Maddenin elektron, pozitron, proton vb. parçacıklarının hareketleriyle ortaya çıkan enerji türüdür. Bu enerjinin oluştuğu yerde parçacık hareketine elektrik akımı adı veririz. Aslında her atom pozitif yüklü protonlar ile yüksüz nötronlardan meydana gelen bir çekirdek ve bunun etrafında dönen negatif elektrikle yüklü elektronlardan oluşmuştur. Atom normal halde nötr, yani yüksüzdür. Yani ortada hareket olmadığından bir elektrik akımı ve ona bağlı elektrik enerjisinin o noktada varlığından bahsedemeyiz, daha doğrusu henüz oluşmamıştır. Atomda bu anda doğanın iç dengesi vardır ve proton sayısı ile elektron sayısı eşittir.
Bir grup atomun dış yörüngesindeki elektronlar, bir atomdan diğer komşu bir atoma rastgele ve serbestçe hareket ederler. Bu elektronlara serbest elektronlar denir. Biz bu yapıdaki atomların oluşturduğu maddelere iletken maddeler diyelim. Elektrik akımını taşımak için kullanacağımız atom grubu, bu grup atomlardan oluşacaktır bu durumda.
İletkenlerde serbest elektronların sayısı son derece fazladır. Hareketleri rastgele olduğundan herhangi bir dış etkiye maruz kalmadıkları sürece bir yöne hareket eden elektronların sayısını zıt yöne hareket edenlerin sayısı ile eşit kabul edebiliriz. Eşitliğin olduğu yerde belli bir yöne hareket söz konusu olmaz, bir akım ve elektrik enerjisi var olsada gözlemlenen akım kullanılabilir nitelikte olmayacaktır.
Mevcut ortama dışardan etki edersek; iletkenin bir ucunda elektron fazlalığı ve diğer ucunda da elektron eksikliği meydana getirirsek, iletken içindeki serbest elektronlar iki elektrostatik kuvvete maruz kalırlar. Bunlar pozitif ucuna (elektron eksikliği olan uç) doğru çekme kuvveti ve negatif uçtan (elektron fazlalığı olan uç) öteye doğru bir itme kuvvetidir. Burada serbest elektronların rastgele hareketleri devam ettiği halde pozitif uca doğru aynı zamanda net bir elektron hareketi veya akışı gözlenecektir. Bu elektron akışına elektrik akımı deriz demiştik. Bu sayede ortamda kullanabileceğimiz bir akım oluşturmuş oluruz. Elektrik akımı büyüklük olarak, birim zamanda bir iletken içinden akan ortalama negatif elektrik yükü (elektron) miktarı şeklinde formüle edebiliriz.
Elektrik iki türdür. Statik elektrik ve Dinamik elektrik.
Dinamik elektrik iki tiptir DC ve AC
A.C. ismini almasının nedeni bu çeşit elektriğin zamanla yön değiştirmesidir. A.C. nin karakteristik özelliği transformatör denen aygıtlarla voltajın yükseltilebilmesi veya düşürülebilmesidir. Voltajın yükseltilebilmesi nedeni ile uzak mesafelere daha az kayıpla gönderilebilen bu çeşit elektrik günlük hayatta en çok kullandığımız elektrik çeşididir. Doğru akım kaynaklarında + ve – kutuplar olduğu halde, alternatif akımda kutuplar yoktur.
Temel Elektrik Kavramları:
a. Elektrik :
Bütün cisimler moleküllerden veya atomlardan meydana gelmiştir. Yani bir cismi parçalara ayıracak olursak sonunda o cismin özelliğini taşıyan en küçük parçanın bir molekül veya bir atom olduğunu görürüz. Atom ise merkezdeki çekirdek ve bunun etrafında süratle dönen elektronlardan oluşmuştur.
Bazı cisimlere ait atomların dış yörüngelerinde bulunan elektronlar ısı, manyetik alan, kimyasal reaksiyon gibi bazı etkilere maruz kaldıkları zaman kolaylıkla yörüngelerinden koparak serbest hale gelirler. Bu şekilde atomdan ayrılan elektrona serbest elektron adı verilir.
İşte elektrik akımını, elektrik voltajını meydana getirerek elektrik motorlarının dönmesini, elektrik ampullerinin ışık vermesini, elektrik fırınlarının yemek pişirmesini sağlayan tamamı ile yukarıda bahsettiğimiz serbest elektronlardır ve bu serbest elektronların hareket etmesidir. Kısaca serbest elektronların elektrik akımını ve voltajını meydana getirmesine ve bunların kullanılmasına elektrik diyebiliriz.
b. Elektrik Akımı:
Elektrik akımı iletken bir cismin kesitinden geçen serbest elektron miktarıdır. Başka bir deyişle elektrik akımı serbest elektronların iletken madde içinden akmasıdır.
Elektrik akım şiddet birimine Amper denir. Bir devreden elektrik akımının akabilmesi için o devrenin Kapalı Devre olması gerekir.
Eğer devre açık olursa serbest elektronlar havada geçemeyecekleri için elektrik akımı akmaz. Bu şekilde ki devrelere de Açık Devre denir.
c. Elektrik Voltajı:
Bir su borusundan akan suyun hareketini bir iletkenden akan elektronların hareketine yani elektrik akımının akmasına benzetebiliriz. Borudan akan sudur, buna karşın iletkenden akan ise elektronlardır. Su borusu içinden suyun akabilmesi için mutlaka bir basınç farkı gereklidir. Örneğin bir su pompası ile su basılmalıdır ki su borudan akabilsin. Benzer bir şekilde elektrik devresinden de akımın akması için mutlaka bir kuvvete ihtiyaç vardır. Bu kuvvet olmadığı takdirde serbest elektronlar hareket edemez yani elektrik akımı akmaz. İşte serbest elektronları hareket ettirerek devreden elektrik akımının akmasına sebep olan kuvvete Voltaj denir. Voltaj birimi Volt’tur. Kısaca (V) veya (E) harfi ile gösterilir.
d. Direnç (Rezistans):
İletken cisimlerin üzerlerinden geçen akıma karşı gösterdiği mukavemete direnç veya rezistans denir. Yine su devresinden örnek verecek olursak; nasıl ki su borusunun çeperleri (iç yüzeyi) suyun akışına karşı bir mukavemet gösterir yani suyun borunun içinden akmasını zorlaştırırsa bir iletken içindeki atomlar ve elektronlar da serbest buna Direnç veya Rezistans denir. Elektrik akımına karşı olan bu mukavemet nedeniyle tel ısınmaya başlar ve akımın değeri büyüdükçe telin sıcaklığı da artar. Rezistans (Direnç) birimi Ohm’dur ( Ω ). Rezistans (R) sembolü ile gösterilir.
e. Elektrik Enerjisi:
Bir direncin üzerinden akım geçtiği zaman elektrik enerjisi ısı enerjisine dönüşür. Devreye uygulanan voltajla devreden geçen akımı çarparsak elektrik gücünü bulmuş oluruz. Elektrik gücü ile de zamanı yani (saati) çarparsak elektrik enerjisini bulmuş oluruz. Birimi de Watt/Saat’tir (kW/h).
Sisteminizde Akımı, voltajı ve tüketilen enerjiyi görmek için en kolay yol Enerji Analizörleri kullanmaktır. Mitsubishi Enerji Analizörü ME96NSR için tıklayınız.
