve serbestçe hareket eden bir iğnenin yardımıyla elektrik akımını ölçen bir aygıt yaptı.

İletkenlerden geçen elektrik akımına ilişkin çalışmalar yapan Alman fizikçi Georg Simon Ohm ( 1789 - 1854 ), bir iletkenden geçen akımın iletkenin uçları arasındaki gerilim ile doğru, iletkenin direnciyle ters orantılı olduğunu buldu. Ohm, günümüzde kendi adıyla anılan bu yasayı ve onunla ilgili düşüncelerini 1827 yılında yayınladı.

XIX. yüzyılda elektrik teori ve pratiğine çok önemli katkılarda bulunmuş iki büyük bilim adamı vardır. Bunlar büyük deneyci İngiliz Michael Faraday ( 1791 - 1867 ) ile elektromagnetik kuramının kurucusu İskoç James Clerk Maxwell ( 1831 - 1879 )'dir.

Oersted, elektrik akımının bir magnetik alan oluşturduğunu göstermişti. İngiliz kimyacı ve fizikçi Faraday ise mıknatısların elektrik akımı yarattığını buldu ve mıknatısların oluşturduğu elektrik akımına ilişkin yasayı formüle etti : Akımın şiddeti, iletkeni birim zamanda kesen kuvvet çizgilerinin sayısıyla doğru orantılıydı ( Faraday, yaşamı boyunca tüm çalışmalarını düzenli bir biçimde defterine not ediyordu. Ölümünden sonra bu notlar 7 cilt halinde yayınlanmıştır. Faraday, 1822 yılında defterine şu notu düşmüştü ; "Magnetizma'yı elektriğe dönüştür!" ). Faraday'ın bu bilimsel keşfi, onun sürekli bir akım üretebilen elektrik motorunu buluşuyla sonuçlanmıştır.

Faraday'ın elektriğin yanı sıra kimya alanında da önemli katkıları bulunmuştur. elektrokimyanın kurucusu olarak tanınan Faraday elektroliz yasalarının da kâşifidir. Ayrıca, elektroliz, elektrot, anot, katot gibi günümüzde kullanılan sözcükleri de ilk kez ortaya atan Faraday'dır.

Faraday, ilkelerine son derece bağlı olarak yaşayan bir bilim insanıydı. 1850'li yıllarda İngiltere, Rusya ve Kırım'da savaş halindeyken, İngiliz hükümeti savaşta kullanılmak üzere bir zehirli gaz geliştirmesi için Faraday'a başvurmuştu. Faraday'ın yanıtı çok kesindi : Böyle bir gazın geliştirilmesi mümkündü, ancak kendisinin böyle bir araştırmada yer alması düşünülemezdi.

Bilimsel gelişmeye çok önemli ve özgün katkılarıyla Maxwell, belki ancak Newton'un ve Einstein'ın etkisiyle eş düzeyde tutulabilecek bir etki yaratmıştır. Diğer şeylerin yanı sıra elektromagnetizma kuramı ile gerçekte XX. yüzyıl fiziğine en büyük etkide bulunan XIX. yüzyıl bilimcisidir. Maxwell'in 100. doğum yılında, 1931'de Einstein, Maxwell'in çalışmaları sonucunda fizikteki gerçeklik kavramlarında ortaya çıkan değişiklikleri, Newton döneminden bu yana fiziğin kazandığı en köklü üretici deneyimler olarak tanımladı.

Işığın da bir elektromagnetik dalga olduğu görüşünü benimseyen Maxwell, elektromagnetik radyasyon kavramını ortaya attı ve alan denklemlerini, Michael Faraday'ın elektrik ve magnetik kuvvet çizgileri üzerine oturttu. Bu alan denklemleri daha sonra Einstein'ın özel görecelik kuramının gelişimine yol açtı ve kütle ile enerjinin eşdeğerliği ilkesine temel oluşturdu. Maxwell'in düşünceleri ayrıca XX. yüzyıl fiziğinin öteki büyük keşfi olan kuantum kuramının geliştirilmesine de öncülük etti. Maxwell'in elektromagnetik radyasyonu tanımlaması, ısıl radyasyon yasasının oluşumuna yol açtı ve bu yasa da daha sonra Max Planck'ın kuantum hipotezini formüle etmesine yaradı ( Bu hipoteze göre ısı enerjisi yalnızca sınırlı miktarlarda yada kuantalar halinde yayılır ).

Maxwell'in elektromagnetizma üzerine yaptığı çalışmalar onu tarihin en büyük bilim adamları arasına yerleştirmiştir.

Kuramın en iyi açıklaması niteliğindeki "Elektrik ve Magnetizma Üzerine Tezler" adlı yaptının önsözünde, Maxwell yaptığı en büyük şeyin Faraday'ın fiziksel düşüncelerini matematiksel bir yapıya dönüştürmek olduğunu belirtmektedir. Faraday indükleme yasalarını ( değişen bir magnetik alan, indüklenmiş bir elektromagnetik alana yol açar ) açıklama denemeleri sırasında Maxwell bir mekanik model oluşturdu. O bu modelin, enine dalgalara yataklık yapabilen dielektrik ortam içinde bir deplasman akımına neden olduğunu buldu. Bu dalgaların hızlarını hesapladı ve onların ışık hızına çok yakın olduğunu gösterdi. Maxwell ışığın, elektrik ve magnetizma olgularının nedeni olan enine dalgalanmalar içerdiği sonucuna varmanın kaçınılmaz olduğuna karar verdi.

Maxwell'in kuramı, elektromagnetik dalgaların bir laboratuvarda elde edilebileceğini öngörüyordu. Bunu ilk olarak, Maxwell'in ölümünden sekiz yıl sonra, 1887'de Heinrich Hertz ( 1857 - 1894 ) gerçekleştirdi. Kökeni Maxwell'in yazılarında bulunan çok sayıdaki uygulama, radyo sanayiinin doğuşuyla sonuçlandı.

Oersted ile yoğunlaşmaya başlayan bilimsel gelişmeler Maxwell ile doruğa erişmişti. Bu büyük gelişmeler sadece kuramsal düzeyde ilerlemekte kalmadı, teknolojik sonuçlara da yol açtı. Faraday 1831 yılında elektrik üretebilen küçük nir jeneratör de yapmıştı. Fakat onun bu icadı o yıllarda büyük teknolojik atılımlara neden olmadı. Ancak XIX. yüzyılın ikinci yarısında teknolojik gelişmeler yoğunlaştı ve hız kazanmaya başladı.

1850'li yıllarda artık seri olarak üretilmeye başlanan dinomalar ilk kez yaygın olarak aydınlatma amacı için kullanıldı. 1858'de başlayarak dinamolardan İngiltere'de deniz fenerlerindeki kömür uçlu ark lambalarının enerji kaynağı olarak yararlanıldı. XIX. yüzyılın son çeyreğinde artık elektrik motorları küçük ve bağımsız mekanik enerji gerektiren, demiryolları, asansörler, madencilik, makina tezgahları, matbaacılık gibi alanlarda yaygın biçimde kullanılmaya başlanmıştı.

İlk kez deniz fenerlerinde kullanılan ark lambaları daha sonra sokak aydınlatılmasında da kullanılmaya başlandı. Bu yöndeki ilk uygulama, 1877 yılında Paris'te Avenue d'Opera caddesinin ark lambaları ile aydınlatılmasıdır. Bu uygulama alternatif akımla çalışan ark lambaları ve enerji kaynağı olarak da Gramme dinomaları kullanılmıştı. Benzeri sokak ve işyeri aydınlatma sistemleri daha sonra Avrupa ve Amerika'nın belli başlı şehirlerinde de kullanılmaya başlandı.

XIX. yüzyılın ilk yarısında İngiltere'de platin flâman kullanılan akkor lambalar yapılmıştı. Ancak lambalarda istenilen düzeyde vakum elde edilemediği için başarılı sonuçlar alınamamıştır. Civa pompasının bulunmasıyla yüksek vakum sağlama olanakları doğdu ve böylece daha iyi sonuçlar alındı. Ancak akkor lambanın ticari uygulamaya girebilmesini sağlayan mucit, Amerikalı Thomas Alva Edison ( 1847 - 1931 )'dır. Edison, 1877'de, sesi kaybedip yineleyebilen gramofonu ( fonograf ) geliştirmişti. İki yıl sonra da lamba üzerinde çalışmaya başladı. En uygun flâman maddesinin seçimi için yüzlerce deney yaptıktan sonra karbon flâmanlı akkor lamba için patent başvurunu yaptı. Üç yıl sonra New York sokakları artık bu lambalarla aydınlanıyordu. Edison yaşamı boyunca gerçekleştirdiği çeşitli buluşları için 1093 patent aldı.

1833 yılında Almanya'nın Göttingen kentinde iki bilim adamı Gauss ve Weber, birbirlerine olan uzaklıkları 1,5 km olan evleri arasında bir tür telgraf düzeneği kurmuşlardı. Bu düzenekte alıcı olarak galvanometreler kullanılıyordu. Gerçekte bu yıllarda küçük ticari uygulamaları da içeren bir telgraf teknolojisi Avrupa'da ve Amerika'da gelişmeye başlamıştı. Ancak günümüzde telgrafın asıl mucidi olarak Amerikalı Samuel F. B. Morse ( 1791 - 1872 ) kabûl edilmektedir. Morse'un 1837'de geliştirdiği telgrafta alıcı aygıt, göndericiden gelen imle çalışan bir elektromıknatıs ve bu mıknatısın hareketiyle kâğıdın üzerine mors kodunu yazan bir düzenekten oluşuyordu. Mors kodu, bugün Mors alfabesi olarak bilinen nokta ve çizgileri içeriyordu. Samuel Morse'un telgraf sistemi, 1844 yılında Washington - Baltimore şehirleri arasında 65 km'lik bir telgraf hattı olarak uygulamaya sokuldu.

1856 yılında New York ile Kanada'nın doğu kıyısındaki New Foundland adası arasında telgraf hattı kuruldu. Bundan sonra da New Foundland ile İrlanda arasındaki ilk transatlantik telgraf kablosunun döşenmesi girişimleri başladı. 6 Ağustos 1857'de başlayan kablo döşeme çalışmaları çok büyük güçlüklerle karşılaştı ve ancak bir yıl sonra 5 Ağustos 1858'de tamamlanabildi. Bununla birlikte henüz iletilen mesaj sayısı 400'ü bile bulmamışken, denizaltı kablosu 1 Eylül 1858'de onarılamayack biçimde arızalandı. Kıtalararası telgraf iletişimi ancak 8 yıl sonra, 7 Eylül 1866'da yeniden başlayabildi.

XIX. yüzyılda telgrafın uygarlığın ve yaşamın vazgeçilmez bir parçası haline gelmesinden sonra gerçekleşen en önemli aşama telsiz telgrafın bulunmasıdır. Alman fizikçi Heinrich Hertz ( 1857 - 1894 )'in Maxwell'in elektromagnetizma kuramından hareket ederek yaptığı deneyler sonucunda elektromagnetik dalgaların haberleşmede kullanılabileceği anlaşılmıştı. Bu gelişmeyi teknolojik sonucuna ulaştırmayı başaran mucit ise İtalyan fizikçi Guglielmo Marconi ( 1874 - 1937) oldu. Marconi, ile telsiz telgraf patentini, sinyalleri birkaç km uzağa ulaştırarak 1892'de aldı. Daha sonra çalışmalarını sürekli geliştirdi ve ilk kıtalararası radyo sinyalini göndermeyi başardı. 12 Aralık 1901'de, İngiltere'nin güneybatı ucundaki Cornwall'dan gönderilen sinyaller, Atlas Okyanusunun öte yakasından, Kanada'nın New Foundland adası kıyılarındaki St. John'dan alındı. Bu olayı izeleyen tarihlerde birçok yerde telsiz telgraf istasyonları kurulmaya başladı.

Daha XIX. yüzyılın ikinci yarısının hemen başlarında insan konuşmasının elektrikle iletilebilmesi üzerine düşünceler ve tasarılar geliştirilmeye başlanmış ve hatta bazı deneylere bile girilmişti. Ancak telefonun gerçek mucidi olarak bilinen Alexander Graham Bell ( 1847 - 1922 )'in telefonun patentini alması 1876 yılını buldu. Bell'in telefon sisteminin esasını, elektromıknatısın, ses dalgasıyla orantılı olarak akım üretecek bir biçimde titreştirilmesi oluşuyordu. ABD Patent Dairesi'nden aldığı patent belgesinde buluşuna ilişkin olarak şu sözler yer alıyordu ; "Ağızdan çıkan seslere ya da başka seslere eşlik eden, hava titreşimlerine benzeyen elektrik titreşimleri yaratarak, ağızdan çıkan sesleri ya da başka sesleri telegrafik olarak iletmeye yönelik bir yöntem ve aygıt..."

