DURGUN ELEKTRIK Durgun elektrik üzerindeki ilk çalışmalar M.ö VI.yüzyılda yaşamış olan yunan filozof Thales(tales) tarafından yapılmıştır.Thales,kehribarı hayvan postuna sürtüp saman ve küçük kağıt parçalarına yaklaştırldığında bunları çektiğini gözlemiştir.Daha sonra İngiliz bilgini William Gilbert bu özelliğinin yanlız kehribara ait bir özellik olmadığını ileri sürmüştür.Gilbert,cam ve plastik gibi maddelerin de yünlü ipekli kumaşlara sürüldükleri zaman zaman çöpleri çektiğini kanıtlamıştır.Bu olayların ve yağmurlu havalarda şimşek çakmasının,yıldırım düşmesinin nedeni durgun elektriktir.Günümüzde durgun elektriğin uygulama alanı bulunduğu pek çok alan vardır.Örneğin;fabrika bacalarındaki toz tutturucular durgun elektirkle çalışır.Kağıt,matbaa,tekst il ve petrol endüstrisinde durgun elektiriğin olumsuz etkilerini önleyen düzenekler vardır.Radyo,televizyon,hesap makinesi,fotokopi makinesi ve bilgisayarlar durgun elektriğin geniş ölçüde uygulama alanı bulunduğu elektronik araçlardır. Elektrikle İlk Tanışma:Cisimlerin Elektriklenmesi Kehribar,cam,ebonit,tarak gibi cisimler yünlü bir kumaş parçasına ya da bir hayvan postuna sürtülürse kağıt ve saman parçaları gibi hafif cisimlerri kendilerine çekerler.Yünlü kumaşa sürtülen balon,musluktan akan suyun yolunu değiştirir.bu tür özellik kazanmış cisimlere elektriklenmiş yada eletrikle yüklenmiş cisimler denir.kumaşa sürtülmeyen cam çubuk,kehribar,ebonit çubuk gibi cisimler yüksüzdür ve küçük kağıt parçalarını çekmez.Yünlü yada ipek kumaşa dsürtülen kehribar,ebonit ve cam çubuk elektirklenir.bu durumda küçük kağıt parçalarını çeker.Demir ve bakır çubuk yada bunlardan yapılan eşyalar sürtme ile etkilenmez ve kağıt parçalarını çekmez.Ancak yalıtkan bir sapla tutularak kumaş parçasına sürüldüklerinde elektriklenirler.Bu durumda küçük kağıt parçalarını çekerler. Elektrik Yükleri Aarasındaki İtme ve Çekme Elimizde iki cam çubuk alalım.Bu çubukları birbirinden ayırt etmek için birinin üzerine K,diğerine L,harflerini yazalım.K ile L cam çubuklarını ipek kumaşa sürterek elektrikle yükleyelim.Sonra Şekil III,1 deki gibi K cam çubuğunu dengede tutucak şekilde ortasından iple asalım.Daha sonra L cam çubuğu K çubuğuna yaklaştıralım.Bu durumda yüklü cam çubuklar birbirini iter.Cam çubukların birbirii itmesi,cam çubukların aynı tür elektrikle yüklendiklerini gösterir.Bu kezde ebonit çubuğu yünlü kumaşa sürterek elektirkle yükleyelim.Sonra Şekil III.2 dekibir iple asılı ve yüklü K cam çubuğuna yaklaştıralım.Yüklü ebonit çubuk,yüklü cam çubuğu çeker.Yüklü cam çubuğun yüklü ebonit çubuğu çekmesi;cam çubuk ile ebonit çubuğun farklı tür elektrikle yüklendiklerini gösterir. İki Tür Elektrik:Artı ve Eksi Yükler Amerikalı filazof ve devletin adamı Benjamin Franlin ipek kumaşa sürtülen cam çubuğun yüküne artı yük;yünlü kumaşa sürtülen ebonit çubuğun yüküne ise eksi yük adı verilmiştir.Bizde cam çubuk ve onun gibi davranan cisimlere artı yüklü;ebonit çubuk ve onun gibi davranan cisimlere eksi yüklü cisimler diyeceğiz.Aynı maddelerden yapılmış cisimler,yünlü kumaş parçasına sürüldüklerinde hep aynı tür elektirk yükü ile yüklenir.Aynı tür durgun elektrik yüküne sahip cisimler,tıpkı mıknatısın aynı kutupları gibi birbirlerini iter.Aynı tür durgun elektrikle yüklü iki cisim daha çok yük kazanırsa birbirine yaklaştırıldıkları zaman aralıklarındaki uzaklık sada da artar.Bu nedenle yüklü iki cisim arasındaki itme kuvveti,yükün miktarına bağlıdır.Farklı tür durgun elektrik yüküne sahip cisimler ise birbirne çeker.