ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 7 : YAŞAMIMIZDAKİ ELEKTRİK

ÖĞRENME ALANI  ÜNİTE 7 

B­ 

:  : 

FİZİKSEL OLAYLAR  YAŞAMIMIZDAKİ ELEKTRİK 

ELEKTRİK AKIMININ MANYETİK ETKİSİ  1­  İçinden Akım Geçen İletkenin Oluşturduğu Manyetik Alan  2­  Elektromıknatıs  3­  Elektromıknatıs Kullanılarak Yapılan Araçlar  4­  Elektrik Motorları  5­  İndüksiyon (İndükleme) Akımı  6­  J eneratör ler  7­  Elektrik (Güç) Santralleri ve Çeşitleri  8­  Elektrik Enerjisinin Dağıtımı  9­  Transfor matör ler

(6 SAAT) 

1 

B­ 

ELEKTRİK AKIMININ MANYETİK ETKİSİ 

: 

1­ 

İçinden Akım Geçen İletkenin Oluşturduğu Manyetik Alan  :  Bir  iletken  telin  içerisinden  elektrik  akımı  geçirilirse  iletken  telin  etrafında  manyetik  alan  oluşur. İletken telin etrafında manyetik alanın oluşmasının nedeni, iletken teldeki elektrik yüklerinin  hareket etmesidir.  İletken  telin  etrafında  oluşan  manyetik  alanın  şiddetini  gösteren  manyetik  alan  kuvvet  çizgileri kapalı daireler şeklindedir.  ▪  İletken tel kartondan geçirilip, karton üzerine demir tozları serpilirse karton üzerinde  iletken telin etrafında kapalı daireler şeklinde manyetik alan kuvvet çizgileri oluşur.  ▪  İletken telin yakınına pusula konursa, pusula manyetik alan yönünde sapar.  a) 

İçinden Akım Geçen İletkenin Oluşturduğu Manyetik Alan Yönünün Bulunması  :  ▪  İçinden  akım  geçen  iletkenin  oluşturduğu  manyetik  alanın  yönü  akım  yönüne  bağlıdır.  ▪  İletkenden  geçen  elektrik  akımının  yönü  (üretecin  kutupları)  değişirse  manyetik  alanın yönü de değişir.  ▪  İletken telin etrafında oluşturduğu manyetik alanın yönü SAĞ EL KURALINA göre  bulunur. Sağ el kuralına göre;  ▪  Sağ elin baş parmağı iletkenden geçen akım yönünü gösterir.  ▪  Sağ  elin  dört  parmağının  kapanma  yönü  manyetik  alanın  yönünü  gösterir. 

b) 

İçinden Akım Geçen İletkenin Oluşturduğu Manyetik Alanın  Şiddetinin  Bağlı Olduğu  Faktör ler  :  İletken  telin  etrafında  oluşan  manyetik  alanın  şiddeti,  iletken  telden  geçen  akım  şiddeti  ile  doğru  orantılıdır.  İletkenden  geçen  akım  şiddeti  arttığı  zaman  manyetik  alan  şiddeti da artar. 

Akım Yönü 

Akım Yönü 

İ  Ä 

B 

B

İçeri 

Dışarı  Manyetik  Alan 

+ Üreteç  – 

İ  Ä 

B 

B

Dışarı 

– Üreteç  + 

İçeri  Manyetik  Alan 

2­ 

Elektromıknatıs  :  Elektrik  akımının  etkisiyle  mıknatıslık  özelliği  gösterebilen  manyetik  maddelere  elektromıknatıs  denir.  Elektromıknatıslar,  elektrik  akımının  manyetik  etkisinden  yararlanılarak  yapılmıştır.  İçi  boş  demir  borunun  üzerine  iletken  telin  sarılmasıyla  elde  edilen  düzeneğe  bobin  veya  akım makarası veya selenoid denir. Bobindeki iletken telden elektrik akımı geçirildiğinde, iletken  telin  etrafında  manyetik  alan  oluşur.  İletken  telin  etrafında  oluşan  manyetik  alan,  bobinin  içinde  bulunan  manyetik  maddeden  geçer  ve  bobinin  içindeki  manyetik  madde  mıknatıslık  özelliği  gösterir.  Elektromıknatıs  yapılırken  bir  manyetik  madde  (demir  çivi),  iletken  tel  (bakır)  ve  üreteç  yani  elektrik  akımı  kaynağı  kullanılır.  İletken  tel  manyetik  madde  (demir  çivi)  üzerine  sarılır  ve 2 

iletken  telin  açıkta  kalan  uçları  üretecin  kutuplarına  bağlanır.  İletken  telden  elektrik  akımı  geçirildiğinde manyetik madde yani demir çivi mıknatıslık özelliği gösterir.  a) 

