2. Bölüm: Elektrik Enerjisinin Dönüşümü

Transkript

1 6. Ünite 2. Bölüm: nin Dönüşümü Elektrik enerjisi nasıl üretilir? Elektrik üreten güç kaynakları nelerdir? Elektrik enerjisi hareket enerjisine, hareket enerjisi de elektrik enerjisine nasıl dönüşür? Elektrik enerjisinin bilinçli ve tasarruflu kullanılmasının aile ve ülke ekonomisi açısından önemi nedir? Kaçak elektrik kullanımı ülke ekonomisine nasıl ve ne kadar zarar vermektedir? Neler Öğreneceğiz? Elektrik enerjisinin ısı ve ışık enerjisine dönüştüğünü, Elektrik enerjisinin dönüşümünde kullanılan teknolojik araçları, Elektrik enerjisinin hareket enerjisine, hareket enerjisinin de elektrik enerjisine dönüştüğünü, Robotların nasıl çalıştıklarını, Güç santrallerinde elektrik enerjisinin nasıl üretildiğini, Elektrik enerjisinin bilinçli ve tasarruflu kullanılmasının aile ve ülke ekonomisi açısından önemini, Kaçak elektrik kullanımının ülke ekonomisine verdiği zararları öğreneceğiz. Konu/Kavramlar Elektrik enerjisinin ısı ve ışık enerjisine dönüşümü Elektrik enerjisinin hareket enerjisine ve hareket enerjisinin elektrik enerjisine dönüşümü Güç santralleri Elektrik enerjisinin bilinçli ve tasarruflu kullanımı 258 Fen Bilimleri 7

2 nin Dönüşümü Elektrik yaşantımızda önemli yer tutmaktadır. Işığı yakamadığınız; buzdolabınızı, televizyonunuzu ve bilgisayarınızı çalıştıramadığınız bir yaşam hayal ediniz. Neler hissedersiniz? Yaşamınız elektriğe ne kadar bağımlı Elektriği nerelerde kullanıyorsunuz? Bilimsel gelişmeler bize elektriği evlerimizde, okullarımızda ve iş yerlerimizde kullanabilmemize imkân sağlamaktadır (Resim 6.5). Her geçen gün daha fazla iş yapmak için daha fazla elektrik kullanmaktayız. Örneğin; ampul, televizyon, bilgisayar, buzdolabı, kombi, klima ve MP4 gibi araçların kullanımı her geçen gün artmaktadır. Merak Ediyorum Yenilenemez enerji kaynaklarının nasıl oluştuğuna dair düşüncelerinizi sınıfta arkadaşlarınızla tartışınız. Resim 6.5 Günlük yaşantımızda kullandığımız elektrikle çalışan birçok araç vardır. Elektrik, güneşten sonra gelen ikinci enerji kaynağıdır. Doğrudan elde edemediğimiz elektrik enerjisi diğer enerjilerin dönüştürülmesi ile elde edilir. Örneğin, Resim 6.6 Michael Faraday (Maykıl Faraday, ) kömür ve doğal gazın yanmasıyla elde edilen ısı enerjisi ya da hareket eden su ve hava moleküllerinin kinetik enerjisi, uygun araç ve yöntemlerle elektrik enerjisine çevrilir. Elektrik elde etmekte kullanılan rüzgâr, güneş ışığı, fosil yakıtlar, suyun potansiyel ve kinetik enerjisi temel enerji kaynaklarımızdır. Elektrik jeneratörü aracılığıyla enerji kaynakları elektrik enerjisine çevrilir. Kuvvetli bir mıknatıs ve birçok sarımı olan bir bobinden oluşan ve elektrik enerjisi üreten araçlara jeneratör denir yılında Michael Faraday, bobin içerisinde hareket ettirdiği mıknatısın tel üzerinde elektrik akımı yarattığını keşfetmiştir (Resim 6.6). Bu fikre dayalı olarak üretilen jeneratör bugün hâlâ elektrik üretiminde kullanılmaktadır (Şekil Şekil 6.11 Faraday'ın elektrik elde etme yöntemi 6.11)

3 6. Ünite Faraday, bir bobinin içine mıknatısı sokup çıkararak elektrik akımı elde edilebileceğini göstermiş, böylelikle bilime önemli bir katkı yapmıştır (Şekil 6.12). Elektrik enerjisinin üretimi günümüzde de 1800 lü yıllarda yaşamış olan Faraday ın teknikleriyle yapılmaktadır. Faraday ın önerisinin farklı bir uygulaması olarak jenaratörler icat edilmiştir. Jenaratörler, iki tane sabit mıknatısın arasında dönen bir bobinden oluşmaktadır. Bobinin dönüşü sağlanarak da elektrik enerjisi elde edilmektedir (Şekil 6.13). Dönüş yönü S Mıknatıslar N O N S Mıknatıslar Şekil 6.12 Hareket hızlandıkça daha fazla elektrik üretilir. Şekil 6.13 Jeneratör, hareket enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren araçtır. Günümüzdeki elektrik santrallerinde gerçekleşen elektrik üretimi bobinin dönmesine, bir başka ifadeyle jenaratörün çalışmasına dayanır. Şimdi elektrik santrallerini daha yakından tanıyalım: 2.1. Elektrik Nasıl Üretiliyor? Güç Santralleri Nedir? İnsanoğlu elektrikli araçları çalıştırma için ihtiyaç duyduğu elektrik enerjisini farklı yollardan elde etmiştir. Elektrik üretilmesini sağlayan tesislere güç santralleri denir. Günümüzde elektrik enerjisini üretmek için fosil yakıtların, suyun hareketinin, rüzgârın, yer altından çıkan sıcak suların ve buharların, güneş ışınlarının ve nükleer enerjinin kullanıldığı farklı güç santralleri vardır (Şekil 6.14). Nükleer ve fosil yakıtlar, santraldeki suyun gaz hâline çevrilmesi için ısı kaynağı olarak kullanır. Elde edilen su buharı hareket ettirilerek türbin ve jenaratörün döndürülmesi sağlanır. Böylece elektrik enerjisi elde edilir. Dalga, güneş ve rüzgârdan elde edilen enerji doğrudan jenaratörün döndürülmesi için kullanılır. Böylece elektrik enerjisi elde edilir. Santral Türbin Jenaratör Trafo Şekil 6.14 Elektrik üretmek için birçok farklı enerji kaynağı kullanılabilir. 260 Fen Bilimleri 7

