Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü Bahar Yarıyılı Bölüm-6 Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

Benzer belgeler
Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü 7. Hafta. Aysuhan OZANSOY

Hareket halindeki elektrik yüklerinin oluşturduğu bir sistem düşünelim. Belirli bir bölgede net bir yük akışı olduğunda, akımın mevcut olduğu

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ Öğretim Üyesi: Doç.Dr. Tamila ANUTGAN 1

Akım ve Direnç. Bölüm 27. Elektrik Akımı Direnç ve Ohm Kanunu Direnç ve Sıcaklık Elektrik Enerjisi ve Güç

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Akım, Direnç ve Elektromotor Kuvvet

Bölüm 4 Doğru Akım Devreleri. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

4 ELEKTRİK AKIMLARI. Elektik Akımı ve Akım Yoğunluğu. Elektrik yüklerinin akışına elektrik akımı denir. Yük

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü Bahar Yarıyılı 7. Bölüm Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

Buna göre, bir devrede yük akışı olabilmesi için, üreteç ve pil gibi aygıtlara ihtiyaç vardır.

Ders 2- Temel Elektriksel Büyüklükler

DENEY 6 TUNGSTEN FİTİLLİ AMPUL VE YARIİLETKEN DİYOT

Buna göre, bir devrede yük akışı olabilmesi için, üreteç ve pil gibi aygıtlara ihtiyaç vardır.

Güç, enerji ve kuvvet kavramları, birimler, akım, gerilim, direnç, lineerlik nonlineerlik kavramları. Arş.Gör. Arda Güney

TEMEL KAVRAMLAR BİRİM SİSTEMİ TEMEL NİCELİKLER DEVRE ELEMANLARI ÖZET

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bahar Yarıyılı 10. Bölüm Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL ELEKTRİK DEVRE LABORATUVARI TEMEL DEVRE TEOREMLERİNİN UYGULANMASI

ELEKTRİK AKIMI Elektrik Akım Şiddeti Bir İletkenin Direnci

<<<< Geri ELEKTRİK AKIMI

ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ

Makine Mühendisliği İçin Elektrik-Elektronik Bilgisi. Ders Notu-2 Hazırlayan: Yrd. Doç. Dr. Ahmet DUMLU

YAŞAMIMIZDAKİ ELEKTRİK

BAHAR YARIYILI FİZİK 2 DERSİ. Yrd. Doç. Dr. Hakan YAKUT. Fizik Bölümü

ELEKTRİK ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Matematik Bölümü A-Grubu Bahar Yarıyılı Bölüm-III Özeti Ankara Aysuhan Ozansoy

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü 10. Hafta. Aysuhan OZANSOY

Temel Kavramlar. Elektrik Nedir? Elektrik nedir? Elektrikler geldi, gitti, çarpıldım derken neyi kastederiz?

Elektrik Müh. Temelleri

Elektrik Akımı, Direnç ve Ohm Yasası

AET 113 DOĞRU AKIMI DEVRE ANALİZİ 1. HAFTA

ÖĞRENME ALANI : FĐZĐKSEL OLAYLAR ÜNĐTE 3 : YAŞAMIMIZDAKĐ ELEKTRĐK (MEB)

DÖRT NOKTA TEKNİĞİ İLE ELEKTRİKSEL İLETKENLİK ÖLÇÜMÜ DENEYİ FÖYÜ

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü A Grubu 3. Bölüm (Doğrusal Hareket) Özet Aysuhan Ozansoy

7. ÜNİTE AKIM, GERİLİM VE DİRENÇ

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü Bahar Yarıyılı 9.Bölümün Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

Malzemeler elektrik yükünü iletebilme yeteneklerine göre 3 e ayrılırlar. İletkenler Yarı-iletkenler Yalıtkanlar

DA DEVRE. Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ANALIZI

2. BÖLÜM AKIM, DİRENÇ, GERİLİM ELEKTRİK DEVRELERİ. Yazar: Dr. Tayfun Demirtürk E-posta:

Doğru Akım Devreleri

Makine Mühendisliği İçin Elektrik-Elektronik Bilgisi. Ders Notu-3 Doğru Akım Devreleri Hazırlayan: Yrd. Doç. Dr. Ahmet DUMLU

Sensörler Öğr. Gör. Erhan CEMÜNAL Thomas Alva Edison

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Doğru Akım Devreleri-1

İletken, Yalıtkan ve Yarı İletken

İş, Güç ve Enerji. Fiz Ders 7. Sabit Bir Kuvvetin Yaptığı İş. Değişen Bir Kuvvetin Yaptığı İş. Güç. İş-Kinetik Enerji Teoremi

Elektrik Nedir? Elektrik nedir? Elektrikler geldi, gitti, çarpıldım derken neyi kastederiz?