Elektromıknatısın ve Çubuk Mıknatısın Ortak Özellikleri  :  Elektromıknatıs ve çubuk mıknatısın bazı özellikleri aynıdır. Bunlar;  ▪  Elektromıknatısın çubuk mıknatıs gibi N ve S olmak üzere iki kutbu vardır ve  bu  kutuplar  arasında  manyetik  alan  kuvvet  çizgileri  yani  manyetik  alan  oluşturur.  ▪  Elektromıknatıs da çubuk mıknatıs gibi manyetik maddeleri çekebilir.  ▪  Elektromıknatısta da  manyetik  alan kuvvet çizgilerinin  yani manyetik alanın  yönü N’den S’ye doğrudur.  ▪  Hem  elektromıknatısın  hem  de  çubuk  mıknatısın  mıknatıslık  özelliği  kaybedilebilir. Elektromıknatısta akım kesilince, çubuk mıknatısta da şiddetli  darbe ve ısı etkisiyle mıknatıslık özelliği kaybolur. 

b) 

Elektromıknatısın ve Çubuk Mıknatısın Farklı Özellikleri  :  Elektromıknatıs ve çubuk mıknatısın bazı özellikleri farklıdır. Bunlar;  ▪  Elektromıknatıslar sürekli (daimi = kalıcı) mıknatıs değildir ve elektrik akımı  kesildiğinde, elektromıknatıs mıknatıslık özelliğini kaybeder. Çubuk mıknatıs  ise sürekli mıknatıstır.  ▪  Elektromıknatısın  kutupları  akımın  yönüne  bağlı  olarak  değişir  fakat  çubuk  mıknatısın kutupları değişmez. 

c) 

Elektromıknatısın Kutuplarının Bulunması  :  Elektromıknatısın  kutuplarının  yönü  bobindeki  iletkenden  geçen  akım  yönüne  bağlıdır.  Elektromıknatısın  bağlandığı  üretecin  kutupları  yani  akımın  yönü  değiştirilirse  elektromıknatısın  kutupları  da  dolayısıyla  manyetik  alanın  yönü  de  değişir.  (Elektromıknatıstaki iletken telin sarım şekli, kutupları değiştirebilir).  Elektromıknatısın kutupları yani elektromıknatısın manyetik alanının yönü SAĞ EL  KURALI ile bulunur. Sağ el kuralına göre;  ▪  Sağ elin dört parmağı akım yönünü gösterir.  ▪  Sağ elin baş parmağının gösterdiği yön N, diğer yön S’dir. 

d) 

Elektromıknatısın Çekim Gücünün Bağlı Olduğu Faktör ler  :  Elektromıknatısın  manyetik  alanının  şiddeti  yani  çekim  gücü  yani  manyetik  alan  kuvvet çizgilerinin sayısı; bobindeki sarım sayısına ve iletkenden geçen akım şiddetine bağlı  olup bunlarla doğru orantılıdır.  ▪  Bobinin  (demir  çivinin)  üzerindeki  iletken  telin  sarım  sayısı  arttırıldığında  elektromıknatısın çekim gücü artar.  ▪  Bobindeki iletken telden geçen elektrik akımının şiddeti yani üretecin şiddeti  arttırıldığında elektromıknatısın çekim gücü artar.  Akım Şiddeti (İ) (Amper) 

Elektromıknatısın  Çekim Gücü 

Bobindeki Sarım Sayısı 

Elektromıknatısın  Çekim Gücü

3 

N 

S 

– 

+ 

S 

+ 

N 

S 

– 

N 

N 

S 

+ 

S 

N 

S 

S 

N 

– 

– 

N 

N 

S 

+ 

S 

N 

Manyetik Alanın Yönü  Elektr ik Akımının Yönü  – 

+ 

Ür eteç 

NOT : 1­ 

2­ 

3­ 

Elektromıknatıslar; sanayide, bazı hırsız alarmlarında, manyetik vinçlerde, manyetik  trenlerde,  kapı  zilinde,  rölede,  ampermetrede,  radyoda,  televizyonda,  telgrafta,  telefonda, motorda, dinamoda, hoparlörde, amplifikatörde, adaptörde kullanılır  Elektromıknatısın  kutupları  bulunurken,  kutupları  bilinen  bir  çubuk  mıknatıs  ya  da  pusula  kullanılır.  Pusula  veya  kutupları  bilinen  çubuk  mıknatıs  elektromıknatısa  yaklaştırıldığında  yaklaştırılan  kutuplar  birbirini  itiyorsa  aynı  kutuplu,  çekiyorsa  zıt  kutupludur.  Ampermetrenin  ibresinin  akım  etkisiyle  sapması  elektromıknatıslar  sayesinde  gerçekleşir.  Ampermetredeki  elektromıknatıstaki  bobinden  elektrik  akımı  geçirildiğinde bobine bağlı olan ibre mıknatıslanır ve sistemdeki mıknatıs tarafından  itildiğinde ibre sapar. Akım şiddeti arttırıldığında elektromıknatısın şiddeti ve sapma  miktarı da artar.