4 nin Dönüşümü 8. Etkinlik: Güç Santrallerini Araştırıyorum Elektrik elde etmenin birçok farklı yolu vardır. Araç-Gereç İnternet bağlantısı, yazılı ve görsel medya, fon kâğıdı, kalem, yapıştırıcı Nasıl Yapacağım? - 3 ya da 4 kişilik gruplar oluşturunuz. Her grup aşağıda belirtilen güç santrallerinden birisi araştırmak için seçsin. - Hidroelektrik, termik, rüzgâr, jeotermal ve nükleer santraller güç santrallerine örnektir. - Seçtiğiniz güç santralinde elektriğin nasıl üretildiğini İnternet, yazılı ve görsel medyayı kullanarak araştırınız. - Fon kâğıdına Türkiye haritasını çiziniz ve yapmış olduğunuz araştırma verilerine dayanarak seçtiğiniz güç santralinin nerelerde olduğunu harita üzerine etiketleyiniz. - Etiketlerinizin üzerine güç santralinde nasıl elektrik üretildiğini kısaca açıklayınız. - Hazırlamış olduğunuz görseli ve elde ettiğiniz bilgileri sınıfta arkadaşlarınıza sunum yaparak onlarla paylaşınız. Sunumunuzda değerlendirme sorularının cevaplarına yer veriniz. Değerlendirme Soruları 1. Seçtiğiniz güç santralinde elektrik enerjisi nasıl üretilmektedir? 2. Seçtiğiniz güç santralinin diğer güç santrallerinden farkları nelerdir? 3. Seçtiğiniz güç santrali elektrik enerjisini üretirken çevre sağlığına nasıl bir etki yapmaktadır? a. Termik Santrallerde Elektrik Nasıl Üretilir? Ülkemizde elektrik enerjisi elde etmek için kullanılan güç santrallinden biri de termik santrallerdir. Termik santrallerde yakıt olarak genellikle kömür, mazot ve gaz kullanılır. Termik santral, temel olarak ısı enerjisini elektrik enerjisine çeviren bir güç santralidir. Termik santrallerde fosil yakıtlardan elde edilen ısı enerjisi, suyu buharlaştırmakta kullanılır. Elde edilen buhar, santraldeki türbinleri hareket ettirir ve jeneratör bölümü elektrik enerjisini üretir (Şekil 6.15). 2. Su buharı türbini döndürür. 1. Su ısıtılır ve buharlaştırılır. 3. Türbin, jeneratörü döndürür ve elektrik üretilir. 4. Üretilen elektrik enerjisi, kablolarla iş yerleri ve konutlara iletilir. ısı Şekil 6.15 Termik santrallerde elektrik üretimi 261

5 6. Ünite b. Hidroelektrik Santrallerde Elektrik Nasıl Üretilir? Hidroelektrik santraller, elektrik enerjisi üretmekte kullanılan diğer güç santrallerinden biridir (Resim 6.7). Akış hâlindeki suyun önüne set çekilerek, biriktirilen suyun kontrollü bir şekilde akıtılıp güç santralindeki türbinlerin dönmesi sağlanır ve böylece jeneratör elektrik enerjisi üretebilir (Şekil 6.16). Resim 6.7 Barajlarda su depolanır. 1. Biriken suyun kontrollü bir şekilde kanallardan akışına izin verilir. 3. Türbinin hareketi jeneratörün hareketini sağlar. 4. Üretilen elektrik enerjisi, kullanılacak yerlere doğru teller ile taşınır. 2. Akan suyun hareket enerjisiyle türbin hareket eder. Bilgi Köşesi Türkiye de elektrik enerjisi, ilk kez 1902 yılında Tarsus ta kurulan bir hidroelektrik santral ile üretilmeye ve kullanılmaya başlanmıştır. Şekil 6.16 Hidroelektrik santrallerde elektrik üretimi 6. Çözümlü Soru Aşağıdaki enerji kaynakları ile çalışan santrallerden hangisi, kullanılan enerji kaynağından uzak bir yerde inşa edilmez? A) Kömür B) Doğalgaz C) Nükleer D) Akarsu Çözüm A, B ve C seçeneğindeki enerji kaynakları farklı bir bölgeye taşınabilir. Ancak hidroelektrik santraller akarsulardaki suyun hareketi ile çalışmaktadır. Bu enerji kaynağının farklı bir yere taşınması mümkün olmadığı için bu santraller akarsu üzerine kurulmalıdır. (Cevap D) c. Rüzgârdan Nasıl Elektrik Üretilir? Rüzgâr, havanın yer değiştirmesiyle oluşur. Yani rüzgâr enerjisi havanın hareket enerjisidir. Rüzgâr santralleri de bu hareket enerjisini kullanarak elektrik üreten güç santralleridir (Resim 6.8). Resim 6.8 Rüzgâr türbinleri Rüzgâr türbine bağlı kanatları döndürür ve böylece jeneratör döndürülür. Jeneratörde üretilen elektrik enerjisi, kullanılmak üzere kablolarla ilgili yerlere 262 Fen Bilimleri 7