Patentin alınışını izleyen bir yıl içinde aygıt üretilerek piyasaya sürüldü ve telefonun kullanımı hızl yagınlaştı. XX. yüzyılın ilk yarısı için artık elektronik çağı nitelemesi yapmak mümkündür. Bu dönemde çok hızlı ve şaşırtıcı bir gelişme çizgisi izleyen elektroniğin uygulamaları, yaşamın her alanını artık doğudan etkiler hale gelmiştir. 1904 yılında J. A. Flaming elektron lambasını ( diyot ) gerçekleştirdi. 1907'de Lee De Forest triyot lambayı yaptı. 1923'te ise Rus asıllı ABD'li mühendis Vladimir Kosma Zworykin ( 1889 - 1982 )'in, görüntüleri elektrik işaretlerine dönüştüren ikonoskop lambasını bulmasıi televizyonun gelişiminde temel önemde bir adım oldu.

Müzik ve konuşma içeren kısa mesafeli ilk radyo yayını, 24 Aralık 1906'da ABD'li mucit R. A. Fessender tarafından gerçekleştirildi. Radyo teknolojisi bu tarihten sonra sürekli gelişme gösterdi. Ayrıca 1920'de Kanada'da, 1921'de Avustralya, Yeni Zelanda ve Danimarka'da, 1922'de Fransa, İngiltere ve SSCB'de, 1923'de Belçika, Almanya, Çekoslovakya ve İspanya'da, 1924'te Finlandiya ve İtalya'da, 1925'de de Türkiye'de düzenli radyo yayınları başladı. Radyo teknolojisinin gelişimiyle birlikte, kullanılan elektronik devreler de gittikçe daha karmaşık biçimler almaya başlamıştı. Bu sorunlarla bağlantılı olarak, elektrik devrelerinin daha sistematik bir biçimde çözümlenmesi ve sentezlenmesine yönelik "devre teorisi" adı verilen matematiksel disiplin önemli gelişmeler gösterdi.

Modern televizyon mucidi, Rus asıllı ABD'li elektrik mühendisi Vladimir Kosma Zworykin'dir. Zworykin 1923 yılında, televizyon kamerasının en önemli parçası olan ve ilk kez resim tarama yöntemini tümüyle elektronik olarak yapan ikonoskopu buldu. Ertesi yıl da kineskop olarak adlandırılan resim tüpünün patentlerini aldı. Bu iki buluş, tümüyle elektronik ilk televizyon sisteminin oluşturulmasını olanaklı kıldı. 1950'li yıllarda televizyon artık ticari uygulama aşamasına geçmişti.

Elektronik teknolojisindeki en önemli aşamalardan biri hiç kuşkusuz, yarı iletken fiziğindeki gelişmelerin sonucunda transistörün icadıyla sağlanmıştır. Elektrik sinyallerinin yükseltilmesini, denetlenmesini ya da üretilmesini sağlayan bu yarı iletken aygıt, 1947 yılında ABD'deki Bell Laboratuvarları'nda, John Bardeen, Walter H. Brittain ve William B. Shockley tarafından icat edilmiştir. Mucitler bu buluşları nedeniyle 1956 Nobel Fizik Ödülü'nü paylaşmışlardır. Elektron lambalarının bütün işlevlerini yerine getirebilen transistörler ayrıca ek üstünlüklere sahiptirler. Transistörler, çok daha küçük boyutlu ve hafif, mekanik etkilere karşı daha dayanıklı, ömrü daha uzun, verimi daha yüksek, ısı kayıpları daha düşük ve harcadığı güç de çok daha az olan aygıtlardır. Bu özellikleriyle transistörler, elektronik sanayiinde devrim olarak nitelendirilebilecek gelişmelere yol açmışlardır. Transistörsüz bir dünyada küçük ve yüksek hızlı bilgisayar olanaksız olacaktı.

İlk hesap makinasını, XVII. yüzyılda Fransız matematikçi ve fizikçi Blaise Pascal ( 1623 - 1662 ) yapmıştı. Bu aygıt toplama çıkarma yapabilen dişli çarklardan oluşuyordu. Daha sonra Alman filozof ve matematikçi Gottfried Wilhelm Leibniz ( 1646 - 1716 ), çarpma ve bölme de yapabilen bir makina geliştirdi. Ancak bugünkü bilgisayarlara yakın makina tasarlayan mucit, İngiliz metamatikçi Charles Babbage ( 1792 - 1871 ) oldu. Bununla birlikte Babbage'ın otomatik sayısal bilgisayarı, elektroniğin olanaklarından yararlanamadığı için tam bir gelişim sağlayamadı.

XX. yüzyılda, oldukça karmaşık işlemler yapabilen ancak mekanik ve yavaş çalışan öğelerden oluşan ilk bilgisayar, ABD'li elektrik mühendisi Vannevar Bush ( 1890 - 1974 )'un yönetiminde 1930'lu yıllarda Cambridge'de Massachusets Teknoloji Enstitüsü ( MIT )'nde yapıldı. İlk elektronik bilgisayarın yapımına ise 1942'de başlandı ve aygıtın yapımı 1945 yılında tamamlandı. Yarı iletken teknolojiye geçilmesinden sonra bilgisayarların hızında ve bellek sığasında büyük ilerlemeler sağlandı. Transistör kullanan ilk bilgisayar 1950 yılında ABD Standartlar Bürosu tarafından yapıldı. Transistör çağından tümleşik devreler çağına geçilmesiyle, bilgisayarlar çok daha büyük işler yapan aygıtlara dönüştüler.

Elektriğin, 1950'li yıllara kadar getirmeye ve kısaca betimlemeye çalıştığımız yaklaşık 2500 yıllık tarihi bu şekildedir. Elektrik teori ve pratiğini etkileyenler ve ona yön verenler belirtmeye bile gerek yok ki, yukarıda adları geçen 30 kadar büyük bilim adamından ibaret değildir. Elektrik olgusunun anlaşılması ve insanlığın yararına kullanılması için her ülkede yüzlerce bilim insanı yaptıkları araştırmalarla bu sürece katkıda bulunmuşlar ve bilgi birikimi oluşturmuşlardır. Büyük dahilerle eşdeğerde ve eş zamanlı ve hatta daha önce keşif ve buluşlar yapan bazı bilimcilerin çalışmaları da çeşitli nedenler ve koşullar yüzünden yeterince etkili olamadan kalabilmiştir. Öte yandan yine her ülkeden binlerce eğitimci bilim insanı, elektrik teori ve pratiğinin gelişmesi ve yükselmesine eğitim yoluyla hizmet etmiştir. Eğitim, bilim için araştırma kadar önemlidir.

Bilimin gelişimi, toplumsal bir süreçtir ve bu nedenle ekonomik ve toplumsal koşullardan etkilenmiş ve aynı zamanda onu etkilemiştir. Bu çerçevede elektriğin gelişimi de ekonomik ve sosyal gelişmelerle ilişki içinde olmuştur. Sanayii devriminin getirdiği ihtiyaçlar, elektrik teori ve pratiğinin geliştirilmesi çalışmalarına itici güç olabilmiş, daha sonra elektrik ve elektronik teknolojisinin gelişimi de yeni bir sanayiinin gelişmesinin temellerini atmıştır.

Elektriğin gelişimiyle diğer bilimlerin gelişimi arasında da ilişki olduğunu söylemeliyiz. Klasik kronojik bir terim olarak "bilimsel devrim", bilim tarihçileri tarafından Kopernik'in "De revolutionibus Orbium Coeslestium ( Göksel Kürelerin Dönüşleri Üzerine )" adlı eserinin yayınlanmasından ( 1543 ), Newton'ın "Philosophia Naturalis Principia Mathematica ( Doğa Felsefesinin Matematik İlkeleri )" 'sının yayınlanmasına ( 1687 ) kadar olan dönem için kullanılmaktadır. Ancak bu dönemde gerçekleştiği kabûl edilen bilimsel devrim, esas olarak astronomi, fizik ( mekanik ) ve matematik devrimlerini kapsıyordu. Kimya ve elektrik devrimlerinin başlaması için yaklaşık bir yüzyılın daha geçmesi gerekmiştir. Elektrik devrimi kavramını da Coulomb'un kendi adıyla tanınan yasasını yayınladığı 1785 ile Maxwell'in "Treatise on Electricity and Magnetism ( Elektrik ve Magnetizma Üzerine İnceleme ) " adlı yapıtını yayınladığı 1873 tarihi arasındaki dönem için kullanabiliriz. 88 yıl süren bu dönemde matematikteki gelişmelerle elektrikteki gelişmeler arasında yakından ilişkiler vardır. Bu ilişkiye örnek olarak, elektrik ve magnetizmanın matematik kuramının kurulmasının öncülerinden biri olan G. Green'i ve çalışmalarını verebiliriz. [ Bir fırıncının oğlu olan ve kendisi de fırıncılık yapan Green ( 1793 - 1841 ), hiç eğitim almaksızın kendi kendini yetiştirmiş ender rastlanan matematikçilerden biridir. Elektrikle ilgili tüm matematiksel çalışmaları izlemiş ve 1828 yılında "Matematik Çözümlemenin Elektrik ve Magnetizma Kuramlarına Uygulanması Üzerine Deneme" adlı makalesini yayınlamıştı. Bu makalede geliştirilen ve bugün onun adıyla anılan Green karşılılık teoremi ile Green teoremi ve Green işlevleri, elektrik potansiyelinin hesaplanmasında kullanılan en önemli araçlardır. Green, 40 yaşında Cambridge Üniversitesi'ne kaydolmuş ve matematik bölümünü dördüncü olarak bitirmişti. ] Elektrik ile matematik arasındaki ilişki için daha özel olarak da şunu söylyebiliriz. Örneğin, Fransız matematikçi Pierre Simon Laplace ( 1749 - 1827 ) Laplace Denklemini, Fransız matematikçi Joseph Fourier ( 1768 - 1830 ) Fourier Serilerini ve Alman matematikçi Carl Friedrich Gauss ( 1777 - 1855 ) vektör hesabının önemli bir teoremi olan Gauss Teoremini geliştirmiş olmasaydı, modern elektromagnetizma kuramı da geliştirilemezdi.

Yorum (yok) :: Yorum yaz! :: Bağlantı

14/2/2007 - EYLUL

Elektrik Enerjisinin Özellikleri

Verimi yüksektir. Bir enerji, istenen başka bir enerji türüne dönüştürülürken, ekseriya istenmeyen başka enerji türleri de ortaya çıkar. Bunların arasında özellikle ısı enerjisinin büyük olması dikkati çeker. İstenmeyen bu ısı enerjisi, yararlanılamadığı için yitirilir ve verimi düşürür. İşte elektrik enerjisinin ısıdan başka bir enerjiye dönüştürülmesinde oluşan ısı enerjisi az olduğu için verimi yüksektir.

- Elektrik enerjisi sayısız bir çok parçaya ayrılarak kullanılabilir. Örneğin: Bir elektrik santralında kazanılan elektrik enerjisi, enerji taşıma hatlarıyla büyük kentlere götürülmekte ve orada sayısız konut ve iş yerlerine dağıtılarak kullanılmaktadır.

- Elektrik enerjisi bulunduğu yerin ekonomik, sosyal ve kültürel düzeylerini hızla yükseltir ve kendisine karşı duyulan gereksinmenin artmasına gene kendisi neden olur.

- Elektrik enerjisi toplumların ekonomik, sosyal ve kültürel yönlerden kalkınmasını sağlayan ve çağdaş uygarlığın en önemli araçlarından biri durumundadır.

- Son 50 yıl içinde baş döndürücü bir hızla ilerleyen teknolojideki gelişimler ve hatta bir ev kadınının eli altına bir makinanın verilmesi (örneğin çamaşır makinesi) elektrik enerjisi sayesinde olanaklı olmuştur.

Elektrik enerjisinin belirtilen bu ve bunlara benzer avantajları ve iyi yönleri yanısıra sakıncalı yönleri de vardır. Bunların başında elektrik enerjisinin depo edilemeyen bir enerji türü olması gelir. Nitekim elektrik enerjisi üretildiği anda kullanılmak zorunluluğundadır. Bundan dolayı üretim ile tüketim arasında devamlı bir dengenin bulunması gerekir. Ayrıca üretim sisteminde bir arıza ortaya çıktığında, bu sisteme bağlı sayısız abonede hizmetlerin durmasına ya da aksamasına neden olur. Bu nedenle, elektrik enerjisinin üretiminde sürekli bir devamlılığın sağlanması ve elde büyük ölçüde yedek sistemlerin bulundurulması zorunludur. Elektrik enerjisinin bir başka sakıncası da üretimine paralel olarak taşıma ve dağıtımı için özel düzenlere kesinlikle gereksinme duymasıdır. Oysaki, örneğin: bir dokuma fabrikası ürünlerini tüketiciye götürmek için özel yollara ve taşıtlara gereksinme duymaz. Bu görevi herkesin yararlandığı bir yoldan ve bir kamyon ile yapabilir. Buna karşın elektrik enerjisinin taşıma ve dağıtılması için projeye ayrıca yatırımların (örneğin: direkler, teller, izolatörler...) katılması zorunlu olmaktadır.