4 

3­ 

Elektromıknatıs Kullanılarak Yapılan Araçlar  :  Elektromıknatıslar;  sanayide,  bazı  hırsız  alarmlarında,  manyetik  vinçlerde,  manyetik  trenlerde, kapı zilinde, rölede, ampermetrede, radyoda, televizyonda, telgrafta, telefonda,  motorda,  dinamoda, hoparlörde, amplifikatörde, adaptörde kullanılır.  a) 

Kapı Zili  :  Kapı  zilinin  yapısında  bir  elektromıknatıs,  elektromıknatısın  karşısında  demir  palet  (armatür),  armatürün  ucunda  tokmak,  tokmağın  vurduğu  çan  ile  elektromıknatısın  bağlı  olduğu üreteç ve anahtar bulunur.  1. Zil Modeli  :  ▪  Anahtar  kapatılınca,  akım  üretecin  (+)  kutbundan  çıkar  ve  ok  yönünde  üretecin  (–)  kutbuna giderken bobine gelir.  ▪  Bobinin  içindeki  demir  (çekirdek)  elektrik  akımının  etkisiyle  mıknatıslık  özelliği  kazanır ve elektromıknatıs haline gelir.  ▪  Elektromıknatıslık  özelliği  kazanan  demir  (çekirdek),  karşısındaki  demir  paleti  çekerek paletin ucundaki tokmağın çana vurmasını sağlar.  ▪  Tokmak  çana  vururken  demir  palet  hareket  edeceğinden  paletin  A  noktasında  akım  kesilir ve elektromıknatıs mıknatıslık özelliğini kaybedip demir paleti bırakır.  ▪  Demir palet A noktasına dokununca tekrar akım geçer ve elektromıknatıs mıknatıslık  özelliği gösterip demir paleti çeker ve paletin ucundaki tokmak çana vurur.  ▪  Demir paletin ucundaki tokmağın çana her vuruşunda A noktasındaki akım kesilir.  Tokmak  Çan 

A  Elektromıknatıs 

Elektromıknatıs 

Demir Palet (Armatür) 

+ 

– 

Üreteç 

Anahtar  2. Zil Modeli  :  ▪  Anahtar  kapatılınca  bobinden  akım  geçer  ve  bobinin  içindeki  demir  çekirdek  (armatür) elektromıknatıslık özelliği kazanır.  ▪  Elektromıknatıs bağlantı parçasını çeker ve tokmak zilden ayrılarak devre kesilir.  ▪  Elektromıknatıs,  bağlantının  kopmasıyla  elektromıknatıslık  özelliğini  kaybeder  ve  bağlantı  parçasını  bırakır,  tokmak  zile  vurur  ve  tekrar  elektromıknatıslık  özelliği  kazanıp bağlantı parçasını çeker.

5 

Anahtar 

Üreteç  – 

+ 

Bağlantı  Parçası 

Bobin  Demir Parçası  Tokmak 

Zil (Çan) 

b) 

Hırsız Alar mı  :  Pencere kapalıyken 1. devredeki iki metal parça birbirine temas eder ve birinci devre  tamamlanır. 1. devreden akım geçtiği sürece elektromıknatıs, hemen altında bulunan iletkeni  çeker.  İletkenin  çekilmesiyle  de  ikinci  devre  açık  olacağından  bu  devreden  akım  geçmez.  Dolayısıyla alarm çalmaz.  Pencere  açıldığında  1.  devredeki  iki  metal  parça  birbirine  temas  etmez  ve  birinci  devreden  akım  geçmez.  Böylece  elektromıknatıs,  mıknatıs  özelliğini  kaybederek  iletken  parçayı bırakır ve ikinci devrenin bu parça tarafından tamamlanmasını sağlar. Böylece ikinci  devreden akım geçer ve alarm çalar.  Kapalı Pencere 

Açık Pencere 

1. Devre 

– 

+ 

1. Devre 

Bobin 

Bobin 

Yay

Yay

İletken 

– 

+ 

İletken  2. Devre 

– 

2. Devre 

+ 

– 

Alarm  Zili 

c) 

+ 

Alarm  Zili 

Röle  :  Düşük  bir  gerilim  ve  akım  kullanılarak  daha  yüksek  gerilim  ve  akıma  sahip  bir  elektrik devresinin açılıp kapanmasını sağlayan elektriksel anahtarlara röle denir.  Rölenin  bulunduğu  sistemlerde  giriş  devresindeki  anahtar  kapatılır  ve  giriş  devresinden  geçen  akım  rölenin  yapısında  bulunan  bobine  gelir.  Bobinden  geçen  akım  sayesinde  bobin  elektromıknatıslık  özelliği  kazanır  ve  karşısındaki  demir  parçasını  çeker.  Demir  parçası,  çıkış  devresi  ile  bağlantıyı  sağlar  ve  bu  bağlantı  sonucu  çıkış  devresinden 6 

akım geçer. Bu akım sayesinde çıkış devresinde çalıştırılmak istenen elektrikli araç (ısıtıcı)  çalışır.  Demir  Parçası 

Güç  Kaynağı 

Anahtar 

+ 

Giriş  Devresi 

Elektrikli  Cihaz 

Çıkış  Devresi 

– 

Bobin 

d) 

Telgr af  :  Telgraf,  alıcı  ve  verici  istasyonlardan  oluşur  ve  telgrafın  çalışmasında  toprağın  iletkenliğinden faydalanılır.  Verici  istasyondaki  anahtar  (maniple)  kapatılınca  (verici  istasyon,  anahtar  görevi  görür)  alıcı  istasyondaki  elektromıknatıs,  mıknatıslık  özelliği  gösterir  ve  demir  paleti  çekerek yazıcı kalemin kağıt şeride vurmasını sağlar.  İlk  telgraf  1837’de  Amerikalı  bilim  adamı  Samuel  Mors  tarafından  icat  edilmiştir.  Telgrafta mors alfabesi kullanılır.  Yazıcı (İğne)  Kalem 