6 nin Dönüşümü iletilir (Şekil 6.17). Rüzgârın kullanılmasıyla elektrik üretilmesinde atmosfere zararlı gaz salınımı oldukça düşüktür. Bu nedenle rüzgâr enerjisi temiz enerji olarak adlandırılır Rüzgâr, türbinin kanatlarını döndürür. 2. Türbinin merkezindeki aks, dönme hareketini jeneratöre aktarır. 3. Jeneratörün dönmesi ile elektrik üretilir. 4. Üretilen elektrik trafoda uygun akım ve volt değerlerine getirilir. 5. Elektrik doğrudan eve bağlanabilir. 6. Üretilen elektrik doldurulabilir, akülerde depolanabilir. 7. Üretilen elektrik doğrudan şehir elektriğine bağlanabilir. Bilgi Köşesi Türkiye de ilk rüzgâr enerjisi santrali 1998 yılında Alaçatı Germiyan köyünde kurulmuştur Şekil 6.17 Rüzgâr, yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. ç. Jeotermal Kaynaklardan Nasıl Elektrik Üretilir? Farklı kullanım alanları olan jeotermal enerji taş kürenin altındaki magmanın yer altı sularını ısıtmasıyla ortaya çıkar. Sıcak su ya da buhar yeryüzüne sondajlarla ya da yer kabuğu içindeki doğal çatlaklardan çıkar. Bu sıcak su ve buhar termik santrallere benzer şekilde elektrik üretiminde kullanılır (Şekil 6.18). Sıcak su ve buhar, jeneratörlerin dönmesini sağlar ve böylece elektrik üretilir. Üretilen elektrik enerjisi de kablolarla kullanılmak üzere ilgili yerlere iletilir. 2. Su buharı ile türbin döndürülür. Bu sayede jeneratör elektrik üretir. Bilgi Köşesi 3. Soğumuş su yeniden toprak altına pompalanır. 1. Su buharı ve sıcak su yeryüzüne doğru çıkar. Türkiye nin ilk ve Avrupa nın İtalya dan sonra ikinci jeotermal enerji santrali Denizli, Kızıldere de 1984 te hizmete açıldı. Şekil 6.18 Jeotermal enerji ile elektrik üretimi 263

7 6. Ünite d. Nükleer Santrallerde Elektrik Nasıl Üretilir? Nükleer santrallerde elektrik üretmek için fosil yakıtlar yerine genellikle radyoaktif element olan uranyum ve plütonyum kullanılır. Bu elementlerin çekirdeğinde kontrollü bir parçalanma sağlayarak elde edilen nükleer enerji, termik santrallerdeki gibi suyun ısıtılması ve buharlaştırılmasında kullanılır. Elde edilen buhar, jeneratörün dönmesini sağlar. Böylece elektrik enerjisi üretilir (Resim 6.9) Hangi Amaçlarla Kullanılır? Resim 6.9 Nükleer santral Merak Ediyorum Ülkemizde nükleer santrallerin nerede yapılması planlanmaktadır. Nükleer santrallerin sağlayacağı avantajları ve dezavantajları hakkında düşüncenizi sınıfta arkadaşlarınızla paylaşırız. Günlük yaşantımızda işlerimizi yaparken birçok farklı enerji türü kullanırız. Bunlar kinetik, potansiyel, kimyasal enerji ile ısı ve elektrik enerjisidir. Bilim insanları, gelişen teknolojiyle birlikte çeşitli enerji türlerini kullanabileceğimiz alet ve araçlar geliştirmişlerdir. Enerji türleri bu alet ve araçlar sayesinde bir başka enerji türüne dönüştürülebilir hâle gelmiştir. Güç santrallerinde üretilen elektrik enerjisi de kullanım amacına göre farklı enerji çeşitlerine dönüştürülebilir. Örneğin, vantilatörlerde kullanılan elektrik motorları sayesinde elektrik enerjisi hareket enerjisine dönüştürülebilir. 9. Etkinlik: nden Hareket Enerjisine Elektrik motorları elektrik enerjisini hareket enerjisine dönüştüren araçlardır. Araç-Gereç 2 adet 4,5 voltluk pil, elektrik motoru, iletken kablo, anahtar Nasıl Yapacağım? - Elektrik motorunu kullanarak şekildeki devreyi hazırlayınız. - Anahtarı kapalı duruma getirdiğinizde motordaki değişikliği takip ediniz. - Elektrik devresindeki pil sayısını ikiye çıkararak deneyinizi tekrarlayınız. - Pil sayısı arttığında elektrik motorundaki hareketi gözlemleyiniz. Değerlendirme Soruları 1. Pil sayısı artırıldığında motordaki hareket nasıl değişti? 2. Elektrik enerjisi miktarı ile motorda elde edilen hareket enerjisi miktarının değişimini yorumlayınız. 264 Fen Bilimleri 7

