Elektrik Akımı: Nedir?

Electrical4u

Alan: Temel Elektrik

China

Elektrik Akım Nedir?

Elektrik akımı yüklü parçacıkların—elektronlar veya iyonlar gibi—bir elektriksel iletken veya uzayda hareket etmesi olarak tanımlanır. Bu, yükün bir iletken ortam boyunca zamanla geçen akış hızıdır. Elektrik akımı matematiksel olarak (örneğin formüllerde) “I” veya “i” sembolüyle ifade edilir. Akımın birimi amper veya amp'dur. Bu A ile gösterilir.

Matematiksel olarak, yükün zamanla olan akış hızı şu şekilde ifade edilebilir,

$\begin{align*} I = \frac {dQ} {dt} \end{align*}$

Başka bir deyişle, yüklü parçacıkların bir elektrik iletkeni veya uzay boyunca akışı elektrik akımı olarak bilinir. Hareket eden yüklü parçacıklara yük taşıyıcıları denir ve bu taşıyıcılar elektronlar, delikler, iyonlar vb. olabilir.

Akımın akışı iletken ortama bağlıdır. Örneğin:

İletkende, akımın akışı elektronlara dayanır.
Yarıiletkenlerde, akımın akışı elektronlara veya deliklere dayanır.
Bir elektrolitte, akımın akışı iyonlara dayanır ve
Plazma—iyonlaşmış gazda, akımın akışı iyonlara ve elektronlara dayanır.

Bir iletken ortamda iki nokta arasında bir elektrik potansiyel farkı uygulandığında, akım daha yüksek potansiyelden daha düşük potansiyele doğru başlar. Daha yüksek voltaj veya potansiyel farkı, iki nokta arasındaki akımı artırır.

Eğer devredeki iki nokta aynı potansiyeldeyse, o zaman akım akışını gerçekleştiremez. Akımın büyüklüğü, iki nokta arasındaki voltaj veya potansiyel farkına bağlıdır. Bu nedenle, akımın voltajın etkisi olduğunu söyleyebiliriz.

Elektrik akımı manyetik alanlar oluşturabilir ve bu alanlar endüktörler, transformatörler, jeneratörler ve motora kullanılır. Elektriksel iletkilerde, akım dirençli ısıtma veya joul ısıtma neden olur, bu da bir incandescent lambada ışık oluşturur.

Zamanla değişen bir elektrik akımı elektromanyetik dalgalar oluşturur, bu dalgalar ise veri yayını için telekomünikasyonda kullanılır.

AC vs DC Akımı

Şarjın akışına dayanarak, elektrik akımı iki türe ayrılır, yani alternatif akım (AC) ve dirençli akım (DC).

Alternatif Akım (AC)

Elektrik yükünün periyodik olarak ters yönde akışı alternatif akım (AC) olarak bilinir. AC aynı zamanda “AC Akımı” olarak da anılır. Teknik olarak bu aynı şeyi iki kez söyler “AC Akım Akımı”.

Bir alternatif akım düzenli aralıklarla yönünü değiştirir.

Alternatif akım sıfırdan başlar, maksimuma çıkar, sonra sıfıra geri düşer, ardından ters yönde maksimuma ulaşır, tekrar orijinal değerine döner ve bu döngüyü sonsuz olarak tekrar eder.

Alternatif akım dalga formu sinüzoidal, üçgen, kare, testere dişi vb. olabilir.

Dalga formunun özel özelliği önemli değil—tekrarlayan bir dalga formu olduğu sürece.

Bu söylenmesine rağmen, çoğu elektrik devresinde, tipik alternatif akım dalga formu sinüzoidal dalgadır. Aşağıdaki resimde alternatif akım olarak görebileceğiniz tipik bir sinüzoidal dalga formu gösterilmiştir.

Bir jeneratör alterne akım oluşturabilir. Jeneratör, alterne akım oluşturmak için özel olarak tasarlanmış bir tür elektrik jeneratörüdür.

