VOLT NEDİR? AMPER NEDİR? OHM NEDİR?

GERİLİM NEDİR-AKIM NEDİR-DİRENÇ NEDİR?

“Sahi nedir bunlar? Bir türlü anlamıyorum”

Bu yazımda elektroniğe yeni başlayanlar ve meraklı kişiler için biraz daha kolaylaştırılmış şekilde, bu kavramları öğrenmenizi sağlayacak sade bir anlatım yapmaya çalışacağım. Yazıyı okuduğunuzda bu kavram kargaşasından kurtulup, neyin ne olduğunu daha net şekilde anlayacaksınız.

Ancak sabırlı olun. Yazıyı dikkatle ve anlayarak okumalısınız.

"Zamanım yok, çok kısa isterim"

-Volt; yani gerilim, elektrik akımına hız veren, ivme veren birşeydir. Amper; yani akım ise, kablonun içinden geçen elektiğin azlığı çokluğudur... 

-Volt, çeşmenin hortumun içine ne kadar basınç verdiği ve suyu ne kadar hızlı fışkırttığıdır. Amper ise hortumun içinden geçen sudur!

-Volt, bir akarsu yatağının eğimidir. Amper ise bu yataktan dakikada kaç litre su aktığıdır...

* * *

“Ben daha fazlasını öğrenmek isterim” derseniz, işte detaylar. Madde madde gideceğim ki anlamanız kolaylaşsın...

Evrende var olan canlı ve cansız herşey, temelde atom ve moleküllerden oluşmaktadır.

Atomu, altın, gümüş, hidrojen, oksijen, karbon, silisyum, mağnezyum gibi her “şeyin” ana maddesi gibi düşünün.

Atomun yapısında Nötron, Proton ve Elektron vardır.

Nötron ve Protonlar birleşerek çekirdeği oluşturur.

Elektronlar da bu çekirdeğin etrafında dönerek “yörüngeyi ya da yörüngeleri” oluştururlar.

Proton artı değerlikli bir parçacık, Elektron eksi değerlikli bir parçacık, Nötron ise “herhangi bir değeri olmayan, adı gibi “nötr” bir parçacık olarak kabul edilir.

Çekirdekteki proton ve nötron sayısı, o “şeyin” altın mı gümüş mü... ya da her neyse, o maddenin ne olduğunu belirler. Yani şöyle düşünün: bir miktar proton ve nötronu alıp uygun miktarda birleştirerek altın yapabilirsiniz. Ya da karbon... Ne istiyorsanız.

Buraya kadar tamam mı? Pekala...

Bu, maddenin tüm özelliklerini içeren temel yapı taşına “atom” denir. Yukarıdaki periyodik tabloda gördüğünüz, kare içindeki her madde bir tür atomdur. Çekirdeklerindeki Proton, Nötron; ve yörüngelerindeki elektron sayıları birbirinden farklı olduğu için ayrı ayrı değişik maddeleri oluştururlar.

Bir atomdan elektron kopartabilirsiniz. Ya da yörüngesine elektron verebilirsiniz. Bir atoma fazla elektron verirseniz, o atom eksi yüklü atom, yani anyon olur. Bir atomdan elektron alırsanız, o atom artı değerli atom, yani katyon olur.

Aslında, örneğin bir elementin, doğal olarak proton ve elektron sayıları birbirine eşit ise, o atom “nötr” atomdur. Elektron verdiğinizde, elektronların değerliği eksi olduğundan, eksi değerlik kazandırmış olursunuz. Aldığınızda ise artı özellikli protonlar elektronlardan sayıca fazla olduğundan bu kez artı değerlik kazandırmış olursunuz.

Nötr bir atom, elektron alırsa ya da elektron verirse, “iyon” adını alır. Yukarıda anlattığım anyon ve katyonlar hep birer iyondur.

Bunları anlayana kadar tekrar okuyun.

Molekül ise, birden fazla atomun birbirine bağlanması sonucu ortaya çıkar. İki ayrı ya da aynı cins atom, bazen yörüngelerindeki atomları ortak kullanabilmektedir. Mesela bir atomun elektronu eksik (atom artı değerlikli), bir diğer atomun ise elektronu fazla (atom eksi değerlikli), böyle olunca atomlar birbirilerini çekme ve bağ oluşturarak birleşme eğilimi gösterirler. Bu bağa “kovalent bağ” ya da “valans bağı” denir.

Moleküllerin paylaştığı bu elektonlar, kararsız şekilde bir kendi atomunun, bir komşu atomun yörüngesine kapılarak dönerler. Böylece valans bağı oluşmuş olur(yukarıdaki resimdeki çubuklar). Birleşecek atomların sayısı farketmez. Az ya da çok olabilirler. Örneğin elinize bir miktar demir aldığınızda, trilyonlarca birbirine bağlanmış demir atomunu hayal etmelisiniz. Bu atomlar, yörüngelerini ortak kullanmaktadırlar.

Elektrik Akımının Oluşması

Elektrik akımı, ilginç bir fenomendir. Elektronların topluca yer değiştirmesi esasına dayanır. Metal dediğimiz iletken elementler ya da alaşımlar, elektrik akımını iyi iletirler. 

Peki bu nasıl olur?

Bir Pil resmi ile olayı anlatmaya çalışalım.

Pilin içinde özel bir kimyasal madde karışımı olur. Bu karışımı oluşturan maddelerin, pilin Artı(+) tarafındaki bölgesi, elektron bakımından fakirdir. Yani atomları elektron vermiştir. Eksi(-) bölgesindeki kimyasal bölgedeki atomlar ise aşırı derecede elektron almıştır. İki taraf arasındaki bu yük farkı nedeniyle, fazla olan yerdeki atomlar, eksik olan yere hücum ederek iki tarafı da eşitlemek isterler. Ancak bu, pilin içerisinden gerçekleşemez. Bu olayın gerçekleşmesi için, pilin artısı ile eksisinin (elektrotların) bir şekilde birleştirilmesi gerekir.