Yorum (yok) :: Yorum yaz! :: Bağlantı

14/2/2007 - EKIM

Atom ve Elektron

Maddenin temelinde atom adı verilen çok küçük parçacıklardan oluştuğu kavramı eski yunanlılara kadar uzanır.

ATOM ve ELEKTRON

Maddenin temelinde atom adı verilen çok küçük parçacıklardan oluştuğu kavramı eski yunanlılara kadar uzanır. Milattan önce 5. yüzyılda Leucippus ve Democritus maddenin sonsuz küçük parçacıklara ayrılamayacağını öne sürdüler.Onlar,bir madde daha küçük parçalara bölünmeye devam edilirse en sonunda atomun bölünmeyeceğini iddia ediyorlardı.Atom sözcüğü Yunanca’da bölünmez anlamına gelen atomos sözcüğünden türetilmiştir.

Eski yunan atom kuralları planlı deneylere dayanmıyordu.Bunun için yaklaşık 2000 yıllık bir zaman süresince atom kuramı sadece tartışılmaktan öteye gidilmedi.Atomların varlığı Robert Boyle tarafından THE SCEPTİCAL CHYMİST (1661),Isaac Newton tarafındanda Principia (1687) ve Opticks(1704) kitaplarında kabul edilmişti . Fakat John Dalton’un 1803-1808 yılları arasında geliştirip önerdiği atom kuarmı kimya tarihinde en önemli aşamalardan biri olmuştur.

Elektron:

Gerek Dalton’un gerekse yunanlıların kuramlarında atom, maddenin en küçük taneciği olarak kabul edilmişti.19.yüzyılın sonlarına doğru atomun kendisinin de daha küçük taneciklerden oluştuğu düşünülmeye başlandı.Atom hakkındaki düşüncelerde meydana gelen bu değişikliğe elektrikle yapılan deneyler neden oldu.

1807-1808 yıllarında ünlü İngiliz kimyacısı Humphry Davy bileşikleri ayrıştırmak için elektrik kullanarak beş element (potasyum,sodyum,kalsiyum,stronsiyum ve baryum) buldu.Bu çalışmalarına dayanarak Davy , bilesiklerde elementlerin elektriksel nitelikli çekim kuvvetleriyle bir arada tutulduklarını önerdi.

Vakumdan elektrik akımının geçirildiği deneyler 1859 da Julius Plücker katod ışınlarını bulmasına yol açtı.Katot ışnları elde etmek için havası iyice boşaltılmış bir cam tüpün uçlarına iki elektrod yerleştrilir.Bu elektrodlara yüksek gerilim uygulandığında katot adı verilen negatif elektroddan ışınlar çıkar.Bu ışınlar negatif yüklüdür doğrusal yol izler ve katodun karşısındaki tüp çeperlerinin ışık saçmasına sebep olur. 19.yüzyılın son yıllarında katot ışınları ayrıntılı olarak incelendi.Birçok bilim adamının deneyleri sonucunda katot ışınlarının hızla hareket eden eksi yüklü parçacıklar olduğu ortaya çıktı ve bu parçacıklar daha sonra Stoney’in önerdiği gibi elektron adı verildi.

Katottan çıkan elektronlar katot için hangi metal kullanılırsa kullanılsın aynı özelliktedir.Zıt yükler birbirini çektiğinden katot ışınlarını oluşturan elektron hüzmeleri yolları üzerinde üstte ve altta bulunan zıt yüklü iki levha arasından geçerken pozitif yüklüsüne doğru çekilirler.Demek ki bir elektrik alanı içinde katot ışınları normal doğrusal yollarından saparlar.Bu sapmanın açısı :

1. Tanecik yükü ile doğru orantılıdır.Yükü büyük olan tanecik az yük taşıyan tanecikten daha çok sapar.

2. Tanecik kütlesi ile ters orantılıdır.Kütlesi büyük olan tanecik küçük olandan daha az sapar.
Bundan dolayı yükün kütleye oranı bir elektrik alanı içinde elektronların doğrusal yoldan ne kadar sapacağını belirler.elektronlar magnetik bir alan içinde de sapma gösterirler.Fakat bu durumda sapma uygulanan magnetik alana dik yöndedir.

Katot ışınlarının elektrik ve magnetik alanlar içindeki sapmalarını inceleyen Joseph T. Thomson , 1897’de elektron için değerini saptadı bu değer:

E/M=-1,7588.10 üzeri sekiz coul /g dır.

Coul uluslar arası sistemde elektrik yükü birimidir.Bir kulon bir amperlik akım tarafından iletkenin belirli bir noktasından bir saniyede taşınan yük miktarıdır.

Elektron yükünün duyar olarak ölçümü ilk defa Robert A. Milikan tarafından 1909 da yapıldı.Milikan’ın deneyinde x-ışınları etkisi ile havayı oluşturan moleküllerden elektronlar koparılır.Çok küçük yağ damlacıkları da bu elektronları alıp elektrik yükleri ile yüklenirler.Bu yağ damlacıkları iki yatay levha arasından geçirilirler.Yağ damlacıklarının düşüş hızları ölçülerek kütleleri hesaplanır.

Yatay levhalara elektrik akımı uygulandığında negatif yüklü damlacık pozitif yüklü levhaya doğru çekileceğinden damlacığın düşüş hızı değişir.bu koşullar altında düşüş hızı ölçülerek damlacığın yükü hesaplanabilir.Belli bir damlacık bir veya daha çok sayıda elektron alabileceğinden bu yöntemle hesaplanan yükler daima birbirinin aynı değildir.Fakat bu yükler hep belli bir yük değerinin katları olduğundan bu yük değeri bir elektronun yükü kabul edilir.

Proton:

Nötral bir atom veya molekülden bir veya daha çok elektron koparıldığında geriye kalan tanecik koparılan elektronların tolam eski yüküne eşit miktarda artı yük kazanır.Bir neon atomundan bir elektron koparıldığında geriye kalan tanecik koparılan elektronların toplam eksi yüküne eşit miktarda artı yük kazanır.Bir neon atomundan bir elektron koparıldığında bir Ne(+) iyonu oluşur.Bir elektriksel deşarj tüpünde katot ışınları tüpün içinde bulunan gaz atomlarından ve moleküllerinden elektronların çıkmasına sebep oldukları zaman , bu tür artı yüklü tanecikler oluşur.Bu artı yüklü iyonlar eksi yüklü elektroda doğru hareket ederler.Eğer katot delikli bir levhadan yapılmışsa artı yüklü iyonlar bu deliklerden geçerler.katot ışınlarının elektronları ise ters yönde hareket ederler.

Pozitif ışınlar adı verilen bu artı yüklü iyon demetleri ilk defa 1886 da Eugen Goldstein tarafından bulundu.Pozitif ışınların elektrik ve magnetik alanların etkisinde sapmaları ise 1898 de Wilhelm Wien ve 1906 da J.J. Thomson tarafından incelendi.Artı yüklü iyonlar için e/m değerlerinin saptanmasına , katot ışınlarının incelenmesinde kullanılan yöntemin hemen hemen aynısı kullanıldı.Deşarj tüpünde değişik gazlar kullanıldığı zaman değişik tür artı yüklü iyonlar oluşur.

Proton adı verilen bu tanecikler bütün atomların bir bileşenidir.Protonun yüklü elektronun yüküne eşit fakat ters işaretlidir.

Bu yüke yük birimi denir.Proton artı bir elektrik yük birimine , elektron ise eksi bir elektrik yük birimine sahiptir.(Protonun kütlesi elektronun kütlesinin 1836 katıdır).

Nötron:

Atomlar elektrik yükü bakımından nötral olduklarından bir atomun içerdiği proton sayısı elektron sayısına eşit olmalıdır. Atomun toplam kütlesini açıklayabilmek için 1920 de Ernest Rutherford atomda yüksüz bir taneciğin var olduğunu savundu. Bu tanecik yüksüz olduğundan onu incelemek ve tanımlamak zordu. Fakat 1932 de James Chadwick nötronun varlığını kanıtlayan çalışmalarını sonuçlarını yayınladı.Chadwick, nötronların oluştuğu bazı nükleer tepkimelerin verilerinden nötronun kütlesini hesaplayabildi.Bu tepkimelerde kullanılan ve oluşan bütün taneciklerin kütlelerini ve enerjilerini göz önüne alarak Chadwick nötronun kütlesini hesapladı.Bu kütle protonun kütlesinden biraz daha büyüktü.

Günümüzde daha birçok atom altı tanecik bulunmuştur.Fakat bu taneciklerin atom yapısı ile olan ilişkisi çok iyi bilinmemektedir.Kimyasal çalışmalar için atomun yapısı elektron , proton ve nötronun varlığına dayanarak yeterince açıklığa kavuşturulmuştur.

İZOTOPLAR

Belli bir elementin bütün elementlerinin atom numarası aynıdır. Fakat bazı elementler kütle numarası bakımından farklılık gösteren çeşitli tipte atomlardan oluşmuştur.Aynı atom numarasına fakat farklı kütle numarasına fakat farklı kütle numarasına sahip atomlara İZOTOP atomlar adı verilir.

Görüldüğü gibi izotoplar çekirdeklerindeki nötron sayısı bakımından farklıdırlar;bu da doğal olarak atom kütlelerinin farklı olduğu anlamına gelir.Bir atomun kimyasal özellikleri ilke olarak atom numarası ile belirtilen proton ve elektron sayısına bağlıdır. Bundan dolayı bir elementin izotopları birbiri ile hemen hemen aynı olan kimyasal özelliklere sahiptir.Bazı elementler doğada tek bir izotop halinde bulunurlar.Fakat çoğu elementlerin birden çok izotopu vardır.Örnek olarak kalayın 10 doğal izotopu vardır.

Kütle spektrometresi bir elementte kaç izotop bulunduğunu , her izotopun tam olarak kütlesini ve bağıl miktarını saptamak için kullanılır.Buharlaştırılmış madde , elektronlarla bombardıman edilerek artı yüklü iyonlar oluşturulur.Bu iyonlar eksi yüklü bir levhaya doğru çekilerek bu levha üzerinde bulunan dar bir aralıktan hızla geçirilirler.

İyot demeti bundan sonra magnetik bir alan içinden geçirilir.yüklü tanecikler magnetik bir alan içinde dairesel bir yörünge izlerler.Taneciğin yükü arttıkça doğrusal yörüngesinden sapma da artar.Bu nedenle , magnetik bir alanda artı yüklü bir iyonun izlediği dairesel yörüngenin yarıçapı o iyonun e/m değerine bağlıdır.

Değişik e/m değerine sahip iyonların bu son aralıktan geçmesi ise magnetik alan şiddeti veya iyonları hızlandırmak için kullanılan voltaj ayarlanarak sağlanır.Böylece aygıttaki farklı iyon türlerinden her biri bu aralıktan ayrı ayrı geçirilirler.Detektör her farklı iyon demetinin şiddetini ölçer ; bu iyon şiddeti örnekte bulunan izotopların bağıl miktarına bağlıdır.

Atom Numarası ve Periyotlar yasası

19.yüzyılın başlarında kimyacılar elementler arasında bulunan fiziksel ve kimyasal benzerliklerle ilgilendiler.1817 ve 1829 da Johann W. Döbereiner “triad” lar adını verdiği element serileri (Ca,Sr,Ba;Li,Na,K;Cl,Br,I;S,Se,Te) hakkındaki incelemelerini yayınladı burada her seriyi oluşturan elementler birbirine benzeyen özeliklere sahip olup serideki ikinci elementin atom ağırlığı yaklaşık diğer iki elementin atom ağırlıklarının ortalamasına eşittir.

Bunu izleyen yıllarda birçok kimyacı elementleri benzeyen özellikleri açısından sınıflandırmayı denedi.1863-66 yıllarında John A. R. Newlands “oktavlar yasası” nı önerip geliştirdi.Newlands a göre elementler atom ağırlıklarının artış sırasına göre dizildiklerinde sekizinci element birinciye , dokuzuncu element ikinciye benziyor ve bu durum böylece devam ediyordu.Newlands bu ilişkiyi müzik notalarındaki oktavlara benzetti.Fakat gerçek ilişki Newlands’ın varsaydığı kadar basit değildi.Newlands ın çalışmaları dayanaksız bulunmuş ve diğer kimyacılar tarafından ciddiye alınmamıştır.

Elementlerin modern periyodik sınıflandırılması Julius Lothar Meyer ve özellikle Dimitri Mendeleev ‘in çalışmalarına dayanır.Mendeleev periyodik bir yasa önerdi ; bu yasaya göre elementler atom ağırlığı artışına göre incelendiğinde , özelliklerindeki benzerlikler periyodik olarak tekrarlanır.Mendeleev in çizelgesinde benzer elementler grup adı verilen dikey sütunlarda toplanır.