Çekme kuvveti de farklı yüklü cisimlerin sahip oldukları yük miktarına bağlıdır. Elektrik Kaynağı:Maddenin Temel Taşı Atomlar Bir parça bakır teli ortasından keserek önce iki parçaya bölelim.Sonra parçalardan birini tekrar ikiye bölerek bölme işlemine art arda devam edelim.Sonuçta bakır telin özelliklerini taşıyan en küçük birime ulaşılır.Bu birime bakır atomu denir.Elektrik yüklerini açıklamak için genelllikle atomların yapısından yararlanılır.Atom,nötron,proto n ve elektron denilen üç temel parçacıktan oluşur.Bunlardan nötron ve proton atamun çekirdeğinde,elektronlar ise atom çekirdeğinin çevresinde yer alır.Elektronlar eksi yüklü,protonlar artı yüklü,nötronlar ise yüksüzdür.Değişik elementlerin atomları değişik sayıda proton ve elektron içerir.Ancak aynı elementin atomlarının içerdiği protonların ve elektronların sayısı birbirine eşittir.Atom çekirdeğindeki proton sayısı ile çekirdeğin çevresinde dolanan eletron sayısı eşit ise o atom nötrdür. Dokunma ve Etki ile Elektriklenme Bir cismin elektrikle yüklü olup olmadığını yada elektrikle yüklü ise hangi tür elektrikle yüklü olduğunu anlamak için elektroskop adı verilen araçtan yararlanılır.Elektroskop,koruy ucu bir cam ve metal küre ile açılıp kapanabilen metal yapraklardan oluşur.Sürtme ile yüklenmiş bir cisim elektroskopun metal tablasına dokundurulursa elektroskobun yaprakları aynı yükle yükleneceğinden birbirini iter.Aynı zamanda gösterge görevi yapan metal yaprak bir mil üzerinde dönebildiğinden gösterge kadranı üzerinde sapar.Göstergesinde sapma oluşan elektroskoba yüklü elektroskop denir.Elektirk yüklü bir elektroskop topraklandırıldığında nötr duruma gelir.Negatif yüklü bir elektroskop topraklandığında fazla elektronlar toprağa atılır.Pozitif yüklü bir elektroskop topraklandığında ise topraktan elektronlar elektroskoba gelir ve elektroskobu nötr duruma getirir.Yukarıdaki deneyde yüklü cam yada ebonit çubuğu elektroskobun tablasına dokundurduğumuzda elektroskobun yaprakları aynı yükle yüklenir. Aynı yükler birbirini ittiğinden elektroskobun yaprakları birbirinden ayrılır.Yüklü bir elektroskoba yine yüklü bir cisim yaklaştırıldığında elektroskobun yaprakları açılıyorsa cisim ile elektorskobun aynı yükle yüklü oldukları anlaşılır.Tersine elektroskobun yaprakları kapanıyorsa elektroskop ve cismin farklı yüklere sahip oldukları anlaşılır. Elektroskoba dokunulmadığı sürece,elektroskobun yaprakları uzun süre açık kalır.bu da bize dokunma ile yüklenmenin kalıcı olduğunu gösterir.Ancak yüklü bir elektroskop zamanla hava ile etkileşerek boşalır.Yaptığımız deneylerle de gördüğümüz bir yüklü bir cismin,yüksüz olan bazı cisimlere yaklaştırıldığında onları uzaktan etki ile geçici olarak yükler etkiyle geçici olarak yüklenmede cisimdeki toplam yük sıfır olduğundan etkinin ortadan kalkması halinde etkiyle yüklenen cisim ilk haline döner ancak etki ile yüklenen cismin toprakla bağlantısı sağlanırsa cisim kalıcı olarak yüklenir.Yapılan deneyler metallerin elektrik yüklerini eletronların metal üzerindeki hareketi ile ielttiğini,ebonit ve camın ise elektrik yüklerini iletmediği gösterir.Bu nedenle elektrik yükleri ileten cisimlere ileten elektrik yüklerini iletmeyen cisimlere de yalıtkan cisimler denir. İletken ve Yalıtkan Maddeler Yapılan bütün deneyler elektriklenme