8 nin Dönüşümü Elektrik enerjisinin hareket enerjisine dönüştürülmesi en fazla sanayide kullanılan iş makineleri ve robotların çalışmasında kullanılır (Resim 6.10). Robot denince insan benzeri makineler akla gelse bile robotların çok azı insana benzer. Robotlar, bilgisayar yazılımı kullanılarak ya da uzman bir kişinin kullanmasıyla belirli görevleri yapan makinelerdir. Bilgi Köşesi Robot kelimesi ilk olarak 1921 yılında Çekoslovak oyun yazarı Karel Capek tarafından yazılan Rossum s Universal Robots adlı bilimsel oyunda kullanılmıştır. Robot kelimesi Çekçede köle gibi çalışan anlamına gelen robota ve robotnik kelimelerinden türetilmiştir. Resim 6.10 Endüstriyel robotlar Günümüzde robotlar en fazla endüstriyel üretimde kullanılır. Özellikle otomotiv sektöründe farklı görünümde birçok robot kullanılır. Bunlar parçaları monte eden, birleştiren, kaynak ve boya yapan robotlardır. Farklı santrallerde elde edilen elektrik enerjisi sadece hareket enerjisine dönüştürülmez. Günlük kullanımda elektrik enerjisi genellikle ısı ve ışık enerjisi elde etmede kullanılır. Örneğin, elektrik kullanılarak bir ampulün çalıştırılması ve elektrikli ısıtıcılar, elektriği ısı ve ışık enerjisine dönüştüren araçlardır. Eğer elektrik enerjisi, ısı ve ışık enerjisine dönüştürülemeseydi birçok iş yapılamazdı. Peki, ışık elde etmek için kullanılan ampuller, elektriği sadece ışığa mı çevirmektedir? Ampul, elektrik enerjisini aynı anda hem ışık hem de ısı enerjisine çevirebilir mi? 10. Etkinlik: Isıya ve Işığa Dönüşür Elektrik enerjisi uygun araçlarla ısı ve ışık enerjisine dönüştürülebilir. Araç-Gereç İki tane filamanlı ampul, termometre, kâğıt, bant, cetvel, kalem Nasıl Yapacağım? - Ampullerin çalışabileceği elektrik devresini oluşturunuz. Evde Yapıyorum Şırınga, serum hortumu, su ve ahşap malzemeler kullanarak aşağıdaki şekilde görülen düzeneğe benzer bir düzenek oluşturunuz. Yaptığınız düzeneği sınıfta arkadaşlarınızla paylaşınız. 265

9 6. Ünite Bilgi Köşesi - Ampullerden 10 cm uzağına termometreleri bantlayarak yerleştiriniz. - Termometrelerdeki ilk sıcaklık değerini not alınız. - Birinci elektrik devresini 5 dakika, ikinci elektrik devresini 10 dakika çalıştırıp termometrelerdeki değeri okuyunuz. - Termometrelerde ilk ve son okuduğunuz değerleri kullanarak grafik çiziniz. Elektrik üretiminde kullanılan ilk termik santral, Silahtarağa Termik Santralidir. 14 Şubat 1914 te açılan bu tesis, ekonomik ömrünü tamamladığı 1983 yılına kadar hizmet vermiştir. Grafik 1 Grafik 2 Değerlendirme Soruları 1. Elektrik enerjisinin ısı enerjisine dönüşümünü düşünerek bu olayı açıklayınız. 2. Termometrelerde okunan maksimum sıcaklık değerlerini karşılaştırınız. Sonuç hakkında yorum yazınız. 3. İkinci elektrik devresi için ölçüm süresini daha uzun tutmuş olsaydınız sonuç nasıl değişirdi? Soğuk havalarda elektrik sobasıyla odayı ısıtırken, giysileri ütülerken, tost makinesinde tost yaparken ve elektrikli su ısıtıcısıyla suyu ısıtırken elektrik enerjisini ısı enerjisine çeviren araçlar kullanılır. 11. Etkinlik: Isıya Dönüşüyor Elektrikli soba gibi araçlar elektrik enerjisini ısıya dönüştürür. Araç-Gereç 2 adet elektrikli soba, 2 adet termometre, kâğıt, kalem Nasıl Yapacağım? - Termometreleri, elektrikli sobaların 10 cm uzağına sabitleyiniz ve ilk sıcaklığı ölçüp not ediniz. - Elektrikli sobaların diğer elektrikli sobanın uzağındaki termometreyi etkilememesi için aralarında yeteri kadar mesafe olduğundan emin olunuz. - Birinci elektrikli sobayı, ilk kademesinde 3 dakika çalıştırınız. Bu sırada elektrik sayacında meydana gelen değişimi ve termometredeki sıcaklık değişimini takip ederek not ediniz. 266 Fen Bilimleri 7

10 nin Dönüşümü - İkinci elektrikli sobayı, son kademesinde 3 dakika çalıştırınız. Bu sırada elektrik sayacında meydana gelen değişimi ve termometredeki sıcaklık değişimini takip ederek not ediniz. Değerlendirme Soruları 1. Farklı kademelerde çalıştırılan elektrikli sobalar, termometrelerde nasıl bir değişikliğe neden oldu? Açıklayınız. 2. Termometrelerdeki değişim ile elektrik sayacındaki değişim miktarlarını karşılaştırınız. Aralarındaki ilişkiyi yorumlayınız. Bir elektrik sobasını çalışırken incelediğinizde sobanın içinde akkor hâline gelerek kızarmış bir sarmal tel görürsünüz (Resim 6.11). Elektrikli sobada kullanılan tel, kablolarda kullanılan tellere göre çok ince ve uzundur. Bu çok uzun tel, elektrikli soba içine sığabilmesi için sarmal bir hâle getirilmiştir. Sizce bu telin ince ve uzun olmasının, elektrik enerjisinin ısı enerjisine dönüşmesinde nasıl bir etkisi vardır? Elektrik akımının, tel üzerinden elektronların akışı olduğunu öğrenmiştiniz. Elektronlar tel üzerinde ilerlerken tel içindeki atomlara çarpar ve böylece sahip oldukları enerjinin bir kısmı ısı enerjisine dönüşür. Telin direnci arttıkça ısı enerjisine dönüşen miktar da artar. Bu nedenle elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştürmek için kullanılan araçlarda, direnci yüksek teller kullanılır. Resim 6.11 Elektrikli ısıtıcı çalıştığında içindeki tel, akkor hâline gelir. 12. Etkinlik: Edison Ampulu Yapalım Kendi düzeneğimizi oluşturarak elektrik enerjisini Edison un yaptığı gibi ışık enerjisine dönüştürebiliriz. Araç-Gereç 8 adet 1,5 voltluk pil, tuvalet kâğıdı rulosu, timsah ağızlı bağlantı kabloları, bant, kavanoz, 0,5 kalem ucu, tahta kalem Nasıl Yapacağım? - Pilleri seri bağlama oluşturacak şekilde birbirine bantlayınız. - Tuvalet kâğıdı rulosuna timsah ağızlı kabloları şekildeki gibi bağlayınız. - Tahta kalemin tahta kısmını dikkatlice kırıp içindeki kalem ucunu çıkarınız. 267

