ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 7 : YAŞAMIMIZDAKİ ELEKTRİK

Transkript

1 ÖĞREME ALAI : FİZİKEL OLAYLAR ÜİTE 7 : YAŞAMIMIZDAKİ ELEKTRİK B ELEKTRİK AKIMII MAYETİK ETKİİ (6 AAT) 1 İçinden Akım Geçen İletkenin Oluşturduğu Manyetik Alan 2 Elektromıknatıs 3 Elektromıknatıs Kullanılarak Yapılan Araçlar 4 Elektrik Motorları 5 İndüksiyon (İndükleme) Akımı 6 Jeneratörler 7 Elektrik (Güç) antralleri ve Çeşitleri 8 Elektrik Enerjisinin Dağıtımı 9 Transfor matör ler 1

2 B ELEKTRİK AKIMII MAYETİK ETKİİ : 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 AĞ EL KURALIA göre bulunur. ağ el kuralına göre; ağ elin baş parmağı iletkenden geçen akım yönünü gösterir. ağ elin dört parmağının kapanma yönü manyetik alanın yönünü gösterir. b) İçinden Akım Geçen İletkenin Oluşturduğu Manyetik Alanın Şiddetinin Bağlı Olduğu Faktörler : 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 B İçeri B Dışarı İ B Dışarı B İçeri İ Manyetik Alan 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

3 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 ve 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 den 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 AĞ EL KURALI ile bulunur. ağ el kuralına göre; ağ elin dört parmağı akım yönünü gösterir. ağ elin baş parmağının gösterdiği yön, diğer yön dir. d) Elektromıknatısın Çekim Gücünün Bağlı Olduğu Faktörler : 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) Bobindeki arım ayısı Elektromıknatısın Çekim Gücü Elektromıknatısın Çekim Gücü 3

4 Manyetik Alanın Yönü Elektrik Akımının Yönü OT : 1 Elektromıknatıslar; sanayide, bazı hırsız alarmlarında, manyetik vinçlerde, manyetik trenlerde, kapı zilinde, rölede, ampermetrede, radyoda, televizyonda, telgrafta, telefonda, motorda, dinamoda, hoparlörde, amplifikatörde, adaptörde kullanılır 2 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. 3 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

5 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) 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

6 Anahtar Bağlantı Parçası Bobin Demir Parçası Tokmak Zil (Çan) b) Hırsız Alarmı : 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 Alarm Zili c) 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

7 akım geçer. Bu akım sayesinde çıkış devresinde çalıştırılmak istenen elektrikli araç (ısıtıcı) çalışır. Anahtar Demir Parçası Güç Kaynağı Giriş Devresi Çıkış Devresi Elektrikli Cihaz Bobin d) Telgraf : 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 amuel Mors tarafından icat edilmiştir. Telgrafta mors alfabesi kullanılır. Yazıcı (İğne) Kalem Toprak Elektromıknatıs OT : 1 Verici İstasyon (Maniple) Alıcı İstasyon Mors alfabesi, kısa ve uzun işaretler (nokta ve çizgiler) kullanarak bilgi aktarılmasını sağlayan yöntemdir. 1832'de telgraf ile ilgilenmeye başlayan amuel Morse tarafından 1835 yılında oluşturuldu. 1837'de kullanılmaya başladı 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 O P Q R 7

8 T U V W X Y Z AYILAR ayı Kodu ayı Kodu ayı Kodu ayı Kodu ayı Kodu ayı Kodu OKTALAMA İŞARETLERİ İşaret Kodu Adı İşaret Kodu Adı. okta, Virgül? oru işareti Tire / Taksim e) 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. Kömür Tozları es Dalgaları Dir enç Elektromıknatıs es Dalgalar ı Diyafr a Diyafra Mikrofon Kulaklık 4 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

9 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. tatorun 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 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 Faktörler : 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. tator Bobin Toplaç İ 9

10 tator tator Rotor Rotor Toplaç Toplaç 5 İndüksiyon (İndükleme) Akımı : 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 Faktörler : İndüksiyon akımının büyüklüğü iletken telden geçen kuvvet çizgilerinin sayısına ve değişme hızına bağlıdır. Bu nedenle indüksiyon akımının büyüklüğü; 1 Bobindeki sarım sayısına bağlıdır ve doğru orantılıdır. 2 Mıknatısın manyetik alan şiddetine yani çekim gücüne yani manyetik alan kuvvet çizgilerinin sayısına bağlıdır ve doğru orantılıdır. 3 Mıknatısın bobine (veya bobinin mıknatısa) girdirilip çıkartılma hızına bağlıdır ve doğru orantılıdır. 4 Mıknatıs ve bobinin arasındaki uzaklığa bağlıdır ve ters orantılıdır. 10

11 b) İndüksiyon Akımının Özellikleri (onuçlar) : 1 İndüksiyon akımının oluşması için gerekli şart, bobindeki iletken telden geçen manyetik alan kuvvet çizgilerinin sayısının sürekli değişmesidir. 2 İndüksiyon akımı, mıknatısın (manyetik alanın) veya bobinin hareketi sayesinde oluşur. 3 Mıknatıs ve bobin hareketsiz durumda iken, bobindeki iletken telden geçen manyetik alan kuvvet çizgilerinin sayısı değişmediği için indüksiyon akımı oluşmaz. 4 İndüksiyon akımı iki yönlüdür. Mıknatıs bobine girerken akım bir yönde oluşurken, mıknatıs bobinden çıkarken akım ters yönde oluşur. 5 Mıknatısın bobine giren kutbu değişirse, indüksiyon akımı yön değiştirir. 6 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. 7 İndüksiyon akımı, mıknatıs ve bobin yardımıyla hareket enerjisinden elektrik enerjisi elde edilmesi sonucu oluşur. 1. Durum 2. Durum Bobin ma Bobin 3. Durum Bobin ma ma 4. Durum Bobin ma 6 Jeneratörler : 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