AC elektrik gücü, endüstriyel ve konut uygulamalarında yaygın olarak kullanılır.

Direkt Akım

Yalnızca bir yönde geçen elektrik yükü direkt akım (DC) olarak bilinir. DC aynı zamanda “DC Akımı” olarak da adlandırılır. Teknik olarak bu aynı şeyi iki kez söyler “Direkt Akım Akımı”.

DC sadece bir yönde aktığından, ayrıca tek yönlü akım olarak da anılır. Bir direkt akım dalga formu aşağıdaki görüntüde gösterilmiştir.

DC, piller, güneş hücresi, yakıt hücresi, termokupl, komütatörlü elektrik jeneratörleri vb. ile üretilir. Alternatif akım, bir redaktör kullanılarak direkt akıma dönüştürülebilir.

DC elektrik gücü genellikle düşük gerilimli uygulamalarda kullanılır. Çoğu elektronik devre, bir DC güç kaynağına ihtiyaç duyar.

Elektrik Akımı Hangi Birimlerle Ölçülür?

Akım için SI birimi amper veya amp'dır. Bu, A harfiyle gösterilir. Amper, elektrik akımı için temel SI birimidir. Amper birimi, büyük fizikçi Andrew Marie Ampere'ye ithafen adlandırılmıştır.

SI sisteminde, 1 amper, iki nokta arasındaki elektrik yükünün saniyede bir kulomb hızıyla akmasıdır. Böylece,

$\begin{align*} 1 \,\, Ampere = \frac {1\,\,Coulomb} {1\,\,Second} = \frac {C} {S} \end{align*}$

Bu nedenle akım ayrıca kulum/saniye veya C/S cinsinden de ölçülür.

Akım Formülü

Akım için temel formüller şunlardır:

Akım, Gerilim ve Direnç arasındaki ilişki (Ohm Kanunu)
Akım, Güç ve Gerilim arasındaki ilişki
Akım, Güç ve Direnç arasındaki ilişki

Bu ilişkiler aşağıdaki görüntüde özetlenmiştir.

Akım Formülü 1 (Ohm Kanunu)

Ohm Kanuna göre,

$\begin{align*} V = I*R \end{align*}$

Böylece,

$\begin{align*} I = \frac{V}{R}\,\,A \end{align*}$

Örnek

Aşağıdaki devrede gösterildiği gibi, $24\,\,V$ gerilimi, direnç olan $12\,\,\Omega$ 'ya uygulanmıştır. Direçten geçen akımı belirleyin.

Çözüm:

Verilen Veriler: $V=24\,\,V ,\,\, R=12\,\,\Omega$

Ohm yasına göre,

$\begin{align*} & I = \frac{V}{R} \\ & = \frac{24}{12} \\ & I = 2\,\,A \end{align*}$

Bu şekilde, denklemi kullanarak dirençten geçen akımı $2\,\,A$ olarak buluruz.

Akım Formülü 2 (Güç ve Gerilim)

Taşınan güç, besleme gerilimi ile elektrik akımının ürünüdür.

$\begin{align*} P = V*I \end{align*}$

Böylece, akımın gücün gerilime bölünmesiyle eşit olduğunu buluruz. Matematiksel olarak,

$\begin{align*} I = \frac{P}{V}\,\,A \end{align*}$

Burada $A$ amper veya ampere (elektrik akımının birimleri) anlamına gelir.

Örnek

Aşağıdaki devrede gösterildiği gibi, $24\,\,V$ gerilimi bir $48\,\,W$ lambaya uygulanıyor. $48\,\,W$ lambanın aldığı akımı belirleyin.Çözüm:

Verilen Veriler: $V=24\,\,V ,\,\, P=48\,\,W$

Formül göre,

$\begin{align*} & I = \frac{P}{V} \\ & = \frac{48}{24} \\ & I = 2\,\,A \end{align*}$

Bu denklemi kullanarak, $48\,\,W$ lambanın aldığı akım $2\,\,A$ 'ya eşittir.