Doğru Akım Devreleri

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Elektriksel Potansiyel

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü Bahar Yarıyılı Bölüm Ankara Aysuhan OZANSOY

MAK108 / GMAK108 Temel Elektrik-Elektronik Bilgisi 1. HAFTA

Elektrik Yük ve Elektrik Alan

2. HAFTA BLM223 DEVRE ANALİZİ. Yrd. Doç Dr. Can Bülent FİDAN.

İç direnç ve emk. Seri bağlı dirençler. BÖLÜM 28 Doğru Akım Devreleri. İç direnç ve emk. ve emk. Elektromotor kuvvet (emk) kaynakları.

FİZK Ders 5. Elektrik Alanları. Dr. Ali ÖVGÜN. DAÜ Fizik Bölümü.

Elektrik ve Elektronik Mühendisliğine Giriş

DENEY FÖYÜ 1: Direnç Ölçme ve Devre Kurulması

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

Manyetik Alan Şiddeti ve Ampere Devre Yasası

FTR 205 Elektroterapi I. Temel Kavramlar. yrd.doç.dr. emin ulaş erdem

SIĞA VE DİELEKTRİKLER

Ölçme Kontrol ve Otomasyon Sistemleri 1

Dielektrik malzeme DİELEKTRİK ÖZELLİKLER. Elektriksel Kutuplaşma. Dielektrik malzemeler. Kutuplaşma Türleri Elektronik kutuplaşma

6.SINIF. Yaşamımızdaki elektrik. Elektrik çarpmalarına karşı korunmanın

Ders 3- Direnç Devreleri I

Malzemelerin Elektriksel ve Manyetik Özellikleri

7 FARADAY IN İNDÜKSİYON KANUNU

2014/2 MÜHENDİSLİK BÖLÜMLERİ FİZİK 2 UYGULAMA 4

1. Yarı İletken Diyotlar Konunun Özeti

TEMEL BİLGİLER. İletken : Elektrik yüklerinin oldukça serbest hareket ettikleri maddelerdir. Örnek olarak bakır, gümüş ve alüminyum verilebilir.

1. HAFTA ELEKTRON TEORİSİ. Serbest Elektronlar

Enerji Band Diyagramları

Bölüm 1 Elektrik Alanları. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu

ÖLÇME VE ÖLÇÜ ALETLERİ

FIZ Arasınav 9 Aralık 2017

Elektrot Potansiyeli. (k) (k) (k) Tepkime vermez

ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ

Bölüm 9 ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON. Copyright 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley

TEMEL ELEKTRİK-ELEKTRONİK DERSİ SORU BANKASI

Valans elektronları kimyasal reaksiyona ve malzemenin yapısına katkı sağlar.

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

ÖRNEKTİR. Uyarı! ertansinansahin.com A) 1 2 B) 2 3. İletkenlik

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ Öğretim Üyesi: Doç.Dr. Tamila ANUTGAN 1

ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLER

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü A Grubu Bahar Yarıyılı Bölüm-5 Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

Fizik 102-Fizik II /II

Ölçme Kontrol ve Otomasyon Sistemleri 4

Alternatif Akım Devreleri

DENEY DC GERİLİM ÖLÇÜMÜ DENEYİN AMACI

1. TEMEL ELEKTRİK TEKNOLOJİSİ

Hazırlayan: Tugay ARSLAN

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

Günümüzde bilinen 117 element olmasına rağmen (92 tanesi doğada bulunur) bu elementler farklı sayıda ve şekilde birleşerek ve etkileşerek farklı

Makine Mühendisliği İçin Elektrik-Elektronik Bilgisi. Ders Notu-4 Kondansatörler ve Bobinler

III.5.ELEKTRİK AKIMI, DİRENÇ

EŞ POTANSİYEL VE ELEKTRİK ALAN ÇİZGİLERİ. 1. Zıt yükle yüklenmiş iki iletkenin oluşturduğu eş potansiyel çizgileri araştırıp bulmak.