Ayrıca Mendeleev in çizelgesinde henüz bulunmamış elementler için boş yerler bıraktı ve çizelgede olmayan elementlerden üç tanesinin özelliklerini önceden belirtti.Hemen sonra Mendeleev in öngördüğü özelliklerin çoğuna sahip oldukları belirlenen Skandiyum,galyum ve germanyum elementlerinin bulunması periyodik sistemin doğru olduğunu gösterdi.Asal gazların varlığı Mendeleev tarafından öngörülmediği halde bu elementler 1892-98 yılları arasında bulunduktan sonra periyodik çizelgedeki yerlerine oldukça iyi bir şekilde uydular.

Periyodik çizelgedeki plana göre K,Ni ve I elementlerinin atom ağırlığının artışına göre belirlenmiş dizilişinin dışında yer almamaları gerekliydi.Örneği iyot atom ağırlığına göre 52 numaralı element olmalıydı.Fakat kimyasal açıdan benzediği F,Cl ve Br elementleri ile aynı gurupta olabilmesi için iyot keyfi olarak 53 numaralı element oldu.Periyodik sınıflandırmanın daha ayrıntılı olarak incelenmesi ile bir çok araştırıcı periyodik özelliğin,atom ağırlığından çok , başka bir temel bağlı olduğuna inandı.Bu temel özelliğinde o zamanlar periyodik sistemden çıkarılan ve sadece bir seri numarası olan atom numarası ile ilişkisi olduğunu öğrendi.

1913-14 yıllarında Henry G. J. Moseley in çalışmaları bu problemleri çözdü.Yüksek enerjili katot ışınları bir hedefe odaklandığında X-ışınları oluşur.Bu X-ışınları çeşitli dalga boylarındaki bileşenlere ayrılabilir ve bu şekilde elde edilen çizgi spektrumları da fotografik olarak kaydedilebilir.Hedef olarak değişik elementler kullanıldığında değişik X-ışınları spektrumları elde edilir ve her spektrum sadece birkaç karakteristik spektral çizgi içeren X-ışınları spektrumu vardır.

Moseley atom numaraları 13 ile 79 arasında olan 38 elementin X-ışınları spektrumunu inceledi.Her elemen için o elemente karşılık gelen karakteristik spektrum çizgisini kullanan Moseley , elementin atom numarası ile çizgi frekansının kare kökü arasında doğrusal bir ilişki olduğunu buldu.Başka bir değişle elementler atom numarası artışına göre dizildiğinde spektrum çizgisi frekansının karekökü bir elementten diğerine gittikçe sabit bir miktarda artar.

Bundan dolayı Moseley X-ışınları spektrumuna dayanarak elementlerin doğru atom numaralarını tahmin edebildi.Böylece atom ağırlıkları komşu atomlarınkine uygun düşmeyen K,Ni ve I un sınıflandırılması problemi de çözümlenmiş oldu.Diğer taraftan Moseley Ce den Lu e kadar olan seride 14 element bulunması ve bu elementlerin ve bu elementlerin periyodik çizelgede Lantan’dan sonra gelmeleri gerektiğini bildirdi.Moseley’in diagramları ayrıca 79 numaralı elementten önce henüz o zamana kadar bulunmamış 4 elementin var olması gerektiğini de gösterdi.Nihayet Moseley’in çalışmalarına dayanarak periyodik yasa “Elementlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri atom numarasının periyodik fonksiyonudur” şeklinde tekrar tanımlandı.

Moseley in atom numaraları ile Rutherford un tanecikleri saçılma deneyinden hesapladığı çekirdek yükleri oldukça iyi bir uyum içindeydi.buna dayanarak Moseley atom numarasının atom çekirdeğinde bulunan artı birimlerin sayısı olduğunu önerdi.

Moseley ayrıca, atomda bir elementten diğerine gidildikçe artan temel bir nicelik bulunduğunu ifade ederek bu niceliğin ancak merkezdeki artı yüklü çekirdeğin yüklü olabileceğini belirtti.

X-ışınları , görünür ışıktan çok daha kısa dalga boylarına ve dolayısıyla daha yüksek frekans ve enerjilere sahip elektro magnetik ışınlardır.Bir elementin x-ışınları spektrumunun olmasına hedef element atomlarında meydana gelen elektron geçişlerinin sebep olduğuna inanılmaktadır.X-ışınlar tüpüne katot ışınları , hedefteki atomların iç kabuklarından elektronlar koparırlar.Dış kabuktaki elektronlar iç kabuklarda oluşan bu boşlukları doldurdukları zaman x-ışınları yayınlanır.Bir atomda elektronun , yüksek bir enerji düzeyinden K düzeyine geçmesi sonucu oldukça bir büyük bir miktarda enerji açığa çıktığından , elde edilen radyasyonun frekansı yüksektir.Buna karşı gelen dalga boyu da x-ışınlarına özgü olup kısadır.

Bir elektron geçişi sırasında açığa çıkan radyasyonun frekansı ayrıca atom çekirdeğindeki yüke bağlıdır.Açığa çıkan bu enerjinin miktarı çekirdek yükünün karesi ile doğru orantılıdır.Çekirdeğin yükü arttıkça açığa çıkan enerji artar ve yayınlanan radyasyonun dalga boyu kısalır.Moseley in gözlemleri de bu ilişkiyi yansıtmaktadır.

Yorum (yok) :: Yorum yaz! :: Bağlantı

14/2/2007 - EKIM

AKIM ve GERILIM (Current and Voltage)

Ister elektrikle isterseniz elektronikle ugrasin en çok karsiniza çikacak kavramlar akim ve gerilim olacaktir. Bu kavralari daha iyi anlamanizi saglamak için yukarida verdigimiz örnegi kullanacagiz. Tanklarda farkli seviyelerde su olsun ve aradaki vana kapali olsun. Iste bu noktada gerilim kavramini incelegelim. Tanklardaki su seviyeleri arasinda bulunan fark gerilim olarak adlandirilir. Vanayi açtigimizda su akmaya baslayacak ve seviyeler degismeye baslayacaktir. Ayni zamanda gerilimde düsecektir. Gerilim 0 oldugunda su akisi duracaktir. Elektrik devrelerinde gerilimi + kutup ve - kutup arasindaki elektron farki olarak alabiliriz. Eger 2 "tanki!" elektronla doldurursak aradaki vana! açildiginda bir taraftan digerine elektron akisi olacaktir. Iste bu elektron dolu tanklar arasindaki seviye farkina gerilim denir. Birim olarak Volt (V) kullanilir.

Peki akim burada nedir? Birim zamanda bir tanktan digerine belli miktarda su geçecektir. Bu suyun miktarini akim olarak kabul ederiz. Elektron dolu tanklarda :) borumuzdan geçen elektron sayisi akimi verir. Kisaltma olarak (I) kullanilir ve birimi Amper'dir. 1 Amper'lik elektron akisi yaklasik olarak saniyede 6.25x10E18 olarak kabul edilir.Mutlak ölçmelerin yapılmasının biraz daha güç olacağını tahmin ediyorsunuzdur. Bu ölçme yöntemleri ulusal labaratuarlarda ölçülecek büyüklüklerin temel birimlerinin ölçülmeden uygulanması yoluyla olur. Buna en güzel örnek etalonlar verilebilir. Mutlak olmayan ölçmelerde her ölçme işleminde olduğu gibi karşılaştırma yapılarak bilinmeyen değerin bilinen değerle bilinen değere çevrilmesi yoluyla yapılır. Bu tip ölçme yöntemini de ikiye ayırabiliriz...
Doğrudan Karşılaştırma Yöntemi Doğrudan Olmayan Karşılaştırma
Yine bir başka kabul gören görüş ise Sapmalı Ölçme Yöntemi Sıfır Yöntemi.
Ölçülecek büyüklükler de 3 grupta toplanabilir.

.Aktif büyüklükler:

Bunlar; akım, gerilim ve bunların çarpımından oluşan güç, enerji, elektrik yükü gibi skaler büyüklüklerdir. "Devre büyüklükleri" olarak adlandırılırlar. Manyetik alan, elektrik alanı gibi büyüklüklerde "Alan büyüklükleri" adını alır.

.Yan büyüklükler:

Buraya da aktif büyüklüklerin periyotları, frekansları, dalga uzunlukları, sinüsodial aktif büyüklükler arasındaki faz farkları alınabilir.

-pasif büyüklükler

iki aktif büyüklüğün oranı olarak tanımlanabilir. Bunlar devre parametrelerinin adını alan;
Direnç= Gerilim/Akım,
Kapasite= Elektrik akısı/Gerilim...
gibi büyüklüklerdir.
Bu büyüklükleri ölçen aletleri de bu metotla gruplandırmamız mümkündür. Birinci gruptaki çalışma ilkesi dinamik kanunlarına dayanır. hareketli parçaları vardır. Çoğunlukla ölçülecek büyüklüğü bir açıyla çeviren döner göstergeli ölçü aletleri grubuna girerler. ÖR: Analog avometre, wattmetre gibi..

ikinci gruptaki ölcü aletlerini

-elektronik ölcü aletleri

-dijital ölcü aletleri

-ölcme köprüleri

Seklinde gruplarda toplayabiliriz..
İstatiksel bilgilerin elde edilmesinde daha önceleri analog verilerin kullanılması sonuçların tam randımanlı alınmasını engelliyordu. Bugün hemen hemen her türlü ölçümün dijital olarak yapılmaya başlanması özellikle elektronik aletlerin hata paylarının yüzde olarak çok küçük değerlere çekildiği gözlenmektedir.

Statik Karekteristikler

-Dogruluk

Ölçülen değerin gerçek değere ne kadar yakın olduğunu gösterir.Ölçmedeki en büyük parametredir.Doğruluğu ifade etmek üzere mutlak hata, bağıl hata ve bağıl dğruluk tanımları kullanılır.

-Hassasiyet

-Duyarlik

Ölçü aletinin girişine uygulanan işaret ile bunun çıkışta oluşturduğu bağıntıyı ifade eder. Birden fazla giriş olması halinde bir değişken dışındakiler sabit tutulur. Bu giriş değiştirilerek çıkıştaki değişiklik ölçülür. Çıkış değişikliğinin giriş değişikliğine oranı duyarlılık eğrisinin eğimini verir. Ölçü aletinin duyarlılığı çeşitli dış ve iç etkilerle bozulabilir.Duyarlılık eğimi sabit iken çıkışta oluşabilecek herhangi bir değişiklik sıfır kayma oluşturur. Bu kayma pozitif veya negatif yönde olabilir. Eğer duyarlılık eğrisinin eğimi değişirse duyarlılık kayması meydana gelir.Doğal olarak ta kaymaya bağlı hata oluşur. Ölçü aletleri için daha küçük kademelerin daha duyarlı olduğunu söyleyebiliriz. Yani bir ampermetrenin 1A'lik kademesi 10 A'lik kademesinden daha duyarlıdır.
Voltmetrenin duyarlılığı OHM/VOLT şeklindedir. OHM/VOLT oarnı yüksek olan bir voltmetre daha duyarlıdır. Voltmetrenin duyarlılığı ile kademenin çarpımı giriş direncini verir. Duyarlılığı 100.000 OHM/VOLT olan bir voltmetrenin 0,1 kademesindeki giriş direnci 10KOHm olacaktır. Voltmetre devreye paralel bağlandığından giriş direnci büyük olması halinde devreye olan etkisi az olur. Ampermetre devreye seri bağlandığından, bunun iç direnci mümkün olduğu kadar küçük olması gerekir.
BU DEĞERLERE DİKKAT ETMEK BİR ELEKTRONİKÇİ İÇİN KAÇINILMAZ PARAMETRELER OLMALIDIR. HASSASİYET REFERANSLARINA DİKKAT EDİLMEZSE ÖZELLİKLE ANALOG ÖLÇÜMLERDE HİSSEDİLİR HATALAR YAPILACAK VE HİÇ BİR ZAMAN DOĞRU SONUCA ULAŞILMAYACAKTIR...Elektroniksel ölçümlerde böylesi kayıplar hiç bir zaman istenmeyen bileşenlerdir.

Ölcme yöntemleri

Ölçme Yöntemi Ne Demektir ?
Ölçmeler aranan niceliğin bulunması için yapılan bir işlemde, aranan niceliğin, ölçülen nicelik arasındaki ilişkiye göre doğrudan, dolaylı yada çoklu olmaktadır.

Ölcmenin temel ilkeleri

-bir bilinmeyen

-bir standart

-bir karsilastirma cihazi

-bir ölcme teknigi

Ölçülen değerle, gerçek değer arasındaki farka ölçmenin hatası denilir.Hatasız bir ölçme yapılamayacağından bu siteden yararlanmak isteyen arkadaşların bu hususu bütün çalışmalarında göz önünde tutması gerekir.Tabii hatayla, yanlışı karıştırmamak şartıyla..