+ 

Elektromıknatıs 

–  Toprak 

Üreteç  Verici İstasyon  (Maniple) 

NOT : 1­ 

Alıcı İstasyon 

Mors alfabesi, kısa ve uzun işaretler (nokta ve çizgiler) kullanarak bilgi aktarılmasını  sağlayan  yöntemdir.  1832'de  telgraf  ile  ilgilenmeye  başlayan  Samuel  Morse  tarafından  1835  yılında  oluşturuldu.  1837'de  kullanılmaya  başladı.  1840  yılında  patent için başvuruldu. İlk hat ABD'de Baltimore, Maryland ile başkent Washington  arasında  kuruldu.  İlk  mesaj  İncil’den  bir  cümleyi  içeriyordu,  gönderim  tarihi  24  Mayıs 1844 idi.  HARFLER  Harf  Kodu 

Harf 

Kodu 

Harf 

Kodu 

Harf 

Kodu 

Harf 

Kodu 

Harf 

Kodu 

A 

•– 

B 

–••• 

C 

–•–• 

D 

–•• 

E 

• 

F 

••–• 

G 

––• 

H 

•••• 

I 

•• 

J 

•––– 

K 

–•– 

L 

•–•• 

M 

–– 

N 

–• 

O 

––– 

P 

•––• 

Q 

––•– 

R 

•–•

7 

S 

••• 

T 

– 

Y 

–•–– 

Z 

––•• 

U 

••– 

V 

•••– 

W 

•–– 

X 

–••– 

SAYILAR  Sayı 

Kodu 

Sayı 

0  6 

–––––  –•••• 

1  7 

İşaret 

e) 

Kodu  •–––  ––••• 

Sayı 

Kodu 

Sayı 

Kodu 

2  ••–––  3  •••––  8  –––••  9  ––––•  NOKTALAMA İŞARETLERİ 

Kodu 

Adı 

İşaret 

Sayı  4 

Kodu 

Sayı 

••••– 

5 

Kodu 

Kodu  ••••• 

Adı 

. 

•–•–•– 

Nokta 

, 

––••–– 

Virgül 

? 

••––•• 

Soru işareti 

­ 

–••••– 

Tire 

/ 

–••–• 

Taksim 

Telefon  :  Telefon,  mikrofon  (verici),  kulaklık  (alıcı)  ve  üreteçten  oluşur.  Telefonun  ahizesindeki mikrofona konuşulunca ses dalgalarının şiddetine göre mikrofondaki diyafram  (ince  zar)  titreşir.  Diyafram  titreşince  mikrofonun  (önündeki)  içindeki  kömür  tozlarını  titreştirir.  Kömür  tozları  titreşince  yani  ses  dalgalarının  şiddetine  göre  sıkışıp  gevşeyince,  kömür  tozlarının  içinde  bulunan  iletken  telin  direncini  (uzunluğunun  arttırılıp  azaltılması  sayesinde)  değiştirir.  İletken  telin  direnci  değişince  de  devreden  geçen  elektrik  akımının  şiddeti değişir.  Elektrik akımı telefon hatları sayesinde karşı taraftaki telefonun kulaklığına gelir ve  elektromıknatısa  mıknatıslık  özelliği  kazandırır.  Kulaklıktaki  elektromıknatıs,  elektrik  akımının şiddetine göre önündeki diyaframı (ince  metal zarı) titreştirir. Diyafram titreşince  oluşan ses dalgaları havanın titreştirilmesi sayesinde kulağa gelir ve ses titreşimleri uyulmuş  olur.  İlk  telefon  1876  yılında  Amerikalı  bilim  adamı  Alexander  Graham  Bell  tarafından  icat  edilmiştir.  Türkiye'de  ilk  telefon  1908  senesinde  uygulanmaya  başlandı.  Kadıköy  ve  Beyoğlu  santralleri  1911  senesinde  hizmete  açıldı.  İlk  otomatik  telefon  santrali  1926  senesinde  Ankara'da  kuruldu.  Ardından  diğer  il  merkezlerinde  de  telefon  santralleri  kurulmaya  başlandı.  Kısa  bir  süre  sonra  kurulan  santraller  aracılığıyla  bütün  iller  arası  telefon haberleşmesi başlamış oldu. PTT'nin 1970'lerden sonra yaptığı çalışmalarla telefon,  Türkiye'de geç olmakla beraber, süratle yayılmaya başladı. 