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

Fiz102L TOBB ETÜ. Deney 1. Eş potansiyel ve elektrik alan çizgileri. P r o f. D r. S a l e h S U L T A N S O Y. D r. A h m e t N u r i A K A Y

Elektrostatik Elektrik Alan Elektrik Akı Kondansatör. Kaynak : Serway-Beichner Bölüm 23, 24, 26

MANYETİK ALAN KAYNAKLARI Biot Savart Yasası

ELEKTROSTATİK. Atomda proton ve nötrondan oluşan bir çekirdek ve çekirdeğin çevresinde yörüngelerde hareket eden elektronlar bulunur.

FİZİK-II DERSİ LABORATUVARI ( FL 2 5 )

Transkript:

FİZ102 FİZİK-II Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü 2014-2015 Bahar Yarıyılı Bölüm-6 Özeti 21.04.2015 Ankara Aysuhan OZANSOY

Bölüm 6: Akım, Direnç ve Devreler 1. Elektrik Akımı ve Akım Yoğunluğu 2. Direnç ve Ohm Kanunu 3. Özdirenç 4. Elektromotor Kuvvet ve Devreler 5. Elektrik Devrelerinde Güç ve Enerji 2 A.Ozansoy

1. Elektrik Akımı ve Akım Yoğunluğu 1.1. Elektrik akımı Bu ve sonraki 3 bölümde hareket halindeki yükleri inceleyeceğiz. Birim zamanda, belli bir kesit alanından geçen yük miktarına elektrik akımı ya da kısaca akım denir. Şekil [1] den alınmıştır. I ort = ΔQ Δt I I I ani lim Δ t 0 ΔQ Δt = dq dt 3 A.Ozansoy

v = d v : sürüklenme hızı s Akım:[Coulomb/Saniye] [A] A:Amper Elektrik akımının yönü; pozitif yüklerin akış yönüdür. Akımın yönünü belirlemedeki bu seçime konvensiyonel akım denir. Akımın yönüyle ilgili bu seçim tamamen keyfidir. Akımın yönünden bahsetmiş olsak da elektrik akımı skaler bir niceliktir. İletken içinde elektronlar sürekli hareket halindedir. Buna rağmen, bir kesitten geçen net yük sıfır olur.ancak, bir potansiyel farka bağlanırsa yük akışı olur. 4 A.Ozansoy

Bazı Akım Değerleri Akımın bulunduğu yer Akım (A) Bilgisayar devrelerinde 10-12 -10-6 TV tüpündeki elektron ışını 10-3 İnsan için tehlikeli 10-2 -10-1 El feneri 0.5-1 Otomobil marş motoru 200 Yıldrımda tepe akımı 10 4 5 A.Ozansoy

1.2. Madde İçinde Akımlar Yükün madde içindeki hareketini maddenin özellikleri belirler (iletken, yalıtkan, yarıiletken, süperiletken.) Yüklerin madde içinde nasıl taşındığına bakalım: a) Elektrostatik Durumda: İletken içinde her yerde elektrik alan sıfırdır ve akım yoktur. Bu, tüm yüklerin durgun olduğu anlamına gelmez. Bir iletkende serbest elektronlar rastgele hareket ederler. Elektronların hareketi rastgele olduğundan belli bir yönde net yük akışı olmaz. Elektronların rastgele hareketlerinin sürati v r ~ 10 6 m/s Şekil, Kaynak [2] den alınmıştır. 6 A.Ozansoy

b) İletkenin iki ucu bir güç kaynağına bağlanırsa: İletken üzerindeki tüm noktaların potansiyeli aynı değildir. Bir potansiyel fark yaratılmış olur, bu durumda iletkende bir elektrik alan oluşturulur. Bu alan elektronların rastgele hareketini değiştirir. Alan, elektronlar üzerine bir kuvvet uygular. Elektronlar kuvvetle zıt yönlü bir sürüklenme kazanırlar. Bu sürüklenme hızı v d ~ -4 10 m/s mertebesindedir. Bu kesim, Kaynak [1] den alınmıştır. 7 A.Ozansoy