Akımla İlgili Formül 3 (Güç ve Direnç, Ohm Kaybı, Dirençli Isıtma)

Biliyoruz ki, $P = V * I$

Şimdi Ohm yasası olan $V = I * R$ denklemini yukarıdaki denklemde yerine koyduğumuzda elde ederiz,

$\begin{align*} P = I^2*R \end{align*}$

Bu nedenle, akım güç ve direnç oranıın kareköküdür. Matematiksel olarak, bu formül şu şekildedir:

$\begin{align*} I = \sqrt{\frac{P}{R}}\,\,A \end{align*}$

Örnek

Aşağıdaki devrede gösterildiği gibi, $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lambasını çeken akımı belirleyin

Çözüm:

Verilen Veri: $P=100\,\,W ,\,\, R=20\,\,\Omega$

Yukarıda gösterildiği gibi akım, güç ve direnç arasındaki ilişkiye göre:

$\begin{align*} & I = \sqrt{\frac{P}{R}} \\ & = \sqrt{\frac{100}{20}} \\ & = \sqrt{5} \\ & I = 2.24\,\,A \end{align*}$

Bu denklem kullanılarak, $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lambanın aldığı akım $2.24\,\,A$ olarak bulunur.

Akımın Boyutları

Akımın kütleye (M), uzunluğa (L), zamana (T) ve amper cinsinden boyutu $M^0L^0T^-^1Q$ şeklinde verilir.

Akım (I) saniye başına coulomb olarak ifade edilir. Bu nedenle,

$\begin{align*} I = \frac{Q}{t} = \frac{[Q]}{[T]} = QT^-^1 = M^0L^0T^-^1Q \end{align*}$

Geleneksel Akım vs Elektron Akışı

Geleneksel akım akışı ve elektron akışı hakkında hafif bir yanlış anlayış bulunmaktadır. İkisi arasındaki farkı anlamaya çalışalım.

İletkenler boyunca elektrik yükünü taşıyan parçacıklar hareketli veya serbest elektronlardır. Bir devre içindeki elektrik alanın yönü, tanımı gereği, pozitif test yüklerin itildiği yondur. Bu nedenle, bu negatif yük parçacıkları, yani elektronlar, elektrik alanının ters yönde akar.

Elektron teorisine göre, bir iletkenin ucuna gerilim veya potansiyel fark uygulandığında, yük parçacıkları devrede akar ve bu da elektrik akımı oluşturur.

Bu yük parçacıkları, daha yüksek potansiyelden daha düşük potansiyelle, yani pilin pozitif terminalinden dış devre aracılığıyla pilin negatif terminaline doğru akar.

Ancak, metalle iletkenlerde, pozitif yüklü parçacıklar sabit bir konumda tutulur ve negatif yüklü parçacıklar, yani elektronlar, özgürçe hareket eder. Yarı iletkenlerde, yük parçacıklarının akışı pozitif veya negatif olabilir.

Pozitif yük taşıyıcılarının ve negatif yük taşıyıcılarının zıt yönde akışı, elektrik devresinde aynı etkiye sahiptir. Akım akışı, ya pozitif ya da negatif yüklerden veya her ikisinden dolayıdır, bu nedenle, yük taşıyıcı türlerinden bağımsız olarak akım yönü için bir kural gereklidir.

Geleneksel akım yönü, pozitif yük taşıyıcılarının akış yönü olarak kabul edilir, yani daha yüksek potansiyelden daha düşük potansiyele doğru. Bu nedenle, negatif yük taşıyıcıları, yani elektronlar, geleneksel akım akışının ters yönde akar, yani daha düşük potansiyelden daha yüksek potansiyele doğru. Bu nedenle, geleneksel akım ve elektron akışı zıt yönlere doğru akar, bu durum aşağıdaki görüntüde gösterilmiştir.

direction of coventional current and electron flow — Geleneksel Akım ve Elektron Akışının Yönü

Geleneksel Akım: Pozitif yük taşıyıcılarının pilin pozitif terminalinden negatif terminaline akışı geleneksel akım olarak bilinir.
Elektron Akışı: Elektronların akışı elektron akımı olarak adlandırılır. Negatif yük taşıyıcıları - yani elektronların - pilin negatif terminalinden pozitif terminaline akışı elektron akımı olarak bilinir. Elektron akımı, geleneksel akım akışının tersidir.