Kullanici ölcme esnasinda asagidaki hatalarla karsilasabilirler

-Kisi hatalari

-Yöntem hatalari

-Ortalama bagil

-Yapim hatasi

Buraya kadar ölçme işleminin yapılması için temelde nelere ihtiyaç gerektiğini inceledik. Bundan sonra özellikle "HATA" konusu üzerinde duracağız. Hatadan kurtulamıyorsak,bunu en aza indirmek için bazı yöntemler kullanmamız gerekecektir. Bu yöntemler formüller halinde aktarıldığında gerçek ölçme sonucu rahatlıkla bulunabilecektir..Bunun için;

-Mutlak hata(deltax)

-Bagil hata(E)

Kavramları üzerinde durup, çeşitli örnekleri çözme yoluna gideceğiz.

.Mutlak Hata(deltaX=/XG-X/)=(Gerçek değer- Ölçülen değer)

-E=bagil hata=(mutlak hata/ölçülen değer)
formüllerini kullanacağız. Bağıl hata; aletin sınıfı ilede bulunabilmektedir.
Ayrıca bağıl hata; E=(S/100)*(XM/X) formülü yardımıylada bulunabilir.
Buraya kadar açıkladığımız konuları bir örnekle çözmeye çalışalım.

.Örnek:Maksumum ölçme sınırı 200mA olan bir Ampermetrenin sınıfı 2,5'dir.Bu ölçme aletiyle 60mA ölçülmek istenirse Mutlak ve Bağıl hata ne olur?

.Cevap: Mutlak hata=(IG-I)= (S*IM/100)=(2,5*200/100)=-+5mA

.Cevap: Bağıl hata=E= (S/100)*(IM/I)=(5/60)= 0,083= %8,3 Ölçmenin sonucu belirtilirken kullanılacak olan "DELTAX" hatası ölçmenin tahmin edilen en büyük hatası olacaktır.
Bütün bunların yanında ölçmede şu unsurlarda önem taşır.

-dogruluk

-duyarlilik
Çikis isaretinin giris isaretine oranidir.

-tutarlilik(previzyon)
ölçmelerin kendi aralarındaki tutarlılığı ve tekrar edilebilmeleri yada birbirlerine yakınlığı olarak tanımlanır ve tesadüfi hatalara bağlıdır.

Rezolasyon ölcülen nicelikte meydana gelen ve aletin cevap verebilecegi en kücük degisme olarak adlandirilir.

-ayrilik
Ardi ardina yapilan iki ölçme sonucu arasindaki fark olarak tanimlanir.

Yorum (yok) :: Yorum yaz! :: Bağlantı

14/2/2007 - EKIM

ENERJİ KAYNAKLARI

Birincil enerji kaynakları çekirdek kaynaşması, çekirdek bölünmesi, radyoaktiflik ve yer ile ay’ın devinimidir. Tüm enerji biçimlerinin kökenleri bunlardır.
Güneş’teki enerji, hidrojeni ve öteki hafif elementleri daha ağır elementlerle kaynaştıran termonükleer tepkimelerle açığa çıkar. Yer’i aydınlatan, yer’e ve uzaya tükenmez bir enerji sağlayan ışınım enerjisinin kaynağı budur. Yer atmosferindeki rüzgarlar güneş enerjisinin ısıl etkileri sonucunda oluşur. Hatta akarsuların taşıdığı enerji de, Güneş ışınımının dolaylı bir sonucudur. Öte yandan bölünebilir çekirdek yakıtlar da önemli bir strateji kaynağıdır. Örneğin bir uranyum atomunun çekirdeğinin bölünmesi sonucunda açığa çıkan enerji, bir benzin molekülünün yakılmasıyla elde edilen enerjinin milyonlarca katı kadardır.
Başta ağır elementlerinki olmak üzere çoğu radyoaktif izotop kararsızdır ve bozunum sürecinde enerji salar. Bu tür bir enerji salımı doğada toryum ve uranyum elementlerinin etkinliği sonucunda gelişir; öte yandan aynı olgu, çekirdek kaynaşması ve öteki nükleer yöntemlerle yapay olarak elde edilebilir. Bu nedenle, bozunma hızı ve enerji üretimi özellikleri değişik çok sayıda doğal ya da yapay radyoaktif izotop vardır. Doğal radyoaktif izotoplar yerin çok küçük bir bölümünü oluşturur ama açığa çıkarttıkları enerji yerin iç bölümünün yüksek sıcaklığını koruyacak yeterliktedir. Yerdeki jeotermal buhar kuyularından elde edilen enerjinin kaynağı bu radyoaktif etkinliktir.
Birincil kaynaklardan sürekli olarak yeniden yaratılan enerjiye, yenilenebilir enerji denir. Bunlar,Güneş enerjisi, rüzgarların ve akarsuların içerdiği enerji, jeotermal enerji, gelgit enerjisi, ağaçlardan ve öteki bitkilerden sağlanan yakıtlar ile denizlerdeki ısıl gradyanların içerdiği olanaklı enerji kaynaklarıdır. Bu yenilenebilir kaynakların içerdiği toplam enerji miktarı, dünya enerji gereksiniminin çok üstünde olmasına karşın, bunun ancak çok küçük bir bölümü uygun maliyetlerle elde edilebilmektedir. Bu nedenle de bu kaynaklar, dünya enerji talebinin ancak küçük bir kesimini karşılayabilmektedir.

Enerjinin ısı, elektrik, nükleer olmak üzere bir çok çeşidi vardır. Burada mekanik enerji üzerinde duralım.

Mekanik enerji kinetik ve potansiyel enerji olmak üzere iki çeşittir

ıÜü1. Kinetik Enerji
Cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjiye denir. Enerjiyi iş yapabilme yeteneği olarak tanımlamıştık. İş bağıntısından yola çıkarsak;
W=F.x ve F=m.a olduğuna göre;

W=m.a.x ifadesinde a=(v₂-v₁)/t x=(v₁+v₂).t/2 bağıntıları yerine konulursa W=(1/2).m.v₂²-(1/2).m.v₁² ifadesi elde edilir.
Buradaki (1/2).m.v² bağıntısı kinetik enerji bağıntısıdır. Birimi joule dür.
W=ΔK olarak ifade edilir (iş enerji prensibi). Buradan yapılan işin kinetik enerji değişimine eşit olduğunu görürüz.

2. Potansiyel Enerji
Potansiyel enerjiyi her an iş yapabilecek (iş yapabilme potansiyeline sahip) sistemlerde depolanan enerji olarak tarif edebiliriz. Burada potansiyel enerjinin iki çeşidinden bahsedeceğiz.
Yükseklik Potansiyel Enerjisi: Cismin konumundan dolayı sahip olduğu enerji olarak tanımlanır.

W=F.Δx
W=m.g.(h₂-h₁) h₁>h₂
W= -m.g. Δh W= -ΔU

Yükseklik potansiyel enerjisi bağıl bir kavramadır. Cismin belli bir noktaya göre potansiyel enerjisi düşünülür. Koordinat sistemine göre değişir.
Esneklik Potansiyel Enerjisi: Esnek cisimlerin gergin veya sıkışık konumda iken depoladıkları enerjidir. Bir yayın x kadar sıkıştırıldığını düşünelim. Bu durumda yayda depolanan enerji W=1/2 k.x² dir.

Mekanik Enerjinin Korunumu

Dış kuvvetler etkisi ile mekanik enerji kaybının olmadığı sitemlerde mekanik enerji toplamı sabittir. Cismin kinetik enerjisindeki artma potansiyel enerjisindeki azalmaya veya tam tersi potansiyel enerjisindeki artma kinetik enerjisindeki azalmaya eşittir.
Toplam enerji değişimi = Kinetik enerji değişimi + Potansiyel enerji değişimi = 0
ΔK+ΔU=0

Yorum (yok) :: Yorum yaz! :: Bağlantı

14/2/2007 - EKIM

OHM KANUNU

Bir elektrik devresinde; Akım, Voltaj ve Direnç
arasında bir bağlantı mevcuttur. Bu bağlantıyı veren kanuna Ohm
kanunu adı verilir.

1827 yılında Georg Simon Ohm şu tanımı yapmıştır:

“Bir iletkenin iki ucu arasındaki potansiyel farkının,iletkenden geçen akım
şiddetine oranı sabittir.”

R = V / İ ( 1 )
V = İ x R ( 2 )
İ = V / R ( 3 )

şeklinde ifade edilir. Burada R dirençtir. Bu direnç resistans veya
empedans olabilir. V volttur. İ de akım yani Amperdir.

Su dolu bir depo olsun, bunun dibine 5 mm çapında bir delik açalım,
bir de 10 mm çapında bir delik açalım. Büyük delikten daha çok
suyun aktığını yani bu deliğin suyu daha az engellediğini görürüz.
Burada deliğin engellemesi dirence, akan suyun miktarı akıma,
depodaki suyun yüksekliği voltaja karşılık gelir.

Elektrik devrelerinde de, bir gerilimin karşısına bir direnç koyarsanız,
direncin müsaade ettiği kadar elektron geçebilir, yani akım akabilir,
geçemeyen itişip duran bir kısım elektron ise, ısı enerjisine dönüşür
ve sıcaklık olarak karşımıza çıkar.

Direnç birimi “Ohm“dur bu değer ne kadar büyük ise o kadar çok
direnç var anlamına gelir.

Örnek: Bir elektrik ocağı teli 440 Ohm olsun, bununla yapılan
elektrik ocağı ne kadar akım akıtır?

Cevap: Kullandığımız şebekede gerilim 220 volttur. 220 = 440 x İ olur,
buradan İ'nin de
0.5 Amper olduğunu görürüz.

OHM KANUNU: Direnç bulunan bir devrede gerilim, akım ve direnç arasındaki bağlantıyı açıklar. Devreye uygulanan gerilim eşit aralıklarla arttırıldığında, devre akımının da eşit miktarda arttığı görülür. Devre geriliminin devre akımına oranı sabittir. Sabit kalan E/I oranına devre direnci ( R ) denir.

OHM KANUNU: Bir elektrik devresinde değişen gerilim değerlerinin sağladığı akım değerlerine oranı sabittir ve devre direncine eşittir.

Değişim Formülleri:

E=I*R

I=E/R

R=E/I

DİRENÇ:

1. Elektrik akımına gösterilen zorluktur.

2. Bir elektrik devresinde E/I oranını sağlayan sabite denir.

OHM'LUK DİRENÇ DEĞERİ:

1. İki nokta arasındaki 1 voltluk gerilim farkı altında devreden 1 amperlik akım geçmesini sağlayan direnç değeridir.

2. 0 °c de 1mm² kesitinde ve 106,3 cm uzunluğunda civa sütununun elektriğe gösterdiği dirence eşittir.

DİRENÇ MALZEMESİ: Bir maddenin atomunun son yörüngesindeki elektron sayısı 4 adet ise o madde direnç malzemesidir.

Yorum (yok) :: Yorum yaz! :: Bağlantı

14/2/2007 - KASIM

Kullanılan Malzeme: Elektrikli Aydınlatma Lambaları

Okul düzeyi: 11. sınıflar

İlgili Bölüm: Işık (Bölüm 1)

Işık Teorileri (Bölüm 3)

Konu: -Işık nedir, nasıl yayılır,

-Işığın dalga modeli,

-Işığın tanecik modeli.

Süre: 2 saat.

Hedef: Odaların aydınlatılmasında kaç wattlık lambalar kullanılmalı, Aydın-lanmaların bağlı olduğu faktörleri tanımlamak. Aydınlanma şiddetini hesaplama. Aydınlanma şiddetini ölçme, ışıklarla ilgili problemleri çözme. Seri ve paralel bağlı devrelerde potansiyel ve akım bölünmesi olaylarını kavramak.

Araç-Gereç: Lambalar, güç kaynağı, kapalı ortamlar, bağlantı kabloları, voltmetre ve ampermetre.

Uygulama: Laboratuar şartlarında basit elektrik devreleri kurulabilir. Paralel ve seri bağlı devrelerin akım, potansiyel ve dirençlerin hesabını yaparak bunlar arasındaki ilişki işlenebilir. Odaların aydınlatılmasında, kaçar watt’lık lambalar kullanılacağını öğrenebiliriz.

Tanımlar:

Aynı işaretli elektrik yükleri hareket ettiği zaman bir akımın varlığından söz edilir. Bir elektrik yükü yani bir elektron durmakta ise etrafında sadece elektrik alanı oluşturur. Bu yük hareket halinde ise hem elektrik hem de manyetik alanı oluşturur. Bu ise hareket halindeki bir yükün, etrafında elektromanyetik bir dalga oluşturacağı anlamındadır.