Bu, örnek olarak metal bir tel ile gerçekleştirilir. (Resimde görülüyor)

Böylelikle pilin eksisindeki elektronlar, artısına doğru tel üzerinden akarak bu farkı gidermeye çalışır. Bu atomik sayısal farka “Elektro Motor Kuvvet” ya da “Gerilim” denir. Volt, işte budur; iki uç arasındaki potansiyel fark. Tel üzerinden akan elektronların yoğunluğu ise, akan akımın şiddetidir; yani Amper.

Elektronlar tel üzerinden nasıl akar?

Atomlar birleşip molekülleri oluştururlarken, her yörünge ya da elektron, dengeli bir şekilde paylaşılamaz. Bazı yörüngelerde elektron boşlukları vardır.

Mesela, şöyle düşünün; iki atom var, 3’er yörüngeye sahipler. Bu yörüngelerin her biri en fazla 8 adet elektron alabiliyor olsun. Her iki atom öyle bir birleşmiş ki, yörüngelerden birinde 7 elektron var. (Bir elektronluk boş yer var.) İşte bu boş yere “delik” denir. Bir metal telde de elektronların geçebileceği delikler vardır.

Pilden yola çıkan elektronlar, bu deliklere dolarlar fakat, karşı tarafa kadar gidemezler. Onun yerine, telin diğer ucundaki bir elektron, yeni gelenin yerine teli terk eder, artı bölgeye doğru kayar. Böyle olunca bir önceki atomda bir elektronluk boşluk oluşur ve her yeni eklenen elektron sırayla komşu atomların boşluklarına doğru ilerler. Sonuçta delikler artı taraftan eksi tarafa, elektronlar ise eksi taraftan artı tarafa doğru akar... Okul hayatınız boyunca elektrik akımı artıdan eksiye mi gidiyor, eksiden artıya mı, karmaşasının nedeni budur. Elektrik akımı, aslında eksiden artıya doğru akar, ancak karmaşaya son verebilmek için bilim insanları, "gerilim yönü ise artıdan eksiye doğrudur" diyerek açıklık getirmeye çalışmışlardır.

İşte metalin elektriği iletmesi böyle olur. Bu anlatım örnektir; trilyonlarca delik, sayısız elektrondan bahsediyoruz, bunu anlayın. Madeni teli bir sünger gibi düşünün, delikleri var. Bu süngerden un gibi küçük toz zerreleri geçiyor, bunlar da elektron olsunlar, böyle tahayyül edin. Zor değil.

Bir iletkende, elektrik akımının geçişine elverişli şekilde çok fazla boşluk(delik) vardır. Bu boşluklar sayesinde elektronlar akabilmektedir. Ancak her iletkenin boşluk sayısı aynı olmaz. Durum böyle olunca, bazı tellerden akım zor geçer, bazılarından da kolay geçer. Eğer elektrik elektronları bir telden zorlukla geçiyorsa tel, elektrik akımına fazla direnç gösteriyor demektir.

İşte buna direnç denir. Birimi R ve ölçüm simgesi Ohm'dur.

Elektrik akımına direnç gösteren madde ya da iletkenlerin elektron boşlukları az, ya da geçirebileceği akım şiddeti düşük demektir. (Ya tele fazla akım veriyorsunuz, ya da tel olması gerekenden daha dirençli, kafanız karışmasın açıklayacağım).

Direnci etkileyen faktörler:

-Akımı geçirecek maddenin cinsi

-Uzunluğu

-Çapı

-Sıcaklığı

Tüm bu faktörler, o maddenin (iletken diyelim) elektrik akımına ne kadar direneceğini belirleyen çok önemli unsurlar. Saç teli gibi ince bir tel düşünün, bir de parmak kalınlığında tel. Saç teli gibi olanın direnci yüksektir, akıma zorluk gösterir. Parmak kalınlığında olan daha yüksek amperlerde akım geçirilebilir çünkü direnci düşüktür, az direnir. 

Şimdi anladınız değil mi?

Teli bir hortum gibi düşünün. Hortumun bir ucundan bir adam üflüyor. İçinde de bilyeler var. Adamın nefes kuvveti VOLT, bilyelerin azlığı/çokluğu AMPER, hortumun dar-geniş olması DİRENÇ gibi düşünün. Olay bu.

Pili Anladık, Dinamolarda Nasıl Elektrik Üretiliyor?

Bu konuyu uzun uzadıya anlatmayacağım. Ancak kısaca özetleyeyim. Bir tele, bir mıknatısı yaklaştırıp uzaklaştırdıkça moleküler yapısını zorluyorsunuz. Bu, telin elektron vermesine/almasına neden oluyor. Bu teli demir bir makaraya sararsanız, ve bir mıknatısın yakınında hızla döndürürseniz, tel sürekli elektron akışına neden oluyor, yani uçlarında EMK (Gerilim) oluşuyor. 

Anlaşılır bir şekilde bu kadar özetleyebilirim.

* * *

Artık öğrendiğinize göre, büyük bir kafa karışıklığından kurtulmuş olmalısınız. Bu yazı, yenibaşlayanın bazı kavramları kolay anlayabilmesi için hazırlanmıştır. Umarım bir nebze fayda sağlamıştır.

İyi çalışmalar dilerim, esen kalın.

seron

basitelektronikprojeler.com