1.3. Akım Yoğunluğu Yükün genel hareketi, bu hareketin ayrıntıları dikkate alınarak incelenir. Bu nedenle akım yoğunluğu tanımlanır. Akım yoğunluğu; birim kesit alanına düşen akım demektir. dq = qnav dt, r J = I r A Akım yoğunluğu d r = nqv d I = dq dt Birim hacimdeki parçacık sayısı I Skaler Uzunlamasına bir nesnenin içindeki yük akışı Bir devre için değeri sabit J Vektörel Bir noktadaki yük akışı nasıl? Bir devrede J nin değeri her yerde aynı olmayabilir. (+) yük için J ve v d aynı yönlü (-) yük için J ve v d zıt yönlü 8 A.Ozansoy

Doğru Akım (D.C.) ve Alternatif Akım (A.C) Büyüklüğü ve yönü zamanla değişmeyen akıma doğru akım, büyüklüğü ve yönü zamanla değişen akıma alternatif akım denir. 9 A.Ozansoy

2. Direnç ve Ohm Kanunu Yükün madde içinde ne kadar kolaylıkla hareket ettiğini, o maddenin elektriksel direnci belirler. Düzgün kesit alanına sahip bir iletkende, J her kesit alanında sabittir. İletkenin uçları arasına bir potansiyel fark uygulanırsa, iletken içinde bir E ve bir J oluşur. Potansiyel fark sabitse akım da sabit olacaktır. r J r = σe Bir çok maddede akım yoğunluğunun elektrik alana oranı sabittir. Buna OHM KANUNU denir. Orantı katsayısına da iletkenlik katsayısı denir. Mikroskopik Ohm Yasası İletkenlik katsayısı 10 A.Ozansoy

3. Özdirenç ρ 1 σ Özdirenç(ρ): [Ω.m] Özdirenç, maddenin cinsine ve sıcaklığa bağlı bir niceliktir. Mükemmel bir iletkenin özdirenci sıfır, mükemmel bir yalıtkanın özdirenci sonsuzdur. Yarıiletkenlerin özdirençleri iletkenler ve yalıtkanlar arasındadır. Bu maddelerin iletkenlikleri, sıcaklıklarındaki ve saflıklarındaki en küçük bir bozulmadan etkilendiklerinden dolayı oldukça önemlidirler. 11 A.Ozansoy

Bu kesim, Kaynak [1] den alınmıştır. R L L ρ σ A = A = Direnç birimi Ohm (Ω) dur. George Simon Ohm (1789-1854), Alman fizikçi ve matematikçi 12 A.Ozansoy

Özdirenç ve Sıcaklık ρ = ρ α [ + ( T )] 0 1 T 0 T 0 daki özdirenç Özdirencin sıcaklık katsayısı 13 A.Ozansoy

Metallerde: Sıcaklık arttıkça özdirenç artar. Sıcaklık arttıkça serbest elektronlar örgü iyonları ile daha çok çarpışır ve örgü iyonları daha çok titreşir. Böylece özdirenç artar. Yarıiletkenlerde: Sıcaklık arttıkça yarıiletkenin daha çok elektronu serbest duruma geçer, yük taşıyıcıların yoğunluğu artar. Bu nedenle özdirenç azalır. Süperiletkenlerde: Belli bir kritik sıcaklığın (T c )altında özdirenç sıfır olur. T c nin değeri kimyasal bileşime, moleküler yapıya ve basınca bağlıdır. Süperiletkenlerin önemli bir özelliği bunlara bir kez akım uyguladıktan sonra voltaja gerek kalmadan akımın devam edebilmesidir. 14 A.Ozansoy

4. Elektromotor Kuvvet (EMK) ve Devreler Bir elektrik devresi, en basit anlamıyla elektrik akımın aktığı yoldur. Bir güç kaynağı ve iletken tellerle basit bir devre yapılabilir. Elektrik devrelerinde enerji bir noktadan başka bir noktaya aktarılır. Bir iletkenin düzgün bir akma sahip olabilmesi için kapalı bir devre olması gerekir. Çünkü, kapalı bir devrenin parçası olmayan bir iletkende E uygulandığında sadece çok kısa bir süre akım akar. Elektrik devrelerinde akımı sabit tutabilmek için elektromotor kuvvet kaynağına ihtiyaç vardır. 15 A.Ozansoy