olaylarında toplam elektrik yükünün değişmediğini,sadece bir yerden başka bir yere gittiğini eletrik yüklerinin yok edilmeyeceğini göstermiştir.Nasıl ki kütle yok edilmez ve yoktan var edilmez ise elektrik yükleri de yok edilemez ve yoktan var edilemez.Bu yüklerin korunumu yasası olarak bilinir.Bütün katı cisimler elektiriği iletebilirmi?Elektriği iletebiliyorsa bu katı maddelerin elektriği iletme eğilimleri farklımıdır.?Bu soruları yanıtlamak için aşağıdaki deneyleri yapalım.Yaptığımız deneylerde bakır tel,çivi,kapı anahtarı gelin teli gibi katıların elektirk akımını ilettiğini;cam çubuk,tahta,silgi,cetvel,k ağıt gibi katıların eleltrik akımını iletmediğini görürüz.Elektirk yükünün içinde akabildiği maddelere iletkenler denildiğini biliyoruz.bazı iletken ve yalıtkan maddeler verilmiştir.Bu maddelerle deneyinizde kullandığınız maddeleri karşılaştırınız.Metaller çok düşük sıcaklık derecelerie kadar soğutulduklarında bazı seramik malzemeler ise yüksek sıcaklık derecelerie kadar ısıtıldıklarında elektriğe karşı direnç gösteremezler.Elektriğe karşı direnç göstermeyen iltekene süper iletken denir. Atmosferde Doğal Elektriklenme:Şimşek,Yıldırım Bir balonun çevresindeki eksi yük çevreye zarar vermeden havaya yada yere akar.Oysa bir bulut yüklendiğinde boşalması hemtehlikeli hemde çarpıcı olur.Toprağın iletken olduğunu biliyoruz.Toprak bir tür elektron okyonusudur.Bu nedenle topraktan istenildiği kadar elektron alınabileceği gibi istenildiği kadarda elektron verilebilir.Bulutlar su taneciklerinden oluşur. Fırtınalı ve yağışlı havalarda oluşan bir bulutun üst tabakası ile alt tabakası arasındakisıcaklık farkı hava akımları buluttaki su taneciklerinin sürtünme ile elektirklenmelerine neden olur.Bunun sonucunda bulutun üst tabakaları artı alt tabakalarıise eksi yüklü duruma gecer etkiyle elektriklenme sonucu bulutların altına gelen toprak da zıt yükle yani artı yükle yüklenir.Bu tür bir yüklenme bulutların arasındada oluşur.Bulutun elektriklenmesi artıkça yalıtkan olan havayı iletken duruma geçirir.Hava iletken hale gelince bulutla yer arasında büyük bir kıvılcım şeklinde çok şiddetli bir elektrik boşalması olur.Elektriğin bulutla yer arasında gürültülü bir biçimde ışıklı bir yol izleyerek geçişine yıldırım adı verilir. ELEKTRİK AKIM KAYNAKLARI Bir iletkenden elektrik akımının geçebilmesi için iletkenin iki ucu arasında bir potansiyel farkı olmalıdır. Elektrik akımı katı iletkenlerde (-) uçtan (+) uca doğru akan elektronlar , sıvı ve gazlarda ise (+) ve (-) iyonların hareket etmesiyle sağlanır. Elektrik akımı , elektrik yüklerinin iki nokta arasında sürekli akışıdır. Elektrik devrelerinde iki nokta arasında potansiyel farkı oluşturan ve yüklerin sürekli olarak hareketlerini sağlayan düzeneklere Elektrik Akımı Kaynakları denir. Örneği pil , akümülatörler ve elektrik santralleri gibi. Elektrik akım kaynakları ikiye ayrılır. Bunlar doğru akım kaynakları ve Alternatif akım kaynaklarıdır. Doğru Akım Kaynakları Kimyasal reaksiyonlar sonucu elektrik akımı elde etmek mümkündür. Elektrik enerjisi üreteçlerde elde edilir. Doğru Akım ( DC ) : Bir elektrik devresinde elektrik yüklerinin veya akımın belli bir yönde akan , yön değiştirmeyen ve şiddeti değişmeyen akıma doğru akım denir. Bir yönde akım sağlayan kaynaklara da doğru akım kaynakları denir. Örneğin Pil , akümülatör ve dinamo gibi. a ) PİLLER Piller kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çevirir. (+) ve (-) kutupları vardır. Dolu pilin kutupları arasında Potansiyel farkı vardır. Çeşitli piller vardır. Her pilin yapısında iki elektrot ve elektrotların içine batırıldığı bir elektrolit vardır. Potansiyel farkı Voltmetre veya elektrometre ile ölçülür. Potansiyel farkı birimi Volttur. Piller basit pil , kuru pil ve doldurulabilen piller diye üçe ayrılır. 