Geleneksel akım ve elektron akışının yönü aşağıdaki görüntüde gösterilmiştir.

Konveksiyon Akımı vs. İletkenlik Akışı

Konveksiyon Akımı

Konveksiyon akımı, sıvı, gaz veya vakum gibi yalıtım ortamındaki akım akışını ifade eder.

Konveksiyon akımı, iletkenlere ihtiyaç duymaz; bu nedenle Ohm yasasını karşılamaz. Konveksiyon akımı bir örneği, katot tarafından yayılan elektronların vakumda anot'a doğru akışını sağlayan bir vakum tübüdür.

İletkenlik Akışı

Herhangi bir iletken aracılığıyla akan akım, iletkenlik akışı olarak bilinir. İletkenlik akışı, iletken aracılığıyla akar; bu nedenle Ohm yasasını sağlar.

Yer Değiştirme Akımı

Bir direnç ve kondansatörün, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi V gerilim kaynağı ile paralel bağlandığını düşünün. Kondansatör aracılığıyla akan akımın doğası, direnç aracılığıyla akan akımdan farklıdır.

Direnç üzerindeki gerilim veya potansiyel fark sürekli bir akım akışına neden olur. Bu akım, şu denklemle verilir,

$\begin{align*} I_1 = \frac{V}{R} \end{align*}$

Bu akım “iletkenlik akımı” olarak adlandırılır.

Şimdi kondansatör üzerinden akım sadece kondansatördeki gerilim değiştiğinde akar, bu denklemle verilir,

$\begin{align*} I_2 = \frac{dQ}{dt} = C \frac{dV}{dt} \end{align*}$

Bu akım “yer değiştirme akımı” olarak adlandırılır.

Fiziksel olarak yer değiştirme akımı bir akım değildir çünkü şarjların akışı gibi fiziksel bir nicelik akışı yoktur.

Akımları Ölçme

Elektrik ve elektronik devrelerde akım ölçümü ölçülmesi gereken temel bir parametredir.

Elektrik akımını ölçebilecek bir alet ampermetre olarak adlandırılır. Akımı ölçmek için ampermetre, ölçülecek akımın olduğu devre ile seri bağlanmalıdır.

Direnç üzerinden akımı ampermetre kullanarak ölçümün gösterimi aşağıdaki şekilde verilmiştir.

Elektrik akımı ayrıca bir galvanometre ile de ölçülebilir. Galvanometre hem akım yönünü hem de büyüklüğünü verir.

Akım, devreyi kesmeden akıma bağlı manyetik alan tespit ederek ölçülebilir. Devreyi kesmeden akımı ölçmek için çeşitli araçlar kullanılmaktadır.

Hall etkili akım sensör transdüktörleri
Akım transformatörü (CT) (sadece AC'yi ölçer)
Kısma ampermetreler
Şunt dirençleri
Manyetik dirençli alan sensörleri

Akımla İlgili Sıkça Sorulan Sorular

Elektrik akımı ile ilgili bazı yaygın soruları inceleyelim.

Elektromanyetik Kullanarak Elektrik Akımını Ölçen Cihazlar Nelerdir?

Galvanometre, elektrik akımını ölçmek için elektromanyetiği kullanan bir ölçüm cihazıdır.

Galvanometre, mutlak bir alettir; defleme açısı tanjantı cinsinden elektrik akımını ölçer.

Galvanometre, devrenin kesilmesi gerektiği için doğrudan elektrik akımını ölçebilir, ancak bazen bu uygunsuz olabilir.

Elektrik Akımı Nasıl Bir Manyetik Güç Üretir?