Elektr omıknatıs  Dir enç  Diyafr a 

Diyafr a 

Ses Dalgalar ı 

Ses Dalgalar ı 

Kömür  Tozlar ı 

+  –  Ür eteç  Mikr ofon 

4­ 

Kulaklık 

Elektrik Motorları  :  Elektrik enerjisini, hareket enerjisine yani kinetik enerjiye çeviren araçlara elektrik motoru  denir. Elektrik motorları günlük hayatta mikser, saç kurutma makinesi, vantilatör, matkap, mikser,  oyuncak  araba  yapımında  kullanılır.  Çok  küçük  elektrik  motorları  tıp  alanında  ve  uzay  araştırmalarında kullanılır. 8 

a) 

Elektrik Motorunun Bölümleri  :  Elektrik motorları, rotor ve stator olmak üzere iki bölümden oluşurlar.  Elektrik  motorunun  dış  kısmında  bulunan,  mıknatıstan  veya  elektromıknatıstan  yapılan ve manyetik alan oluşturan bölüme stator (duran bölüm) denir.  Statorun içinde bulunan ve dönebilen bobine (akım makarasına yani armatüre) rotor  (dönen  bölüm)  denir.  Rotoru  oluşturan  bobinin  iki  ucunun  bağlı  olduğu  iletken  şeritlere  toplaç  (kolektör  =  komütatör),  toplaçların  dokunduğu  ve  elektrik  akımının  aktarıldığı  iletken kısma fırça denir. 

b) 

Elektrik Motorunun Çalışması  :  Elektrik  motorları  iki  mıknatısın  yani  manyetik alanın  birbirine etkisi yani  birbirine  uyguladığı itme ve çekme kuvvetleri sayesinde (elektro manyetik kuvvetin etkisiyle) çalışır.  Devreye elektrik akımı verildiğinde akım fırçalar yardımıyla toplaçlara, toplaçlardan  da bobine geçer. Bobin elektrik akımının etkisiyle elektromıknatıslık özeliği kazanır ve N–S  olmak  üzere  iki  kutbu  oluşur.  Bu  kutuplara  (kutuplar  arasında  oluşan  manyetik  alana),  statorun  yani  mıknatısın  oluşturduğu  manyetik  alan  etki  ederek  (yani  elektro  manyetik  kuvvet  uygulayarak)  aynı  kutupların  birbirini  itmesi,  zıt  kutupların  birbirini  çekmesi  prensibine göre bobinin dönmesini sağlar.  Mıknatısların  bobine  uyguladığı  kuvvet  sonucu  bobin  dönme  hareketi  yaptığı  için  fiziksel  anlamda  iş  yapılır.  Bobinin  dönmesini  sağlayan  elektrik  enerjisi,  bobinin  iş  yapmasını sağlamıştır. 

c) 

Elektrik Motorunun Dönme Hızının Bağlı Olduğu Faktör ler  :  Elektrik  motorlarında  bobinin  dönme  hızı,  bobinin  oluşturduğu  manyetik  alan  ile  statoru oluşturan mıknatısın manyetik alanının büyüklüğüne bağlıdır ve doğru orantılıdır.  ▪  Mıknatısın manyetik alanı yani çekim gücü artarsa bobinin dönme hızı artar.  ▪  Bobinden  geçen  akım  şiddeti  artarsa  elektromıknatısın  manyetik  alanı  yani  çekim gücü artacağından bobinin dönme hızı artar.  ▪  Bobindeki  iletken  telin  sarım  sayısı  artarsa  elektromıknatısın  manyetik  alanı  yani çekim gücü artacağından bobinin dönme hızı artar.  Stator 

Bobin

N  Toplaç  Fırça 

Fırça 

+ 

– 

İ  Üreteç 

9 

Stator  Rotor 

Stator 

S 

N 

Rotor 

Toplaç  Fırça 

Fırça 

Toplaç  Fırça 

Fırça 

+ 

– 

+ 

– 

Üreteç 

Üreteç 

5­ 

İndüksiyon (İndükleme) Akımı  :  Üreteç  kullanılmadan  mıknatıs  veya  manyetik  alan  kullanılarak  elde  edilen  akıma  indüksiyon akımı veya indükleme akımı denir.  Bir  iletken  telden  elektrik  akımı  geçirildiğinde,  iletken  tel  etrafında  manyetik  alan  oluşturuyorsa,  manyetik  alan  sayesinde  de  iletken  telde  elektrik  akımı  oluşturulabilir.  Elektrik  akımının  oluşabilmesi  için,  elektrik  yüklerinin  yani  elektronların  iletken  telde  hareket  etmesi  gerekir. İletken telde elektronların hareket etmesini mıknatısın manyetik alanı sağlar.  İçi boş demir borunun (çubuğun veya silindirin) üzerine iletken telin sarılmasıyla elde edilen  düzeneğe bobin veya akım makarası veya selenoid denir.  Bobinin içerisine bir çubuk mıknatıs hızlı bir şekilde girdirilip çıkartılırsa, bobinin uçlarına  bağlı  olan  mili  ampermetrenin  ibresinin  saptığı  gözlenir.  Mili  ampermetrenin  ibresinin  sapması  bobinden  yani  devreden  yani  iletken  telden  elektrik  akımı  geçtiğini  gösterir.  İletken  telde,  üreteç  kullanılmadan mıknatıs ile elde edilen bu akım indüksiyon akımıdır.  İndüksiyon  akımının  oluşmasının  nedeni,  kapalı  devre  halinde  bulunan  bobinin  üzerindeki  iletken  telden  (iletken  telin  içinden)  geçen  manyetik  alan  kuvvet  çizgilerinin  sayısının  sürekli  değişmesi  ve  kuvvet  çizgileri  (manyetik  alan)  sayesinde  iletken  teldeki  elektrik  yüklerinin  yani  elektronların hareket etmesidir.  a) 