7.2.1 Akım nasıl oluşur: Bir telden birim zamanda geçen yük miktarına akım denir, i ile simgelenir, boyutu Amper[1]’dir. Elektrik yüklerinin bir iletkenden geçişi elektrik akımını doğurur. Bir bataryanın kutupları arasına bağlanan bir iletkenin iki ucu arasında bir potansiyel farkı meydana gelir. Bu potansiyel farkı, iletken içinde bir elektrik alanı ( E ) oluşturur. Bu alan içindeki serbest yükleri, elektrik kuvveti

= q. .......................................................................................................... 6.7

etkisi ile hareket ederek elektrik akımını oluşturur. (KAYA, A. ve ÇAKIR, H., 1996)

Oluşan akım ise aşağıda verilen bir büyüklüğe sahiptir.

i = q / t

q: Yük (coulomb)

t: Süre (saniye)

Alternatif akım: Sinüs değişimi gösteren elektro motor kuvvet’lerine alternatif emk, bu yoldan elde edilen akımlara da alternatif akım denir. (ÖZDEMİR, B., vd., 1993)

Alternatif akım, eşit zaman aralıklarında periyodik olarak değişen akımdır. Alternatif akımı üreten jeneratörlere de alternatör denir. Alternatörde kutuplar devamlı değişir. Çünkü alternatörün içerisinde bulunan bobin dönme hareketi yaparken, bobin üzerinden akım alan fırçalar sabit kalmaktadır. Bobinin her hareketinde, üzerinde bulunan sabit uçlar, fırçalara sırası ile akım verirler. Bu ise fırçalar tarafından bir (+) yönde bir (-) yönde akım alması anlamındadır. Bu değişim elektronların hareketi açısından ivmeli bir harekettir.

Alternatif akımın ısı ve manyetik etkisi vardır. Alternatif bir potansiyel,

n = Vm sin (w t)

V_m: AC jeneratörünün pik voltajı, voltaj genliğidir veya etkin değeri.

w açısal hızı ise 2pf veya 2p/ T’dir. f kaynağın frekansı, alternatör içerisindeki bobinin bir saniyedeki dönme sayısı ve T ise periyodudur, bobinin bir dönme hareketi için geçen süredir. Bu potansiyelin bir R direncindeki oluşturduğu akım ise

i_R = v / R = (V_m / R). sin(wt)

i_R = i_m sin(w t) burada i_m

i_m = V_m / R’ dir. (Komisyon, Özet Konu Anlatımlı Fizik, 1998)

Türkiye’de şebeke cereyanlarında frekansı 50Hz olan akım kullanılmaktadır. ABD’de ticari elektrik güç santralleri ise w=377 rad/s karşılık gelen f=60 Hz frekansı kullanılır. (SERWAY, 1996)

Şekil 7.6 Bir direncin içerisinden geçen akım, uçları arasındaki voltaj-

zaman fonksiyonu olarak çizimleri. (ÖZDEMİR, B., vd., Fizik II,

sh.162)

7.2.3 Elektrik akımının ısı etkisi: İçerisinden akım geçen tel ısınır. Bu telin direnci R , içerisinden geçen akım i ve akımın etkin olduğu süre t ise açığa çıkan enerji,

W = i2 .R .t ........................................................................................................ 6.8

W:Enerji (Joule)

i: Akım (Amper)

R: Direnç (Ohm)

t: Zaman (saniye)

i2 .R .t’ye R direncinde ısıya dönüşen enerji denir.

Elektriksel güç: Üzerinden alternatif akım geçen R direncinde harcanan güç

P = W /t

Denklemde denklem 6.8’deki W yerine yazılarak,

P = i2 .R .t /t

P = i2 .R = i.V .................................................................................................. 6.9

bulunur. Veya ortalama güç,

P = V_e.i_ecosj

(Komisyon, Özet Konu Anlatımlı Fizik, 1998)

7.2.4 Işık ve ışık akısı:

Işık: Elektromanyetik bir dalgadır. Doğru boyunca yayılır, saniyede aldığı yol 299 792 458 m’dir. Işık hakkında bir çok fikir vardır. Bunlardan bazıları şöyledir.

Işığın tanecik yapısı, ilk defa Compton tarafından gösterilmiştir. Bir foton ile elektronu çarpıştırarak saçılmalarını gözlemiştir. Fotoelektrik olay da ışığı tanecik modelini destekleyen bir deneydir. (KARAKOÇ, Y., 1992) Tanecik Modelinin ışık hakkında bize şu bilgileri vermektedir.

· Işığın doğrultu boyunca yayılması.

· Işığın birbiri içinden geçişi.

· Işınların bir yüzeyde meydana getirdikleri aydınlanma.

· Işığın bir yüzeye çarptığında bir basınç uygulaması

· Işığın soğurulması.

· Işığın bir yüzeyden yansıması.

· Işığın boşlukta yayılması.

Tanecikli yapının açıklayamadığı hususlar ise.

· Işığın kırılması.

· Işığın aynı anda yansıması ve kırılması.

· Işığın dar bir yarıktan geçerken kırınıma uğraması.

· Girişim olayı.

Işığın dalga modeli ise aşağıdaki olaylara çözüm getirmiştir.

· Işığın bir yüzeyden yansıması.

· Işığın kırılması.

· Işığın aynı anda yansıması ve kırılması.

· Işığın girişimi ve kırınımı.

· Işığın etkilenmeden birbiri içinden geçişi.

Dalga modelinin açıklayamadığı olaylar ise.

· Ayrılma olayı.

· Işığın boşlukta yayılması. (Komisyon, Özet Konu Anlatımlı Fizik, 1998)

Maxwell Elektromanyetik Kuramını ortaya atarak üçüncü bir Teori ortaya çıkmıştır. Bu kurama göre ışık etrafa tanecikler gibi hareket etmekte ve bu taneciklere bir dalga eşlik etmektedir. Bu dalgada hem elektrik alanı hem de manyetik alan bulun-maktadır. Modern dalga teorisinde, ışık bir parçacık hareketi ve bu parçacığa eşlik eden bir dalga mevcuttur. Parçacıkları fotonlar oluştururlar. Aslında hareket eden her parçacığa bir dalga eşlik eder. Bazı parçacıkların hızları yeterince büyük olmaması, kendilerine eşlik eden dalgaların dalga boyları da çok küçük olduğundan ölçülemezler. Maxwell denklemleri modern dalga teorisini çok iyi bir şekilde açıklamıştır.

Işık akısı: Bir ışık kaynağının birim zamanda yayınladığı görünür ışık enerjisine ışık akısı denir. Φ ile simgelenir, ışık akısı birimi lümen’dir. Bir yüzey aydınlatıldığında, yüzey üzerine düşen görünür ışık enerjisinin bir kısmını tutup, bir kısmını yansıtır. Yüzeyden yansıyan görünür ışık miktarına (enerjisine) yüzeyin parlaklığı denir. (AKBAY, A.,N., 1992) Işık şiddeti 1 candela[2] olan bir noktasal kaynaktan 1 m uzaklıkta, ışınlara dik olarak düzenlenmiş 1 m2’ lik yüzeye gelen ışık akısı bir (1) lümendir. ( Prof. Dr. EKEM, N., 1997)

7.2.5 Aydınlanma şiddeti: Birim yüzeye düşen ışık akısıdır. Işık akısı F ile simgelenir birimi lümendir. Aydınlanma şiddetinin birimi lüks (lx). S yüzey büyüklüğü ise aydınlanma şiddeti,

E = F / S dir. ............................................................................................... 6.10

I şiddetindeki bir ışık kaynağı r yarı çaplı bir kürenin merkezinde ise

Φ = 4p I ......................................................................................................... 6.11

ve küre yüzeyi S = 4pr² olduğundan küre yüzeyindeki aydınlanma şiddeti, bağıntı 6.12’deki gibi olur. (ÖZDEMİR, B., vd., 1993) Aydınlanma şiddeti kaynaktan uzak-laştıkça azalır.

7.2.6 Fotoelektrik dedektör: Işık şiddetini ölçmeye yarayan aletlere denir. Işığın absorba edilmesi absorba eden metal üzerinden elektron kopartılır. Bu elektronlar devreden akım olanağı sağlarlar. Akımın şiddeti ışığın şiddeti ile doğru orantılıdır.

Şekil 7.7’deki ışık kaynağından l uzaklıkta bulunan A noktasına konan bir fotoelektrik dedektörün ölçtüğü ışık şiddeti I ise, l mesafe uzaklıkta bulunan B noktasındaki ışığın şiddeti I/22 . Eğer detektör C noktasında ise ışık şiddeti I/32 şeklinde değişir. Öyle ise ışık şiddeti uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.

E lüks (lx), l metre (m), I candela (cd)

Oda ortamlarını daha fazla aydınlatmak, hem enerjinin israfı hususunda sakıncalı, hem de ışığın yoğunluğu sağlığımıza zarar vereceğinden sakıncalıdır. Artık teknoloji sağlığımıza zarar vermeyen, enerji sarfiyatını düşüren, göz sağlığımızı koruyan lambalar icat etmiştir.

7.2.7 Lambaların seri ve paralel bağlanması.

Seri bağlanma: Lambaların uç uca bağlanması ile elde edilen devreye denir. Diğer bir değişle, akım kendisini tek bir koldan tamamlıyor ise seri bağlanmadır. Seri bağlanma potansiyel bölünmesine sebep olacaktır. Her devre elemanı üzerinde potansiyel bölünmeye uğrayacağından, daha düşük potansiyel altında lambalar yanacaktır. Hem seri bağlanmada dirençlerin toplamı artacağından devreden geçen toplam akım da düşecektir. (bkz. Bölüm 2.1)

Paralel bağlanma: Bir devredeki lambaların bir uçları bir noktada, diğer uçları başka bir noktada birleştirilerek kurulmuş devrelerdir. Veya akım kendisini birden fazla kola ayırarak tamamlıyorsa paralel bağlıdır denir. Paralel bağlanmada akım bölünmesi gerçekleşecektir. Her bir devre elemanı aynı potansiyelle besleneceğinden, ana koldan daha fazla akım geçmesi mümkün olacaktır. Paralel bağlanmada toplam direncin değeri düşeceğinden devreden geçen akım da büyümüş olacaktır. (bkz.Bölüm .2.1)

Ohm Kanunu: Bir devre elemanı üzerindeki potansiyelin, o devreden geçen akıma oranı sabittir, R ile ifade edilir ve o elemanın direnci denir.

R = V / i

Evlerde kullanılan aydınlatma lambaları: Evlerimizin aydınlatılmasında lambalardan faydalanırız. Ampuller veya flouresans lambalar elektrikli aydınlatma lambalarıdır. Ampuller, içerisinden geçen akım şiddetinin ısı etkisi, tungustenden ya-pılmış fitilin akkor hale gelmesi ile etrafa ışık enerjisi yayarlar. Flouresans lambalarda ise uyarılmış gaz atomlarının, temel enerji konumuna geçerken ışık enerjileri yayarlar. Bu enerjileri odaların aydınlatılmasında kullanırız. Ampul lambalar sarf ettikleri elektrik enerjisi, flouresans lambalardan daha fazladır. Flouresans lambalar ise sıklıkla açılıp kapanması sakıncalıdır. Çünkü bu lambalar açıp-kapama esnasında elektrik devresinde fazla akım çekerler. Uzun süre aydınlatılmanın ihtiyaç duyduğu odaların flouresans lambalarla, kısa süreli ve sıklıkla kullanılan odaların aydınlatılması da ampul lambalar ile sağlanmalıdır.

Örnek 3: P₁=60W, P₂= 68W ve P₃=100 wattlık üç lambayı şebeke cereyanına seri ve paralel ayrı ayrı bağlayalım. Her bir bağlanmada devreden geçen akımı ve her lamba üzerindeki potansiyel farklarını bulalım.

Çözüm:Paralel bağlı devrelerde, potansiyel farkları eşit ve kaynağın potansiyeli ile aynıdır.

V = V₁ = V₂ = V₃ = 220volt

P = i2 R ........................................................................................................... 6.14

P = i.V’den i = P / V

i₁ = 60 /220 = 0,272 A olduğundan P = i2 R bağıntısından R₁ = 810 ohm

i₂ = 80 /220 = 0,363 A olduğundan P = i2 R bağıntısından R₂ = 607 ohm

i₃ = 100 /220 = 0,454A olduğundan P = i2 R bağıntısından R₃ = 485 ohm

i_t = 1.079A

Seri bağlanmada, devreden geçen akımlar eşit, her bir lamba üzerine düşen potansiyeller farklıdır. (HALİS, T., 1994) Toplam akım için,

R_t = 810 + 607 + 485 = 1902 ohm

i_t = V / R_t’ den

i_t = 0,116 A

i₁ = i₂ = i₃ (Seri bağlanmalarda akımla reşit.)

V₁ = i_t.R₁ = 0,116.810 = 94 volt

V₂ = i_t.R₂ = 0,116.607 = 70 volt

V₃ = i_t.R₃ = 0,116.485 = 56 volt

Örnek 4: şekil 7.8’de verilen elektrik devresinde 5 ohm’luk üç direnç seri bağlanmıştır. Devre 45 voltluk bir potansiyelle beslendiğine göre devrelerden geçen akımları bulalım. Bu arada devrenin t=5 saniye harcadığı enerjiyi ve devrenin toplam gücünü bulalım

R_t = R₁ +R₂+R₃ ....................................................................................... 6.15 R_t = 5 + 5 + 5 = 15 ohm

i = V / R_t

i = 45 / 15 = 3 Amper.