1-Basit Bir Pil Yapma Volta Pili : Bakır ve çinko elektrotlar H2SO4 çözeltisine batırılınca akım elde edilir. H2SO4 ile çinko (Zn) elektrot arasında kimyasal reaksiyon oluşur. Çinko (Zn) atomları ikişer elektronunu çinko elektrota bırakarak Zn+2 iyonu halinde çözeltiye karışır.  Zn Zn+2 + 2ē Çinko elektrot üzerinde elektronlar birikir. Çözeltideki H+ iyonları Zn+2 tarafından bakır elektrota itilir. Akım geçince dış devreden gelen elektronlar H+ iyonlarını nötrleştirir. Bakır elektrot üzerinde biriken H gazı bir süre sonra akımın kesilmesine yol açar. Volta pilinde bakır elektrotun H gazı ile kaplanarak akım veremez duruma gelmesine kutuplanma veya Polarizasyon denir. Volta pilinde çinko elektrot pilin (-) kutbunu , bakır elektrot ise (+) kutbunu oluşturur. Danielle Pili : Bakır sülfat çözeltisi içine bakır elektrot , çinko sülfat çözeltisi içine çinko elektrot aralarına da Parşömen kağıdı konularak elde edilen pildir. Leclanche Pili : Nişadır çözeltisi içerisine batırılmış mangandioksit ve karbondan oluşmuş bir pildir. 2- Kuru Pil Pilin kabı çinkodan yapılmıştır. Bu kap aynı zamanda pilin (-) kutbu görevini yapar. Karbon çubuk (+) kutbunu oluşturur. Karbon çubuğun etrafında %75 mangandioksit ve %25 grafitten oluşan bir katman bulunur. Pildeki elektrolitik sıvı ise amonyum klorür çözeltisidir. Pil akım verirken amonyum iyonları ( NH4+ ) karbon çubuktan elektron alarak H2 ve amonyak ( NH3 ) haline geçer. Çinko kaptan çözünen çinko iyonları ( Zn+2 ) ise Cl- ile birleşerek çinko klorür haline geçer. Amonyak çinko klorür ile H2 ise mangandioksit ile tepkimeye girer. Birden fazla pil birbirine ağlanarak bataryalar elde edilir. 3- Doldurulabilen Piller pilin doldurulması olayına Şarj denir. Pilin boşalmasına Deşarj denir. Doldurulabilen pillere Nikel kadmiyum pilleri ve kurşunlu akümülatörler örnek verilebilir. Pilden akım alınırken Kadmiyum , kadmiyum Hidroksit haline dönüşür. Nikel Oksi Hidroksit ise Nikel Hidroksite dönüşür. Kadmiyum ve nikel oksi hidroksit tükendiğinde pil boşalır. Doldurulma olayı dışarıdan verilen elektrik enerjisi ile sağlanır. Diğer Doğru Akım Kaynakları Akümülatörler Akümülatör de bir tür pil çeşididir. Elektrik enerjisini kimyasal enerji olarak depolayan ve bunu istenildiğinde tekrar elektrik enerjisi olarak dönüştüren düzeneğe Akümülatör denir. Elektrotlar arasına bir doğru akım kaynağı bağlanır. Bu sırada elektroliz olayı gerçekleşir. Buna akümülatörün şarjı denir. Akümülatör dolarken H+ iyonları (-) elektroda , ( SO4)-2 iyonları da (+) elektroda gider. Bu olay esnasında anotta kurşundioksit (PbO2 ) , katotta ise kurşun ( Pb ) oluşur. Çözeltinin içinde iki farklı elektrot elde edilir. Böylece şarj olmuş akümülatör elektrotlar arasında oluşturulacak devreye akım verir. Akümülatörün akım vererek her iki elektrotun kurşun haline dönüşmesine akümülatörün boşalması (Deşarj ) denir. Dolma sırasında depo edilen kimyasal enerji boşalma sırasında elektrik enerjisine dönüşür. Ayrıca Demir- Nikel akümülatörleri de vardır. Akümülatörlerden