İndüksiyon Akımının Bağlı Olduğu Faktör ler  :  İndüksiyon akımının  büyüklüğü  iletken telden geçen kuvvet çizgilerinin  sayısına  ve  değişme hızına bağlıdır. Bu nedenle indüksiyon akımının büyüklüğü;  1­  2­  3­  4­ 

Bobindeki sarım sayısına bağlıdır ve doğru orantılıdır.  Mıknatısın  manyetik  alan  şiddetine  yani  çekim  gücüne  yani  manyetik  alan  kuvvet  çizgilerinin sayısına bağlıdır ve doğru orantılıdır.  Mıknatısın  bobine  (veya  bobinin  mıknatısa)  girdirilip  çıkartılma  hızına  bağlıdır  ve  doğru orantılıdır.  Mıknatıs ve bobinin arasındaki uzaklığa bağlıdır ve ters orantılıdır.

10 

b) 

İndüksiyon Akımının Özellikler i (Sonuçlar)  1­  2­  3­  4­  5­  6­ 

7­ 

: 

İndüksiyon  akımının  oluşması  için  gerekli  şart,  bobindeki  iletken  telden  geçen  manyetik alan kuvvet çizgilerinin sayısının sürekli değişmesidir.  İndüksiyon  akımı,  mıknatısın  (manyetik  alanın)  veya  bobinin  hareketi  sayesinde  oluşur.  Mıknatıs ve bobin hareketsiz durumda iken, bobindeki iletken telden geçen manyetik  alan kuvvet çizgilerinin sayısı değişmediği için indüksiyon akımı oluşmaz.  İndüksiyon akımı iki yönlüdür. Mıknatıs bobine girerken akım bir yönde oluşurken,  mıknatıs bobinden çıkarken akım ters yönde oluşur.  Mıknatısın bobine giren kutbu değişirse, indüksiyon akımı yön değiştirir.  Elde  edilen  indüksiyon  akımının  şiddeti  sürekli  değişir  yani  artar  veya  azalır.  İndüksiyon akımının şiddetinin sürekli değişmesinin nedeni, bobindeki iletken telden  geçen manyetik alan kuvvet çizgilerinin sayısının sürekli değişmesidir.  İndüksiyon akımı, mıknatıs ve bobin yardımıyla hareket enerjisinden elektrik enerjisi  elde edilmesi sonucu oluşur.  2. Durum 

1. Durum  S 

S 

N  Bobin 

mA 

Bobin 

N 

3. Durum  N 

mA 

S  Bobin 

mA 

4. Durum  N 

S  Bobin 

mA 

6­ 

J eneratör ler  :  Hareket enerjisini (kinetik enerjiyi) elektrik enerjisine çeviren araçlara jeneratör denir.  Elektrik  motorlarında,  bir  mıknatısın  manyetik  alanı  içerisindeki  bobinden  elektrik  akımı  geçirilirse bobin (tel çerçeve) döner. Yani elektrik enerjisi hareket enerjisine dönüşür.  Jeneratörlerde,  bir  manyetik  alan  içerisindeki  bobin  (tel  çerçeve)  döndürülürse,  bobinde  (iletken telde) elektrik akımı oluşur. Yani hareket enerjisi elektrik enerjisine dönüşür.  Jeneratörlerin  elektrik  akımı  oluşturmasının  nedeni  bobindeki  iletken  telden  (iletken  telin  içinden)  geçen  manyetik  alan  (kuvvet  çizgilerinin  sayısının  sürekli  değişmesi  ve  kuvvet  çizgileri  yani  manyetik  alan)  sayesinde  iletken  teldeki  elektrik  yüklerinin  yani  elektronların  hareket  etmesidir. Jeneratörler alternatif akım jeneratörü ve doğru akım jeneratörü olmak üzere iki çeşittir.

11 

Toplaç 

N 

Toplaç 

N 

Fırça 

S  S 

A 

Alternatif Akım J eneratör leri 

N 

Fırça  Toplaç 

N 

A  Toplaç 

Fırça 

S  S 

Doğru Akım J eneratör leri  7­ 

Elektrik (Güç) Santralleri ve Çeşitleri  :  Farklı  enerji  türlerinden  elektrik  enerjisinin  üretilmesini  sağlayan  kuruluşlara  elektrik  santrali  denir.  Elektrik  santrallerinin;  hidroelektrik  santrali,  termik  santral  ve  nükleer  santral  gibi  çeşitleri  vardır.  Bunların  dışında  rüzgâr  enerjisi,  güneş  enerjisi  ve  jeotermal  enerji  ile  çalışan  santrallerde bulunmaktadır.  Hidroelektrik  santrallerde  barajlarda  biriktirilen  suyun  potansiyel  enerjisi,  termik  santrallerde  yakılan  kömür,  petrol  ve  doğal  gazlardan  elde  edilen  ısı  enerjisi,  nükleer  santrallerde  atomların parçalanması sonucu elde edilen ısı enerjisi elektrik enerjisine çevrilir.  Bütün elektrik santrallerinde türbin  ve jeneratör  olarak  iki temel ünite  bulunur. Türbinler  jeneratörlere bağlıdır ve jeneratörlerin dönmesini sağlarlar.  a) 