W = i2 .R .t ...................................................................................................... 6.16

W = 9.15.5 = 675 J

P = i.V_t (V_t, toplam potansiyel)

P = 3.45 =135 watt

Örnek 5: 100 watt’lık dört lamba paralel bağlansınlar. Bu devreler şebeke cereyanına bağlandıkları zaman devreden geçen toplam akım şiddeti değeri nedir?

Çözüm: Devre elemanları paralel bağlandıkların ve şebeke cereyanı 220 volt olduğundan, paralel bağlanmada her bir lamba üzerine 220 volt düşecektir.

P = i.V

100 = i . 220

i = 100 / 220 = 0,45 A

Lambaların dirençleri eşit olduğundan dört ayrı koldan aynı akım geçmektedir, (4.0,45 = ) 1,8 amperlik devreden toplam akım geçer.

Alıştırmalar:

1. Şebeke cereyanı alternatif akım olarak nasıl üretilmektedir? Alternatif akım olmasının faydaları var mıdır? Nelerdir.?

2. Frekans nedir? Evlerde kullanılan elektriğin frekansını nasıl anlarız?

3. Elektrikli bir malzemenin kullanım kılavuzunu veya cihaz üzerindeki bilgileri okuduğunuz zaman, cihaz hakkında ne gibi bilgiler elde edebilirsiniz?

4. Özdeş iki lamba cereyan hattına (220V) seri ve paralel bağlansın. Devreden geçen akım nasıl değişir? Lambalardan elde edeceğimiz ışık enerjisi nasıl değişir?

5. 10 ohm’luk direnç ile 60 wattlık lambayı 220 V’luk devreye seri bağlaya-lım. Bu esnada lambanın harcadığı enerji ile, direnç çıkartıldıktan sonraki lambanın harcadığı enerji oranı nedir?

6. Evlerimizde, bütün elektrikli malzemeler devre üzerinde birbirlerine paralel bağlanırlar. Niçin? Bunun ne gibi faydaları vardır?

7. Odaların aydınlatılmasında kaç wattlık lambalar kullanılmalıdır?

[1] AKIM:Boşlukta 1 m. uzaklıkta yerleştirilmiş birbirine paralel çap değeri ihmal edilebilir büyüklükte dairesel kesitte iki doğrusal iletkenden geçirildiğinde bu iletkenler arasında 1m başına 2x10^-7 N’a eşit bir kuvvet oluşturan sabit elektrik akımı şiddetidir. (Prof. Dr. EKEM, N., 1997)

[2] KANDELA:Verilen bir yönde 540x10¹² Hz frekanslı mono kromatik ışın yayınlayan ve verilen yöndeki ışık şiddeti 1/683 W/sr olan bir kaynağın bu yöndeki ışık şiddetidir. (Prof. Dr. EKEM, N., 1997)

[3] 1 SANİYE: Cs¹³³ atomunun temel (6 S ½ ) enerji seviyesinin, ince seviyeleri olan 6 S ½ (F=4, m_F =0) ve 6 S ½ (F=3,m_F =0) geçişlerine denk gelen elektromanyetik dalganın 9 192 631 770 kadar periyo-tudur. (Prof. Dr. EKEM, N., 1997)

Yorum (yok) :: Yorum yaz! :: Bağlantı

14/2/2007 - ARALIK

DİRENÇ Tanım : Pratik olarak, elektrik akımının geçişine zorluk gösteren devre elemanına DİRENÇ denir.

Sembolü:

Birimi : OHM (Ω), 1OOOΩ = 1 KΩ, 1 OOOOOOΩ = 1 MΩ Yapışı : Dirençler çoğunlukla üç ayrı yapıda imal edilirler.

1- Tel sarımlı dirençler

2- Karbon dirençler

3- Metal film dirençler.

Dirençler işlev ve amacına göre iki çeşittir.

1- Sabit dirençler

2- Ayarlanabilir dirençler.

Sabit Dirençler: Öngörülen sıcaklık ve toleransla, değeri sabit olan dirençlerdir.

Ayarlanabilir Dirençler : Öngörülen sıcaklık ve toleransla, maksimum ve minimum limitleri dahilindeki herhangi bir değerinde ayarlanabilir dirençlerdir ve POTANSİYOMETRE veya TRİMPOT olarak bilinirler.

Muayenesi: Dirençlerin güvenirliği, bir avometre (rnultimetre) île, direnç değerinin ölçümü suretiyle belirlenir.

Sabit dirençlerde, ölçümün iki uçundan yapılması yeterlidir. Ayarlanabilir dirençler de ise, üç uçtanda ölçüm yapılmalı, aynı zamanda hareketli mekanizmanın ayar yapıp yapamadığı kontrol edilmelidir.

Ölçülen Ω

Sonuç

Ölçülen Ω

Sonuç

0

Kısa devre

a → b, b → c, a → c,

Kısa devre

(Arızalı)

Ölçümlerinin

(Arızalı)

Herhangi biri (0)

∞

Açık devre

a → b, b → c, a → c,

Açık devre

(Arızalı)

Ölçümlerinin

(Arızalı)

Herhangi biri ∞

R

Normal

a → b= R1,

Normal

b → c = R2,

a → c= R1+R2

Not: Ölçümler sistem üzerinde yapılıyorsa, direncin bir ucu, potansiyometrenin ise iki ucu devreden ayrılmalıdır.

Özelliği: Bir dirence voltaj uygulandiğnıda üzerinden akım geçer. Bunun sonucu olarak, direnç üstünde geçen akımla, direnç değerinin çarpimina, eşit bir voltaj düşer. (U = lxR). Böylece, direnç, akımın geçişme zorluk göstererek, onun aşın artmasın) önler.

DİRENÇLERDE İŞARETLEME

Gerek dirençlerin üzerinde, gerekse şemalardaki direnç sembolleri üzerinde, direncin t2 değeri, bazı harf ve rakamlarla ifade edilir. Bazı dirençlerin üzerinde ise Ω değerim belirten renkli bantlar vardır. Bununla birlikte, direncin Q. değerinin tesbitinde en güvenilir yol, bir ölçü aletiyle direncin ölçülmesidir. Söz konuşu ölçüm yapılmaz ise, renk algılama ve görme hatası veya silinti gibi nedenlerle, hatalı sonuca varılabilir.

örnek 1: Kahve-Kırmızı-Kırmızı-Attın = 12x100 = 120Ō%5Ω

örnek 2 : San-Siyah-Gümüş = 40x0.1 = 4+%10Ω

KODU ile Ω TESBİTİ

Bir kısım dirençlerde yalnızca rakam ve harfler bulunur. Rakam direncin değerin;, harf ise birimim gösterir. Aşağıda çok kullanılan söz konuşu kodlama örnekleri gösterilmiştir.

350Ω veya 350R

3.5 Ω veya 3R5

3.5K Ω veya 3K5 veya 3.5M

3.5M Ω veya 3M5 3.5K

DİRENÇ BAĞLANTILARI

a) Seri Bağlama : Dirençlerin ardarda bağlanmasıdır. Böyle bir bağlantıda toplam direnç artar.

Amaç : Dirençler iki amaçla seri bağlanırlar.

1- Sistemdeki bir devrenin direncinin artırılmasına gerek duyulduğunda, yukarıdaki eşitlikler dikkate alınarak, mevcut dirence başka dirençler seri bağlanır.

2- Sisteme bağlanması gereken değerde tek bir direnç temin edilemezse, yukarıdaki formüller göz önünde bulundurularak birden çok direnç seri bağlanır.

b) Paralel Bağlama : Dirençlerin birer uçlarının ayrı ayrı birbirlerine bağlanmasıdır. Böyle bağlantıda, toplam direnç azalır.

Amaç: Paralel bağlamada amaçlar, seri bağlamadakinin benzeridir. Tek fark, dirençler paralel bağlan-dığında, toplam direncin azalmasıdır.

c) Seri - Paralel (Karışık) Bağlama : Seri ve paralel bağlamadaki amaç ve özelliklerin biraraya getirilmiş halidir.

Arkada, birbirine seri bağlı iki dirence, birbirine paralel bağlı diğer iki direncin, tekrar seri bağlanmış durumu görülmektedir

Yorum (yok) :: Yorum yaz! :: Bağlantı

14/2/2007 - ARALIK

Kondansatörler

Önbilgiler:

Kondansatör, DC akımı geçirmeyip, AC akımı geçiren devre elemanıdır.

Kondansatörün Yapısı:

Kondansatör şekil 1.6 'da görüldüğü gibi, iki iletken plaka arasına yalıtkan bir maddenin yerleştirilmesi veya hiç bir yalıtkan kullanılmaksızın hava aralığı bırakılması ile oluşturulur. Kondansatörler yalıtkan maddenin cinsine göre adlandırılır.
Kondansatörün sembolü:

Değişik yapılı kondansatörlere göre, kondansatör sembollerinde bazı küçük değişiklikler vardır.

Kondansatörün Çalışma Prensibi:

Kondansatörün bir DC kaynağına bağlanması ve şarj edilmesi:

Şekil 1.17(a) 'da görüldüğü gibi kondansatör bir DC kaynağına bağlanırsa, devreden Şekil 1.17(b) 'de görüldüğü gibi, geçici olarak ve gittikçe azalan I_C gibi bir akım akar. I_C akımının değişimini gösteren eğriye kondansatör zaman diyagramı denir.

Akımın kesilmesinden sonra kondansatörün plakaları arasında, kaynağın V_k gerilimine eşit bir V_C gerilimi oluşur.

Bu olaya, kondansatörün şarj edilmesi, kondansatöre de şarjlı kondansatör denir.

"Şarj" kelimesinin Türkçe karşılığı "yükleme" yada "doldurma" dır.

Şekil 1.17- Kondansatörün DC kaynağına bağlanması

a) Bağlantı devresi
b) Zaman diyagramı
c) Vc gerilim oluşumu

Kondansatör Devresinden Akım Nasıl Akmalıdır?

Şekil 1.17(a)' daki devrede, S anahtarı kapatıldığında aynı anda kondansatör plakasındaki elektronlar, kaynağın pozitif kutbu tarafından çekilir, kaynağın negatif kutbundan çıkan elektronlar, kondansatöre doğru akmaya başlar. Bu akma işlemi, kondnsatörün plakası daha fazla elektron veremez hale gelinceye kadar devam eder.

Bu elektron hareketinden dolayı devreden bir I_C akımı geçer. I_C akımının yönü elektron hareketinin tersi yönündedir.

Devreden geçen I_C akımı, bir DC ampermetresi ile gözlenebilir. S anahtarı kapanınca ampermetre ibresi önce büyük bir sapma gösterir. Sonra da, ibre yavaş yavaş sıfıra gelir. Bu durum devreden herhangi bir akım geçmediğini gösterir. I_C akımına şarj akımı denir.

Devre akımının kesilmesinden sonra yukarıda da belirtildiği gibi kondansatör plakaları arasında V_C=V_k oluşur.

V_C gerilimine şarj gerilimi denir.

V_C geriliminin kontrolü bir DC voltmetre ile de yapılabilir. Voltmetrenin "+" ucu, kondansatörün, kaynağın pozitif kutbuna bağlı olan plakasına, "-" ucu da diğer plakaya dokundurulursa V_C değerinin kaç volt olduğu okunabilir. Eğer voltmetrenin uçları yukarıda anlatılanın tersi yönde bağlanırsa voltmetrenin ibresi ters yönde sapar.

Kondansatörde Yük, Enerji ve Kapasite;

Şarj işlemi sonunda kondansatör, Q elektrik yüküyle yüklenmiş olur ve bir E_C enerjisi kazanır.

Kondansatörün yüklenebilme özelliğine kapasite (sığa) denir. C ile gösterilir.

Q, E_C, C ve uygulanan V gerilimi arsında şu bağlantı vardır.

Q=C.V E_C=CV²/2

Q: Coulomb (kulomb)
V: Volt
C: Farad (F)
E_C: Joule (Jul)

Yukarıdaki bağlantıdan da anlaşıldığı gibi, C kapasitesi ve uygulanan V gerilimi ne kadar büyük ise Q elektrik yükü ve buna bağlı olarak devreden akan I_C akımı da o kadar büyük olur.

Kondansatörün kapasite formülü:

C = ε₀.ε_r.(A/d)

ε₀: (Epsilon 0): Boşluğun dielektrik katsayısı (ε₀=8.854.10^-12)

ε_r: (Epsilon r): Plakalar arsında kullanılan yalıtkan maddenin İZAFİ¹ dielektrik (yalıtkanlık) sabiti.(Tablo 1.6)

A: Plaka alanı
d: Plakalar arası uzaklık

A ve d değerleri METRİK sistemde (MKS) ifade edilirse, yani, "A" alanı (m) ve "d" uzaklığı, metre (m²) cinsinden yazılırsa, C' nin değeri FARAD olarak çıkar.

Örneğin:
Kare şeklindeki plakasının her bir kenarı 3 cm ve plakalar arası 2 mm olan, hava aralıklı kondansatörün kapasitesini hesaplayalım.