11 6. Ünite - Önce tahta kalemden çıkardığınız kalem ucunu ağızlı timsah kablolara dikkatlice, kırmadan bağlayınız ve kavanozu rulonun üzerine geçiriniz. Bağlantı kablolarını pillere temas ettirip kalem ucundaki değişimi takip ediniz. - Aynı düzeneği 0,5 kalem ucunu kullanarak tekrarlayıp kalem ucundaki değişimi gözlemleyiniz. Değerlendirme Soruları 1. Kalem uçlarını bağladığınız sisteme elektrik verdiğinizde neler oldu? 2. Deneyde kullandığınız kalın kalem ucu ile ince kalem ucu deney sonucunu nasıl değiştirmiştir? Açıklayınız. 3. Kalın kalem ucu ile ince ucu elektriksel direnç açısından değerlendiriniz. Evimizde elektrikli ısıtıcı gibi elektrik enerjisini kullanıp ısı veya hareket enerjisine çeviren başka araçlar da vardır. Fırın, mikser, çamaşır makinesi bu araçlara örnek gösterilebilir. Bu araçlar fazla miktarda elektrik enerjisi kullanırlar. Sizce bu araçların kablolarında gereğinden fazla ısı enerjisi açığa çıkarsa neler olabilir? Resim 6.12 Aynı prize fazla sayıda fiş takmamalıyız. Bazen aynı prize, aynı anda birden fazla elektrikli aletin fişini takarız (Resim 6.12). Bu durum, prize elektrik getiren kablolarda çok fazla elektrik enerjisi bulunmasına neden olur. Kablolardaki elektrik enerjisi artarsa açığa çıkan ısı enerjisi miktarı da artar. Bu durumda kablolar aşırı ısınır ve sıcaklığın etkisiyle yanabilir. Dikkat edilip gerekli önlem alınmazsa yangın çıkabilir. Altıncı sınıfta kalın telin direncinin daha az olduğunu öğrenmiştiniz. Isıya dönüşen enerji miktarını azaltmak için telin üzerinden geçen akımı azaltmak gerekir. Bunun için kablolarda kullanılacak tel daha kalın seçilmelidir (Resim 6.13). Bu, önlemlerden biridir. Ancak, bu değişikliği yapmış olmamıza rağmen kablolarda ısınma devam ediyorsa ne yapabilirsiniz? Resim 6.13 Akım taşıyan ince ve kalın teller Fazla elektrik enerjisi kullanan araçların aynı anda çalıştırıldığında elektriğin bir anda kesildiğine şahit olmuş olabilirsiniz. Bu durum elektrik sigortasının devreye girmesinden dolayı gerçekleşebilir. Tesisattaki akım şiddeti çok yükseldiğinde sigorta, herhangi bir tehlike oluşmaması için evinize giren elektriği keser (Resim 6.14). Resim 6.14 Elektrik sigortası, aşırı akım geldiğinde elektriği keser. 268 Fen Bilimleri 7

12 nin Dönüşümü 2.3. Elektrik Tasarrufu Türkiye nin her geçen yıl artan elektrik tüketimi yeni hidrolik santral yatırımlarına rağmen katı yakıtlarla karşılanmaktadır. Hidro elektrik santral (HES) ve nükleer enerjinin tartışıldığı günümüzde TMMOB Elektrik Mühendisleri Odasının yayımladığı elektrik üretimi grafiği, elektrik enerjimizin %43.5 nin doğal gaz ve sıvı doğal gazdan (LNG), %24 nün kömürden, %26 sının ise hidroelektrik santrallerinden sağladığını gösteriyor. Elektrik enerjisi üretimimizde rüzgâr ve güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının payı ise oldukça düşüktür (Grafik 6.2). TÜRKİYE'DE ELEKTRİK ÜRETİMİ (Ocak-Eylül 2013-Kesinleşmemiş) Termik-diğer %2,1 Doğalgaz + LNG %43,5 Jeotermal %0,5 Grafik 6.2 Türkiye de elektrik üretimi Hidrolik-Barajlı %19,1 Kömür %24,8 Artan elektrik enerjisi ihtiyacı, enerji tasarrufunun öneminin gün geçtikçe arttığını gösteriyor. Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğünün önerdiği yöntemlerle basit şeyler yaparak elektrik tasarrufu yapabilir ve aile ekonomisine katkı sağlayabilirsiniz. Ayrıca çevre kirliliğinin azaltılmasına da önemli katkıda bulunabilirsiniz. Odanızdan ayrılırken ışıkları kapatmayı unutmayınız. Birkaç dakika sonra geri geleceğim. bile diyorsanız ışıklarınızı mutlaka kapatınız. Mümkün olduğunca gün ışığını kullanmaya çalışınız; bu, aydınlanmanın en ucuz hatta bedava yoludur (Şekil 6.19). Eğer serinlemek istiyorsanız vantilatör kullanmayı tercih ediniz. Valtilatör, elektrik tüketimi çok az olan bir araçtır (Şekil 6.20). Hidrolik-Akarsu %6,9 Rüzgâr %3,2 Şekil 6.19 Kullanmadığınız ışıkları kapatınız Şekil 6.20 Vantilatör klimaya göre çok az elektrik harcar. Yaşadığınız ortamın serin kalmasını istiyorsanız vantilatör veya klima kullanırken odanızın kapısını ve pencerelerini kapatınız (Şekil 6.21). İşiniz bittiğinde kullanmadığınız elektrikli aletlerin fişini çekiniz. Çalışmıyor olsalar bile bilgisayarınız, telefonunuz ya da oyun konsolunuz elektrik harcar (Şekil 6.22). Şekil 6.21 Kapının açık olması ısı alışverişini hızlandırır. Şekil 6.22 Hazır durumda bekleyen araçlar da elektrik harcar. 269