Bir akım taşıyan iletken, manyetik alanda yerleştirildiğinde, akımın sadece yüklerin akışından ibaret olması nedeniyle bir güce maruz kalır.

Aşağıdaki şekil (a) gösterildiği gibi, içinden akım geçen bir iletken düşünün. Fleming'in sağ el kuralına göre, bu akım saat yönünde bir manyetik alan oluşturur.

企业微信截图_17098660781451.png 企业微信截图_17098660847078.png

Elektrik Akımı Tarafından Üretilen Manyetik Güç

İletkenin manyetik alanı sonucunda, iletkenin üzerindeki manyetik alan güçlenecek ve altında zayıflayacaktır.

Alan çizgileri, gerilmiş lastik bantlara benzer; bu nedenle iletkeni aşağı doğru itecek, yani figür (b) gösterildiği gibi, kuvvet aşağı doğrudur.

Bu örnek, manyetik bir alanda akım taşıyan bir iletkenin bir kuvvet deneyim ettiğini belirtir. Aşağıdaki denklem, akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvetin büyüklüğünü belirler.

$\begin{align*} F_B = BIL\,\,Sin\theta \end{align*}$

Bir Elektrik Akımının Akması İçin Gerekli Şartlar

Bir elektrik akımının akması için aşağıdaki şartların sağlanması gerekir:

İki nokta arasındaki potansiyel farkın olması. Devredeki iki nokta aynı potansiyele sahipse, akım akamaz.
Akımyolu veya akım kaynağı, pil veya hücre gibi serbest elektronları zorlayan bir gerilim kaynağı.
Elektrik yüklerini taşıyan bir iletken veya tel.
Devrenin kapalı veya tam olması. Devreler açık ise, akım akamaz.

Bu, bir elektrik akımının akması için gerekli olan koşullardır. Aşağıdaki resim, kapalı bir devrede geçen bir akımı göstermektedir.

Elektrik Akımı ve Statik Elektrik Arasındaki Farkı En İyi Nasıl Tanımlarsınız

Elektrik akımı ve statik elektrik arasındaki temel fark, elektronların veya yüklerin bir ileticide akmasıdır.

Bunun aksine, statik elektrikte, yükler hareketsiz kalır ve maddenin yüzeyinde birikir.

Elektrik akımı, elektronların akışına bağlıdır, ancak statik elektrik, bir nesneden diğerine geçen negatif yükler sonucu oluşur.

Elektrik akımı sadece iletkenlerde oluşurken, statik elektrik hem iletkenlerde hem de yalıtkanlarda oluşabilir.

Bir Elektrik Akımı Bir Manyetik Kutba Nasıl Etki Eder?

Biliyoruz ki, elektrik akımı akar, yani elektrik yükü hareket ederken, bir manyetik alan oluşturur. Eğer bir mıknatısı bir manyetik alana yerleştirirsek, bir kuvvet deneyim eder.

Elektrik yükler yani elektrik akımı için, benzer manyetik kutuplar çekerken zıt manyetik kutuplar itir. Bu nedenle, elektrik akımının manyetik alanı aracılığıyla manyetik kutbu etkilediğini söyleyebiliriz.

Elektrik Akımını Ölçmek İçin Hangi Alet Kullanılır

Elektrik akımını ölçebilecek bir alete ampermetre denir. Ampermetre, ölçülecek akımın olduğu devrenin seride bağlanması gerekmektedir.

Ayrıca, elektrik akımını ölçmek için çeşitli diğer aletler de kullanılmaktadır.

Hall etkisi akım sensör transdüserleri
Akım transformatörü (CT) (Yalnızca AC'yi ölçer)
Klemeli ölçüm cihazları
Şunt rezistörleri
Manyetorozit alan sensörleri

Kaynak: Electrical4u

Açıklama: Orijinali saygılıyız, iyi makaleler paylaşılabilir, telif hakkı ihlali olması durumunda lütfen silme talebinde bulunun.