A ve d değerleri MKS' de şöyle yazılacaktır:

A=0,03*0,03=0,0009m²= 9.10^-4m²

d=2mm=2.10^-3m ε₀ = 8,854.10^-12

Hava için ε_r=1 olup, değerler yerlerine konulursa:

C=8,854.10^-12.4,5.10^-1=39,843.10^-13 F=3,9PF (Piko Farad)¹ olur.

NOT:
¹ İZAFİ kelimesi, yalıtkan maddenin yalıtkanlık özelliğinin boşluğunkinden olan farkını göstermesi nedeniyle kullanılmaktadır. İzafinin, öz türkçesi, "göreceli" dir.

Tablo 1.6. Bazı yalıtkan maddelerin r sabitleri

CİNSİ

İzafi Yalıtkanlık
Katsayısı (ε_r)

CİNSİ

İzafi Yalıtkanlık
Katsayısı (ε_r)

Hava
1
Mika
5-7

Lastik
2-3
Porselen
6-7

Kağıt
2-3
Bakalit
4-6

Seramik
3-7

Cam
4-7

AC Devrede Kondansatör:

Yukarıda DC devrede açıklanan akım olayı, AC devrede iki yönlü olarak tekrarlanır. Dolayısıyla da, AC devredeki kondansatör, akım akışına karşı bir engel teşkil etmemektedir. Ancak bir direnç gösterir.

Kondansatörün gösterdiği dirence kapasitif reaktans denir.

Kapasitif reaktans, X_C ile gösterilir. Birimi Ohm(Ω) dur.

X_C = (1/ωC) = (1/2πfC) 'Ohm olarak hesaplanır.

X_C = Kapasitif reaktans (Ω)
ω = Açısal hız (Omega)
f = Frekans (Hz)
C = Kapasite (Farad)

Yukarıdaki bağlantıdan da anlaşıldığı gibi, kondansatörün X_C kapasitif reaktansı; C kapasitesi ve f frekansı ile ters orantılıdır. Yani kondansatörün kapasitesi ve çalışma frekansı arttıkça kapasitif reaktansı, diğer bir deyimle direnci azalır.

Sabit Kondansatörler

Sabit kondansatörler kapasitif değeri değişmeyen kondansatörlerdir.

Yapısı ve Çeşitleri:

Kondansatörler, yalıtkan maddesine göre adlandırılmaktadırlar.

Sabit kondansatörler aşağıdaki gibi gruplandırılır:

Kağıtlı Kondansatör
Plastik Film Kondansatör
Mikalı Kondansatör
Seramik Kondansatör
Elektrolitik Kondansatör

Kağıtlı Kondansatör

Kondansatörlerin kapasitesini arttırmak için levha yüzeylerinin büyük ve levhalar arasında bulunan yalıtkan madde kalınlığının az olması gerekir.
Bu şartları gerçekleştirirken de kondansatörün boyutunun mümkün olduğunca küçük olması istenir.
Bu bakımdan en uygun kondansatörler kağıtlı kondansatörlerdir.
Çok yaygın bir kullanım alanı vardır.

Şekil 1.18 'de görüldüğü gibi bir kağıt, bir folyo ve yine bir kağıt bir folyo gelecek şekilde üst üste konur. Sonra da bu şerit grubu silindir şeklinde sarılır.
Bağlantı uçları (elektrotlar) yine şekil 1.18 'de görüldüğü gibi, aliminyum folyolara lehimlenir.

Oluşturulan silindir, izole edilmiş olan metal bir gövdeye konarak ağzı mumla kapatılır. Yada üzeri reçine veya lak ile kaplanır. Şekil 1.22 'de kağıtlı kondansatörlerin dış görüntüleri verilmiştir.

Plastik Film Kondansatör

Plastik film kondansatörlerde kağıt yerine plastik bir madde kullanılmaktadır.
Bu plastik maddeler:
Polistren, poliyester, polipropilen olabilmektedir.

Hassas kapasiteli olarak üretimi yapılabilmektedir. Yaygın olarak filtre devrelerin de kullanılır.

Üretim şekli kağıt kondansatörlerin aynısıdır.

Mikalı Kondansatör

Mika, "ε_r" yalıtkanlık sabiti çok yüksek olan ve çok az kayıplı bir elemandır. Bu özelliklerinden dolayı da, yüksek frekans devrelerinde kullanılmaya uygundur.
Mika tabiatta 0.025 mm 'ye kadar ince tabakalar halinde bulunur. Kondansatör üretiminde de bu mikalardan yararlanılır.

İki tür mikalı kondansatör vardır:

Gümüş kaplanmış mikalı kondansatör.
Aluminyum folyolu kaplanmış mikalı kondansatör.

Gümüş Kaplanmış Mikalı Kondansatör:

Bu tür kondansatörlerde mikanın iki yüzüne gümüş püskürtülmektedir. Oluşturulan kondansatöre dış bağlantı elektrotları lehimlenerek mum veya reçine gövde içerisine yerleştirilir.
Şekil.1.20 'de değişik boydaki mikalı kondansatörler gösterilmektedir.

Alüminyum Folyo Kaplanmış Mikalı Kondansatör:

Gümüş kaplama çok ince olduğundan, bu şekilde üretilen kondansatör büyük akımlara dayanamamaktadır. Büyük akımlı devreler için, mika üzerine alüminyum folyo kaplanan kondansatörler üretilmektedir.
Mikalı kondansatör ayarlı (trimmer) olarak ta üretilmektedir.

Seramik Kondansatör

Seramiğin yalıtkanlık sabiti çok büyüktür. Bu nedenle, küçük hacimli büyük kapasiteli seramik kodansatörler üretilebilmektedir.
Ancak, seramik kondansatörlerin kapasitesi, sıcaklık, frekans ve gerilim ile %20 'ye kadar değiştiğinden, sabit kapasite gerektiren çalışmalarda kullanılamaz. Fakat, frekens hassasiyetinin önemli olmadığı kuplaj, dekuplaj (by-pass) kondansatörü olarak ve sıcak ortamlarda kullanılmaya uygundur.

Elektrolitik Kondansatörler

Elektrolitik kondansatörler büyük kapasiteli kondansatörlerdir.
Yaygın bir kullanım alananı vardır. Özellikle, doğrultucu filtre devrelerinde, gerilim çoklayıcılarda, ses, frekens yükselteçlerinde, kuplaj ve dekuplaj devrelerinde, zamanlama devrelerinde yararlanılmaktadır.

İki tür elektrolitik kondansatör vardır:

Aliminyum plakalı
Tantalyum (tantalıum) plakalı

Alüminyum Plakalı Elektrolitik Kondansatör

Aliminyum oksitli plakaya bağlı elektrot pozitif (+), aliminyum plakaya bağlı elektrot da negatif (-) olarak adlandırılır.

Devreye bağlantı da "+" elektrot, devrenin pozitif tarafına, "-" elektrotta negatif tarafına bağlanmalıdır. Ters bağlantıda anot üzerindeki oksit tabakası kalkar ve geçen akımla elektrolitik kimyasal reaksiyona uğrar ve ısınıp şişerek kondansatörü patlatır.
Kağıda emdirilmiş olan elektrolitik, iletken bir madde olup, gövdesi oksit tabakasının zamanla ve küçük değerli aşırı gerilimlerde bozulmasını önlemektedir.

Tantalyumlu Elektrolitik Kondansatör

Bu tür kondansatörde de anot, oksit kaplı tantalyum şerit ve katot da yalnızca tantalyumdur. Yapımı Aliminyum elektrotlu kondansatör ile aynıdır.

Farkı: Tantalyum oksidin yalıtkanlık sabiti daha büyüktür.

Elektrolitik kondansatörlerin avantajları ve dezavantajları:

Avantajları:
Hacmi küçük, kapasitesi büyüktür. Maliyeti düşüktür.

Dezavantajları:
Kaçak akımı büyüktür.Ters bağlantı halinde bozulur.

Şekil 1.22 'de değişik kondansatörler görüntülenmiştir.
Kondansatörlerin başlıca kullanım yerleri Tablo 1.7 'de verilmiştir.

Tipi	Kapasitesi (C)	Tolerans	TipikAC gerilim	TipikDC gerilim	Sıcaklık sabiti
Kağıt	10nF-10µF	±%10	250V-500Vrms	600V	300 ppm/°C
Mika	5nF-10nF	±%0.5	-	60-600V	100 ppm/°C
Seramik	5pF-10nF 5pF-1µF 1nF-47µF	±%10 ±%20 ±%10	250V	60-10kV 60-400V	±30 ppm/°C Değişken Değişken
Polistren	50pF-0.5µF	±%1	150V	50-500V	-150 ppm/°C
Poliyester	100pF-10nF 1nF-47µF	±%5	400V rms	400V	400 ppm/°C
Polipropilen	1nF-100µF	±%5	600V	1250V	-170 ppm/°C
Aliminyun Elektrolitik	1µF-22000µF 1µF-100000µF	±%20 ±%50	Polarize Polarize	6-100V	1500 ppm/°C
Tantalyum Elektrolitik	1µF-1000µF 1µF-2000µF	±%10 ±%5	Polarize Polarize	1-50V	500 ppm/°C 200 ppm/°C

Tipi

tan
:Delta

Kaçak direnci

Kararlılık

Tipik Uygulamaları

Kağıt

0.1MHz

0.005 0.01

10¹⁰ohm 10⁹ohm

Düşük

Motor kont. Genel amaçlı

Mika

10MHz

0.0005

10¹¹ohm

Çok iyi

Yüksek frekans devreleri

Seramik

10MHz 10MHz 100MHz

0.002 0.02 0.02

10⁸ohm 10⁸ohm 10¹⁰ohm

iyi düşük iyi

Sıcaklık kontrolü Kuplaj&dekuplaj (by-pass)

Polistren

10MHz

0.0002

10¹²ohm

çok iyi

Ayarlı devreler Filtreler Zamanlayıcılar

Poliyester

1MHz 0.5MHz

0.005 0.01

10¹⁰ohm 10¹¹ohm

Düşük

Genel amaçlı Kuplaj&dekuplaj

Polipropilen

1MHz

0.0003

10¹⁰ohm

Düşük

Genel amaçlı Motor başlangıç ve çalıştırma

Aliminyun Elektrolitik

0.05MHz

0.08

Kaçak akımına bağlı

Düşük

Alçak frekans dekuplajında güç kaynaklarında

Tantalyum Elektrolitik

0.1MHz

0.01 0.001

Kaçak akımına bağlı

iyi çok iyi

Ses frekansında kuplaj ve dekuplaj elektronikdevreler zamanlama dev.

<- :: Sonraki Sayfa ->

Hakkımda

donanimatolyesi

Son Yazılarım

• ANA SAYFA
• EYLUL
• EYLUL
• EKIM
• EKIM
• EKIM
• EKIM
• KASIM
• ARALIK
• ARALIK

donanimatolyesi

14/2/2007 - ANA SAYFA

14/2/2007 - EYLUL

14/2/2007 - EYLUL

14/2/2007 - EKIM

Atom ve Elektron

14/2/2007 - EKIM

AKIM ve GERILIM (Current and Voltage)

14/2/2007 - EKIM

14/2/2007 - EKIM

14/2/2007 - KASIM

P = W /t

R = V / i

Rt = 810 + 607 + 485 = 1902 ohm

V1 = it.R1 = 0,116.810 = 94 volt

W = 9.15.5 = 675 J

P = i.Vt (Vt, toplam potansiyel)

P = i.V

14/2/2007 - ARALIK

14/2/2007 - ARALIK

Kondansatörler

Önbilgiler:

Kondansatörün Yapısı:

Kondansatörün sembolü:

Kondansatörün Çalışma Prensibi:

Kondansatörün bir DC kaynağına bağlanması ve şarj edilmesi:

Kondansatör Devresinden Akım Nasıl Akmalıdır?

Kondansatörde Yük, Enerji ve Kapasite;

Kondansatörün kapasite formülü:

A ve d değerleri MKS' de şöyle yazılacaktır:

AC Devrede Kondansatör:

Sabit Kondansatörler

Yapısı ve Çeşitleri:

Sabit kondansatörler aşağıdaki gibi gruplandırılır:

Kağıtlı Kondansatör

Plastik Film Kondansatör

Mikalı Kondansatör

İki tür mikalı kondansatör vardır:

Gümüş Kaplanmış Mikalı Kondansatör:

Alüminyum Folyo Kaplanmış Mikalı Kondansatör:

Seramik Kondansatör

Elektrolitik Kondansatörler

İki tür elektrolitik kondansatör vardır:

Alüminyum Plakalı Elektrolitik Kondansatör

Tantalyumlu Elektrolitik Kondansatör

Elektrolitik kondansatörlerin avantajları ve dezavantajları:

Hakkımda

Son Yazılarım

Bağlantılar

Kategoriler

Arkadaşlarım

R_t = 810 + 607 + 485 = 1902 ohm

V₁ = i_t.R₁ = 0,116.810 = 94 volt

P = i.V_t (V_t, toplam potansiyel)