13 6. Ünite Buzdolabının yanına gittiğinizde ne istediğinize karar vermiş olunuz (Şekil 6.23). Şekil 6.23 Buzdolabının kapağını açık bırakmayınız. Buzdolabının kapağını gereğinden fazla açmak, buzdolabının sıcaklığının yükselmesine neden olur. Buzdolabı, sıcaklığını eski hâline getirmek için normalden fazla elektrik harcar. Kullandığınız buzdolabı eğer eski teknoloji ile yapılmışsa harcanan elektrik daha fazla olur. Yeni teknolojiyle üretilmiş A+ bir buzdolabı sadece 44 W lık ampul kadar elektrik harcar (Resim 6.15). Gün içinde ve sonunda dişlerinizi fırçalarken musluğu kapatınız ve suyu boş yere akıtmayınız. Bu hem suyun hem de dolaylı olarak elektriğin boş yere harcanmasına sebep olur (Şekil 6.24). Resim 6.15 Her elektrikli aracın ne kadar elektrik harcadığını kontrol ediniz. Kışın ısınmak için kombinizi daha fazla çalıştırmak yerine üstünüze bir kazak giyiniz (Şekil 6.25). Eğer çok soğuk değilse kombinizin derecesini azaltınız. Kışın oda sıcaklığını 1 derece azaltmak %6 lık bir yakıt tasarrufu sağlar. Güneşli kış günlerinde perdelerinizi açarak hem ısınıp, hem de ışığın evinize girmesini sağlayınız. Böylece elektrik tasarrufunda bulunmuş olacaksınız. Şekil 6.24 Temiz su elde etmek için çok enerji harcanır. Şekil 6.25 Soğuk havalarda kalın giyinmelisiniz. 270 Fen Bilimleri 7

14 nin Dönüşümü Odalarınızın lambalarını tasarruflu ampulle değiştirerek %75 e kadar enerji tasarrufunda bulunabilirsiniz (Resim 6.16). Okuldan, evinizden ayrılmadan önce fişi takılı elektrikli cihaz bırakmamaya çalışınız. Ailenizi ve öğretmenlerinizi kontrol ediniz gerekirse uyarınız. Evde Yapıyorum Resim 6.16 Tasarruflu ampuller hem aile hem de ülke ekonomisine katkı sağlar. Evinizdeki elektrikli eşyaların enerji tüketimi açısından hangi grupta olduğunu belirleyiniz ve sınıfta arkadaşlarınızla paylaşınız. Çamaşır ve bulaşık makinelerinizi tam doldurmadan çalıştırmayınız. Bulaşıklarınızı yıkamak için bulaşık makinesini tercih ediniz. Bulaşıkları, bulaşık makinesine koymadan önce durulamayınız. Sadece üzerine yapışmış büyük kalıntıları temizleyiniz. Aynı miktar bulaşığı makinede yıkadığınızda 15 litre su harcarken elde yıkadığınızda 35 ile 200 litre arasında su harcarsınız. 8. Çözümlü Soru Evinizde kullandığınız enerjinin ne kadarı ısıtma ya da soğutma amaçlı kullanılmaktadır? A) Dörtte biri B) Üçte biri C) Yarısı D) Hepsi Çözüm Evimizi ısıtırken veya soğuturken evimizde kullandığımız toplam enerjinin yaklaşık yarısını kullanırız. Bu nedenle evlerin yalıtımının yapılması, ısıtma ve soğutma için kullanılan araçların enerji tasarruflu olması çok önemlidir. (Cevap C) Aile ve ülke ekonomisine bir katkı da kayıp-kaçak elektrik oranının azaltılmasıyla sağlanabilir (Resim 6.16). Elektrikli aletlerde meydana gelen elektrik kayıpları ve kurallara uygun olmayan bir şekilde kaçak elektrik tüketimi hem aile hem ülke ekonomisini olumsuz etkiler. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığının verilerine göre yılları arasında yapılan kontrollerde 2 milyondan fazla kaçak elektrik kullanan abone tespit edilmiştir. Bakanlık yetkililerinin yaptığı açıklamaya göre alınan önlemler sonucunda ülke genelinde 10 yıl önce Resim 6.17 Kaçak elektrik ülke ekonomisini olumsuz etkiler. 271