12 Toplaç Toplaç A Alternatif Akım Jeneratörleri Toplaç A Toplaç Doğru Akım Jeneratörleri 7 Elektrik (Güç) antralleri 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 antraller : uyun 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

13 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. Baraj Jener atör Ener ji akil Hattı u Türbin b) Termik antraller : 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 ıcak Buhar Ener ji akil Hattı Tür bin Jeneratör oğutma u Yakıt Göl veya Deniz c) ükleer antraller : Uranyum, toryum ve plütonyum gibi radyoaktif elementlerin parçalanması sonucu açığa çıkan ısı enerjisinden elektrik enerjisi üreten santrallere radyoaktif santraller denir. ükleer santrallerde atomların parçalanmasını sağlayan üniteye reaktör denir. Atomlar reaktörlerde parçalandığında açığa çıkan (nükleer) enerji ile kazanlardaki su ısıtılır 13

14 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. ükleer santrallerde oluşabilecek radyoaktif (nükleer) sızıntı, çevre kirliliğine yol açar. ıcak Buhar Enerji akil Hattı Reaktör Türbin Jeneratör oğutma 8 Elektrik Enerjisinin Dağıtımı : Elektrik santrallerinde elde edilen elektrik enerjisi kullanılacağı yerlere enerji nakil hatları 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 volt kadardır. Bu gerilim, santrallerdeki transformatörler ile volta kadar yükseltilir ve enerji nakil hatları ile yerleşim birimlerine kadar taşınır. Yerleşim birimlerine gelen elektrik enerjisinin gerilimi, kullanılacağı yerlere göre transformatörlerle yani trafolarla düşürülür. Evlerde kullanılan elektriksel voltaj 220 volttur. Enerji antrallerindeki Jeneratör ( Volt) Yükseltici Transformatör ( Volt) Yüksek Gerilim Hattı Alçaltıcı Transformatör ( Volt) okak Transformatörü (Trafo) (220 Volt) Ev 9 Transformatörler : Alternatif akımın gerilimini (potansiyel farkını = voltajını) değiştirmek yani yükseltip alçaltmak için kullanılan araçlara transformatör 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

15 ekonder bobinden (değiştirilmiş olarak) alınan voltaja (gerilime) sekonder (ikincil) voltaj (gerilim) denir. ekonder 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. ekonder bobinde indüksiyon akımı oluşmasının nedeni, primer bobinin oluşturduğu kuvvet çizgilerinin sayısının ve yönünün alternatif akım nedeniyle sürekli değişmesidir. ekonder bobinin sarım sayısı farklı olduğu için sekonder bobinde oluşan indüksiyon akımı da farklı olur. ekonder 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) transformatörler 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 transformatörler denir. Bir transformatörde sekonder voltajın, primer voltaja oranına değiştirme oranı denir. İ s İ p Primer argı ekonder argı V s V p ekonder (Çıkış) Devresi Primer (Giriş) Devresi p s P Primer Bobindeki arım ayısı ekonder Bobindeki arım ayısı V P Primer Bobindeki Voltaj V ekonder Bobindeki Voltaj 15

16 İ P Primer Bobinden Bobindeki Akım Şiddeti İ ekonder Bobinden Bobindeki Akım Şiddeti 1 Primer Güç = ekonder Güç P P = P W P P = t W P = P P = P t q P.V P P P = t İ P.t.V P P = t P q.v P = t İ.t.V P = t İ. t.v P t P = İ. t.v V P. İ P = V. İ t 2 P V P İ = = V İ P Veya; V İ = = V İ P P P 3 V Değiştirme Oranı= V P Veya; V İ Değiştirme Oranı= = = V İ P P P a) b) V > 1 V P V < 1 V P ise yani V > V P ise transformatör yükselticidir. ise yani V < V P ise transformatör alçaltıcıdır. ÖREKLER : 1 Primer sarım sayısı 400, sekonder sarım sayısı 10 olan bir transformatörün primer voltajı 220 volt ise; a) Transformatörün cinsi nedir? b) ekonder voltajı kaç volttur? c) Değiştirme oranı nedir? 2 Bir transformatörde sekonder bobindeki sarım sayısı, primer bobindeki sarım sayısının 20 katıdır. Bu transformatörde primer voltaj 10 volt ise; a) Transformatörün cinsi nedir? b) ekonder voltajı kaç volttur? c) Değiştirme oranı nedir? 3 Değiştirme oranı 100 olan bir transformatörde, primer bobindeki sarım sayısı 100 ise; a) Transformatörün cinsi nedir? b) ekonder bobindeki sarım sayısı nedir? 4 Bir transformatörde sekonder voltaj 2000 volt, primer voltaj 50 volt, sekonder akım 0,5 amper, primer bobindeki sarım sayısı 20 ise; a) Transformatörün cinsi nedir? b) ekonder bobindeki sarım sayısı nedir? c) Primer bobindeki akım şiddeti kaç amperdir? d) Değiştirme oranı nedir? 16

17 5 Bir transformatörün primer bobinine100 voltluk gerilim ve 10 amperlik akım şiddeti uygulanıyor. Bu transformatörün primer bobinindeki sarım sayısı 2000 ve sekonder bobinden 2000 voltluk gerilim elde ediliyorsa; a) Transformatörün cinsi nedir? b) ekonder bobindeki sarım sayısı nedir? c) ekonder bobinden geçen akım şiddeti kaç amperdir? d) Değiştirme oranı nedir? 17