Hidro Elektrik Santraller  :  Suyun  hareket  enerjisinden  elektrik  enerjisi  üreten  santrallere  hidro  elektrik  santraller denir.  Barajlarda  su  biriktirildiğinde  suya  potansiyel  enerji  kazandırılır.  Potansiyel  enerji  kazanan su yüksekten bırakılınca suyun potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşür ve hızla 12 

akan  su  türbinleri  döndürür.  Türbinler  dönünce  türbinlere  bağlı  olan  jeneratörler  döner  ve  elektrik enerjisi üretilir.  Hidroelektrik  santrallerde,  suyun  potansiyel  enerjisi  önce  kinetik  enerjiye  sonra  da  elektrik enerjisine çevrilir.  Ener ji Nakil  Hattı 

J ener atör  Bar aj 

Su 

Tür bin 

b) 

Termik Santraller  :  Fosil  yakıtların  (petrol,  kömür,  doğal  gaz)  yakılmasıyla  elde  edilen  ısı  enerjisi  sayesinde elektrik enerjisi üreten santrallere termik santraller denir.  Termik  santrallerde  fosil  yakıtla  yandığında açığa çıkan  ısı enerjisi  ile kazanlardaki  su  ısıtılır  ve  elde  edilen  su  buharı  buhar  kazanlarında  toplanarak  basıncı  arttırılır.  Yüksek  basınçlı su buharı türbinlere püskürtülür ve türbinleri döndürür. Türbinler dönünce türbinlere  bağlı olan jeneratörler döner ve elektrik enerjisi üretilir.  Termik santrallerde, fosil yakıtların yanması sonucu açığa çıkan kül ve duman çevre  kirliliğine yol açar.  Baca 

Sıcak Buhar 

Ener ji Nakil  Hattı 

Tür bin 

J ener atör 

Soğutma  Su 

Yakıt  Göl veya  Deniz 

c) 

Nükleer Santraller  :  Uranyum,  toryum  ve  plütonyum  gibi  radyoaktif  elementlerin  parçalanması  sonucu  açığa çıkan ısı enerjisinden elektrik enerjisi üreten santrallere radyoaktif santraller denir.  Nükleer  santrallerde  atomların  parçalanmasını  sağlayan  üniteye  reaktör  denir.  Atomlar reaktörlerde parçalandığında açığa çıkan (nükleer) enerji ile kazanlardaki su ısıtılır 13 

ve elde edilen su buharı buhar kazanlarında toplanarak basıncı arttırılır. Yüksek basınçlı su  buharı türbinlere püskürtülür ve türbinleri döndürür. Türbinler dönünce türbinlere bağlı olan  jeneratörler döner ve elektrik enerjisi üretilir.  Nükleer  santrallerde  oluşabilecek  radyoaktif  (nükleer)  sızıntı,  çevre  kirliliğine  yol  açar.  Sıcak Buhar 

Reaktör 

Ener ji Nakil  Hattı  Tür bin 

J ener atör 

Soğutma 

8­ 

Elektrik Enerjisinin Dağıtımı  :  Elektrik santrallerinde elde edilen elektrik enerjisi kullanılacağı yerlere enerji nakil hatlar ı  sayesinde iletilir. Elektrik enerjisinin nakli sırasında direnç nedeniyle ısı enerjisi açığa çıkacağı için  elektrik  enerjisinin  ısı  enerjisine  dönüşmesini  yani  enerji  kaybını  önlemek  amacıyla  elektrik  akımının  şiddeti  azaltılır,  voltajı  (gerilimi)  arttırılır.  Elektrik  akımının  şiddetini  değiştirme  için  de  transformatörler kullanılır.  Elektrik  santrallerinde  üretilen  elektrik  enerjisinin  gerilimi  20.000  –  25.000  volt  kadardır.  Bu  gerilim,  santrallerdeki  transformatörler  ile  200.000  –  400.000  volta  kadar  yükseltilir  ve  enerji  nakil  hatları  ile  yerleşim  birimlerine  kadar  taşınır.  Yerleşim  birimlerine  gelen  elektrik  enerjisinin  gerilimi, kullanılacağı yerlere göre transformatörlerle yani trafolar la düşürülür.  Evlerde kullanılan elektriksel voltaj 220 volttur.  Enerji  Santrallerindeki  Jeneratör  (20000–25000 Volt) 

Yükseltici  Transformatör  (200000–400000  Volt) 

Yüksek  Gerilim  Hattı 

Alçaltıcı  Transformatör  (15000–20000 Volt) 

Sokak  Transformatörü  (Trafo) 

Ev 

(220 Volt) 