15 6. Ünite %23-25 düzeyinde olan kayıp-kaçak oranlarının %14-15 düzeylerine kadar düştüğü kaydedilmiştir. Resim 6.18 Kaçak elektrik oranı azalmaktadır. Tüketiciler Derneğinin yaptığı açıklamaya göre ülkemizde faaliyet gösteren 25 dağıtım bölgesi incelendiğinde kayıp-kaçak kullanımın Doğu ve Güneydoğu Anadolu bölgelerinde yaygınlaşmış durumda olduğu, Gaziantep ve Denizli gibi sanayileşmiş illerde ise bu oranın %1'lere kadar düştüğü belirtilmiştir. Kaçak elektrik nedeniyle devlet eksik vergi toplamakta ve buna bağlı olarak vatandaşa verilen hizmetler aksamaktadır. Ülke ekonomisinde büyük kayıplara yol açan kaçak elektrik kullanımını önlemek amacıyla yürütülen çalışmalar çerçevesinde Alo 186 Kaçak İhbar telefon hattı kurulmuştur (Resim 6.19). Bu hatta yapılacak şikâyetlerde, şikâyet edenin bilgileri gizli kalacak şekilde tüm şikâyetler ilgili kişilerce kontrol edilmekte ve gerekli ceza işlemleri yapılmaktadır yılları arasında elektrikte oluşan kayıp kaçak bedeli 16 milyar TL'yi aştı. Resim 6.19 Kaçak elektrik, ülke ekonomisine zarar verir. Resim 6.20 Elektrik kaçağıyla ilgili tüm şikâyetler kontrol edilmektedir. Kaçak elektrik kullandığı belirlenen kişilere elektrik kesme ve para cezası gibi cezalar verilmektedir. Ayrıca kaçak elektrik kullanmak Türk Ceza Kanunu na göre nitelikli hırsızlık olarak kabul edilmekte ve bu suçu işleyenlere hapis cezası verilmektedir (Resim 6.20). Resim 6.21 Lambalarınızı değiştirerek elektrikten tasarruf yapabilirsiniz. 272 Fen Bilimleri 7

16 nin Dönüşümü 2. Bölüm Değerlendirme Soruları 1. %5 ışık %95 ısı %35 hareket enerjisi %65 ısı %100 elektrik enerjisi %100 elektrik enerjisi Ampul ve fanın çalışması sırasında elektrik enerjisinin ısı, ışık ve hareket enerjisine dönüşümü yukarıdaki görselle açıklanmıştır. Görseli inceleyerek oranların neden bu rakamlarda gerçekleşmiş olabileceğini açıklayınız. 2. Tasarruflu ampul kullanarak A sınıfı bir elektrikli alet Aynı miktar bulaşığı bulaşık makinesinde yıkadığımızda Damlayan musluk. Kışın oda sıcaklığını 1 C düşürmek Binaya yalıtım yapıldığında Çift cam kullanıldığında A + buzdolabı Verimli ısıtma sistemleri Çamaşır makinesi çalıştırmadan önce Enerji tasarrufunu nasıl yapabileceğimize dair hazırlanmış posterde eksik bırakılan cümleleri uygun kelime ve kavramlarla tamamlayınız. 273

17 6. Ünite 6. Ünite Değerlendirme Soruları A. Aşağıdaki soruları cevaplayınız. 1. Bir pil, üç ampul, iletken tel ve anahtar kullanılarak yapılan seri ve paralel bağlı devrelerin şematik gösterimlerini çiziniz. a) Seri bağlı b) Paralel bağlı 2. Elektrik enerjisinin bilinçli kullanılması ve kaçak elektrik kullanımının önlenmesi aile ve ülke ekonomisine ne gibi yararlar sağlar? Elektrik enerjisinin bilinçli kullanımı ve kaçak elektrik kullanımının önlenmesi konusundaki önerilerinizi yazınız. 3. K K Şekil I Şekil II Özdeş pil ve ampullerle oluşturulan I ve II. düzeneklerdeki K ampulleri eşit parlaklıkta yanmamaktadır. Buna göre; a) K ampulü hangi düzenekte daha parlak yanmaktadır? Neden? b) Eşit parlaklıkta yanması için hangi düzenekteki gibi değişiklikler yapılmalıdır? 274 Fen Bilimleri 7

18 4. Bir elektrik devresinde gerilim ile akım arasındaki Gerilim (Volt) ilişki grafik ile gösterilmiştir. Buna göre; a) Grafiği inceleyerek 2 yorum yapınız. b b) Grafikte yer alan a ve b değerlerinin sayısı kaç 30 olmalıdır? Hesaplayınız Bir elektrik devresindeki gerilim, akım ve devrenin direnci arasındaki ilişki aşağıdaki tabloda gösteril- 0 a 3 6 Akım (Amper) miştir. Tabloda boş bırakılan yerlere hangi sayılar yazılmalıdır? Hesaplayınız. Gerilim (volt) Akım (Amper) Direnç (ohm) voltmetre ohm Amper ampermetre gerilim direnç elektrik devresi akım şiddeti volt elektrik akımı Yukarıda verilen kelime ve kavramlardan uygun olanları kullanarak aşağıdaki cümleleri tamamlayınız. a) direncin birimidir. b) Devrenin iki ucu arasındaki potansiyel farkına denir. c) Gerilim (potansiyel fark) ile ölçülür. ç) gerilimin birimidir. d) İletken üzerinden birim zamanda geçen yük miktarına denir. e) Elektrik devresindeki gerilimin akım şiddetiyle oranına denir. f ) akım şiddetinin birimidir. g) üreteç, direnç, anahtar ve iletken telden oluşur. ğ) Elektriksel yüklerin hareketiyle oluşan enerji aktarımına denir. ı) Akım şiddeti ile ölçülür. 275