Yükler direnci olan bir malzeme içerisinden geçerken potansiyel enerjide her zaman bir azalma olur. Bu nedenle devrenin bir parçasında potansiyel enerjinin sürekli yükselmesi gerekir. EMK kaynağı, devrede yüklerin hareketini sağlayan, yüklerin potansiyel enerjilerini artırabilecek olan pil, batarya, jeneratör benzeri aygıtlardır. EMK kaynağını bir yük pompası olarak düşünebiliriz. EMK bir kuvvet değil, bir potansiyel farktır. ε ile gösterilir. Devrelerde sembolü ile gösterilir. EMK kaynakları, başka enerji türlerini kullanarak oluştururlar. elektriksel potansiyel fark Pil, batarya, akü : kimyasal enerjiyi Jeneratör : Mekanik enerji Güneş pili : ışık enerjisi 16 A.Ozansoy

Elektrik Pili Luigi Galvani (1737-1798): 1780 lerde kurbağa bacağına farklı metaller sokulması sonucu kasılması ile ilgili deneyler «hayvansal elektrik» Alessandro Volta(1745-1827): - Galvani nin sonuçlarında kuşku duyuyor. Elektriğin kaynağı hayvanın kendisi değil, farklı metaller olduğu sonucuna vardı. - 1800 yılında ilk pili yaptı. - Batarya oluşturdu. Gümüş ve çinko metaller arasına tuz çözeltisi ya da seyreltilmiş asit emdirilmiş bez parçası koydu. Volta nın makalesinde kullandığı resim. Kaynak [2] den alınmıştır. 17 A.Ozansoy

En basit bataryada, -Benzer olmayan iki adet metal (elektrot olarak adlandırılır) bulunur. - Elektrotlar, elektrolit olarak adlandırılan seyreltilmiş bir çözelti içerisindedir. - Metallerin çözelti dışında kalan kısımlarına uç (terminal) denir. Şekil, Kaynak [2] den alınmıştır. 18 A.Ozansoy

Kendi bataryanızı yapın: Bu kesim Kaynak[3] ten alınmıştır. 19 A.Ozansoy Gerekli malzemeler: Bakır para, alüminyum folyo, tuzlu suda ıslatılmış mukavva (ya da kağıt havlu), iletken tel. Alüminyum folyoları ve mukavvaları (ya da kağıt havluları) bakır paralar büyüklüğünde disk şeklinde kesin. Bir bakır para, arasında tuzlu suda ıslatılmış mukavva ve üstünde alüminyum folyo üçlüsü bir pili oluşturacaktır. Bu üçlüden 8-10 tanesi üstüste yerleştirildiğinde bataryayı oluşturur. İletken telleri bataryaya bağlayıp uçlarını değdirdiğinizde küçük bir kıvılcımoluşur.

Bu kesim, Kaynak [1] den alınmıştır. V b -V a =+ε V c -V b =-Ir V a -V c =-IR 20 A.Ozansoy

Potansiyelin konuma göre değişim grafiği Terminal Voltaj (Uç Voltajı) 5. Elektrik Devrelerinde Güç ve Enerji P=V I P=I 2 R=V 2 /R Dirençte harcanan (ısıya dönüşen) güç P=εI- I 2 r (Kaynaktan güç çıkışı) P=εI+ I 2 r (Kaynağa güç girişi) 21 A.Ozansoy

Kaynaklar 1. http://www.seckin.com.tr/kitap/413951887 ( Üniversiteler için Fizik, B. Karaoğlu, Seçkin Yayıncılık, 2012). 2. Fen Bilimcileri ve Mühendisler için Fizik, D. C. Giancoli, Akademi Yayıncılık, 2009. 3. Atom ve Molekül, P.R. Cox ve M. Parsonase, TÜBİTAK Popüler Bilim Kitapları 45, Gençlik Kitaplığı 5, 2009, Ankara 4. Diğer tüm şekiller ; Üniversite Fiziği Cilt-I, H.D. Young ve R.A. Freedman, 12. Baskı, Pearson Education Yayıncılık 2009, Ankara 22 A.Ozansoy