9­ 

Transfor matör ler  :  Alternatif  akımın  gerilimini  (potansiyel  farkını  =  voltajını)  değiştirmek  yani  yükseltip  alçaltmak için kullanılan araçlara transfor matör denir.  Transformatörler,  demir  çerçeve  üzerine  sarılan  ve  birbirine  dokunmayan  iki  bobinden  oluşur. Transformatörlerdeki bobinlerin sarım sayıları birbirinden farklıdır.  Transformatörlerde;  ▪  Değiştirilmek  istenen  voltajın  uygulandığı  bobine  (sarıma)  primer  (birincil)  bobin  (sarım) denir.  ▪  Primer bobine uygulanan (değiştirilmek istenen) voltaja (gerilime) primer (birincil)  voltaj (gerilim) denir.  ▪  Primer bobinden geçen (değiştirilmek istenen) akıma primer (birincil) akım denir.  ▪  Değiştirilmiş  voltajın  alındığı  bobine  (sarıma)  sekonder  (ikincil)  bobin  (sarım)  denir. 14 

▪ 

Sekonder bobinden (değiştirilmiş olarak) alınan voltaja (gerilime) sekonder  (ikincil)  voltaj (gerilim) denir.  ▪  Sekonder  bobinde  oluşan  (sekonder  bobinden  geçen)  (değiştirilmiş  olarak  alınan)  akıma sekonder (ikincil) akım denir.  Transformatörlerde, primer bobine  alternatif akım uygulandığında, primer  bobinin  sarıldığı  demir  elektromıknatıslık  özelliği  kazanır  ve  etrafında  magnetik  alan  yani  magnetik  alan  kuvvet  çizgileri oluşturur. Alternatif akımın  yönü sürekli değiştiği  için oluşan elektromıknatısın kutupları  ve kuvvet çizgilerinin sayısı da değişir.  Primer  bobinin  oluşturduğu  magnetik  alan  kuvvet  çizgileri  sekonder  bobinden  geçer  ve  sekonder  bobinde  indüksiyon  akımı  oluşur.  Sekonder  bobinde  indüksiyon  akımı  oluşmasının  nedeni,  primer  bobinin  oluşturduğu  kuvvet  çizgilerinin  sayısının  ve  yönünün  alternatif  akım  nedeniyle sürekli değişmesidir.  Sekonder bobinin sarım sayısı farklı olduğu için sekonder bobinde oluşan indüksiyon akımı  da  farklı  olur.  Sekonder  bobindeki  indüksiyon  akımı  farklı  olduğu  için  sekonder  bobinde,  primer  bobine göre farklı voltaj (potansiyel fark = gerilim) oluşur.  ▪  Transformatörler,  sadece  alternatif  akımın  gerilimini  değiştirirler.  Doğru  akımla  çalışmazlar.  ▪  Transformatörlerde her iki bobindeki elektriksel güçler birbirine eşittir.  ▪  Transformatörlerde,  bobindeki  sarım  sayısı  potansiyel  fark  ile  doğru  orantılı,  akım  şiddeti ile ters orantılıdır.  ▪  Bir transformatörde;  –  Primer bobindeki sarım sayısı, sekonder bobindeki sarım sayısından fazla ise  veya,  –  Primer voltaj, sekonder voltajdan fazla ise veya,  –  Primer  akım,  sekonder  akımdan  küçük  ise  böyle  transformatörlere  alçaltıcı  (düşürücü) transfor matör ler denir.  ▪  Bir transformatörde;  –  Primer  bobindeki  sarım  sayısı,  sekonder  bobindeki  sarım  sayısından  az  ise  veya,  –  Primer voltaj, sekonder voltajdan az ise veya,  –  Primer akım, sekonder akımdan büyük ise böyle transformatörlere yükseltici  transfor matör ler denir.  ▪  Bir  transformatörde  sekonder  voltajın,  primer  voltaja  oranına  değiştirme  oranı  denir.  İ s 

İ p 

Primer  Sargı 

Sekonder  Sargı 

Vs 

Vp 

Sekonder  (Çıkış)  Devr esi  Pr imer  (Gir iş)  Np  Devr esi 

▪  ▪  ▪  ▪ 

NP  NS  VP  VS 

→  →  →  → 

Ns 

Primer Bobindeki Sarım Sayısı  Sekonder Bobindeki Sarım Sayısı  Primer Bobindeki Voltaj  Sekonder Bobindeki Voltaj 15 

▪  ▪  1­ 

İP  İS 

Primer Güç  PP 

→  → 

Primer Bobinden Bobindeki Akım Şiddeti  Sekonder Bobinden Bobindeki Akım Şiddeti 

=  = 

Sekonder Güç  PS 

W  t  q .V  PP  =  P P  t  İ .t.V  PP  =  P P  t  PP  = 

W  t  q .V  PS  =  S S  t  İ .t.V  PS  =  S S  t  PS  = 

PP  = PS

Þ 

İ P . t .V P  İS . t .V S  =  t  t

Þ 

VP  . İP  = VS  . İS 

2­ 

N P V P  İ S  = =  NS V S İ P 

Veya; 

3­ 

V  Değiştirme Oranı=  S  V P 

Veya;  Değiştirme Oranı=

a)  b) 

NS V S  İ P  = =  N P V P İ S  NS V S  İ P  = =  N P V P İ S 

V S  > 1  ise yani VS  > VP  ise transformatör yükselticidir.  V P  V S  < 1  ise yani VS