19 6. Ünite 7. Aşağıda verilen ifadelerden doğru olanların yanına (D), yanlış olanların yanına (Y) yazınız. Yanlış ifadelerin doğrusunu yazınız. ( ) a) Akımın birimi volt, gerilimin birimi de amperdir. ( ) b) Ampulün parlaklığı üzerinden geçen akımla doğru orantılıdır. ( ) c) Paralel bağlı ampullerden birisini devreden çıkarsak bile diğerleri çalışmaya devam eder. ( ) ç) Seri bağlı ampul sayısı artsa bile ampul parlaklığı değişmez. ( ) d) Devreye paralel bağlanan ampul sayısı artırılırsa ampul parlaklığı değişmez. ( ) e) Paralel bağlı devrelerde direnç sayısı artarsa toplam direnç azalır. 8. Aşağıda verilen güç santrallerinde elektrik enerjisinin nasıl üretildiğini kısaca açıklayınız. Termik santral : Hidroelektrik santral : Rüzgâr santralleri : Jeotermal santraller : Nükleer santraller : 9. Elektrik enerjisinin bilinçli ve tasarruflu kullanılmasının aile ve ülke ekonomisi bakımından önemini neden-sonuç ilişkisi çerçevesinde açıklayınız. 276 Fen Bilimleri 7

20 10. Elektrik enerjisinin ısı, ışık ve hareket enerjisine dönüşümünde kullanılan araçlara örnekler veriniz ve kısaca bunların nasıl çalıştıklarını açıklayınız. Elektrik enerjisi Isı enerjisi: Elektrik enerjisi Işık enerjisi: Elektrik enerjisi Hareket enerjisi: 11. Yanda özdeş dört ampulden oluşan bir elektrik devresi verilmiştir. Buna göre; A X Y a) A anahtarı açıkken hangi ampuller yanar? Bu ampuller nasıl bağlanmıştır? Z T b) A anahtarı kapalıyken hangi ampuller yanar? Bu ampuller nasıl bağlanmıştır? I + V B. Aşağıdaki çoktan seçmeli soruları cevaplayınız. 1. Elektrik devresinde ölçüm yapmak isteyen Okan, ampermetre ve voltmetreyi şekilde numaralandırılmış yerlerden hangilerine koymalıdır? 1 2 Ampermetre Voltmetre + A) 2 3 B) 1 2 C) 2 1 D) Şekildeki devrede kullanılan pillerin her birinin değeri 8 volt, ampulün direnci ise 10 ohmdur. Ampermetrede okunan değer ne kadardır? A) 0,8 B) 1,6 C) 10/8 D) 10/16 A

21 6. Ünite 3. Elektrik devreleriyle ilgili aşağıda verilen bilgilerden hangisi doğrudur? A) Ampermetre devreye paralel bağlanır. B) Voltmetre devreye seri bağlanır. C) Elektrik akımının birimi amperdir. D) Bir elektrikli aracın iki ucu arasındaki gerilim elektroskopla ölçülür. 4. Şekildeki özdeş ampullerden oluşan elektrik devresine özdeş ve T - isimli bir ampul daha seri bağlamayla eklenirse ampul parlaklıkları nasıl değişir? X Y Z A) Ampullerin hepsi önceki durumdaki ile aynı parlaklığa sahip olur. B) Ampullerin parlaklıkları birbirinden farklı olur. C) Ampullerin hepsi önceki duruma göre daha az ancak eşit parlaklıkta yanar. + D) Ampullerin dirençleri bilinmediği için parlaklıkları hakkında yorum yapılamaz. 5. K L M N + V + V Özdeş ampullerden şekilde görüldüğü gibi iki farklı elektrik devresi hazırlanmıştır. Buna göre ampullerin parlaklıklarını büyükten küçüğe doğru sıralayınız. A) K = L = M = N C) M = N > K = L B) K = L > M = N D) K > L > M > N 6. Gerilim (v) Akım (A) Direnç (ohm) I II III ,5 IV Yukarıda verilen tabloda dört farklı elektrik devresindeki gerilim, akım ve direnç değerleri verilmiştir. Buna göre hangi elektrik devresinde hata yapılmıştır? A) I B) II C) III D) IV 278 Fen Bilimleri 7

22 7. Aşağıdaki gerilim-akım grafikleri verilen ampullerden hangisi kullanılırsa en fazla parlaklık elde edilir? A) Gerilim (V) B) Gerilim (V) Akım (A) Akım (A) C) Gerilim (V) D) Gerilim (V) ,3 0,6 0,9 Akım (A) Akım (A) 8. Bir ampule ait gerilim-akım arasındaki ilişki grafik olarak yanda verilmiştir. Buna göre aşağıda yapılan yorumlardan hangisi yanlıştır? A) Direnç değeri 20 Ω eşittir. B) Gerilim ile akım arasında doğru orantı vardır. C) Akım 2 Amper olursa gerilim 20 V olur. D) Gerilimin akıma oranı direnç değerini verir. Gerilim (V) ,2 0,4 0,6 Akım (A) 9. Yeşim: Seri bağlı özdeş ampullerden eşit büyüklükte akım geçer. Doruk: Paralel bağlı ampullerin gerilim değerleri birbirine eşittir. Filiz: Seri bağlı ampullerden biri patlarsa diğerleri de yanmaz. Umut: Paralel bağlı ampullerden biri patlarsa diğer ampuller de ışık vermez. Elektrik devrelerinin genel özellikleri hakkında açıklamada bulunan öğrencilerden hangisinin yaptığı yorum yanlıştır? A) Yeşim B) Doruk C) Filiz D) Umut 279