başka doğru akım kaynakları da vardır. Örneğin Dinamo , güneş pili , termoelektrik pil , fotoelektrik pil gibi. Pil Oluşumu İle Maddelerin Aşınması ( KOROZYON ) İki farklı elektrot bir elektrolit içine batırılınca pil oluşur. Pilden akım alınırken elektrotlar değişime uğrar. Kendiliğinden oluşan piller de vardır. Bunlara istenmeyen piller denir. Doğal ortamlarda birbirine dokunmakta olan iki farklı metal nemli ortamda bulunuyorsa istenmeyen pil oluşabilir. İstenmeyen pil oluşumu metallerin aşınmasına yol açar. Korozyon: Metal yüzeylerinin istenmeyen pil oluşumu ile kendiliğinden aşınmasına korozyon denir. Metallerin ısı etkisi ile aşınması , zımpara ve diğer araçlarla oluşturulan aşınmalar korozyon değildir. Korozyon etkisi ile parlak metal yüzeyleri donuklaşır. Demir üzerinde pas oluşur. Çinko beyaz ve donuk bir tabaka ile örtülür. Bakır üzerinde yeşil bir katman oluşur. Gümüş kararır. Platin ve altın parlak kalır. Bazı metaller kolay bazıları ise zor korozyona uğrarlar. Bazı metaller daha fazla aktif bazıları ise az aktiftir. Çok aktiften az aktife doğru bazı metaller şöyle sıralanır : Magnezyum , alüminyum , çinko , demir , kurşun , kalay , bakır , gümüş , platin, altın. İki metal bir araya getirilince daha soy olan ( az aktif olan ) metal (+) elektrot , diğeri (-) elektrot olur. (-) elektrot olan metal korozyona uğrar , diğeri ise korunur. Evlerde kullanılan metalden yapılmış eşyalar kendisinden daha soy olan metallere uzun süre dokundurulmamalı Örneğin çelik tencere gümüşe dokunursa korozyona uğrar. Korozyon olayı kuru ortamlarda da gerçekleşebilir. Metallerin gazlarla etkileşmesi sonucu gerçekleşen bu olaya Kuru Korozyon denir. İstenmeyen pil oluşumlarında bir metalin korozyonunu önlemek için daha az soy olan bir metale dokundurulur. Bir metalin korozyonunu önlemek için kullanılan metale Kurban Elektrot denir. Alternatif Akım Kaynakları Alternatif Akım ( AC ) : Yönü ve şiddeti sürekli olarak değişen akıma alternatif akım denir. Alternatif akım elde etmeye yarayan düzeneklere Alternatör veya Alternatif Akım Jeneratörü denir. Mekanik , ısı , kimyasal yada nükleer enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren sistemlere elektrik santralleri denir. Hidroelektrik Santraller Su gücünden yararlanarak çalıştırılan elektrik santralleridir. Barajlarda toplanan suda potansiyel enerji depo edilir. Yüksek bir yerden düşürülen yada akıtılan su Kinetik enerji kazanır. Bu su yüksekten akıtıldığında su türbinine çarparak enerjisini mekanik enerji olarak çarklara aktarır. Çarklar santralin üretecinin rotorunu döndürür. Rotor bir mıknatısın kutupları arasında döner. Rotorun bağlı olduğu jeneratörde alternatif akım üretilir. Bu santrallerin çevreye önemli bir zararları yoktur. Hidroelektrik santrallerde enerji dönüşüm sırası şöyledir : Potansiyel Enerji—Kinetik enerji – Mekanik Enerji -- Elektrik Enerjisi Termik Santraller Elektrik enerjisi elde edebilmek için kömür , gaz petrol gibi yakıtların ısıya dönüştürülmesi ile çalışan santrallerdir.Burada su kaynatılarak buhar elde edilir. Yüksek basınçlı buhar , buhar türbinlerine gönderilerek türbinin döndürülmesi sağlanır. Dönen bu türbin jeneratörün elektrik enerjisi üretmesini sağlar. Bu santraller yeşil alanlara zararlıdır, ormanları yok eder.Termik santrallerde enerji dönüşüm sırası şöyledir : Kimyasal Enerji – Isı Enerjisi—Mekanik Enerji—Elektrik Enerjisi Jeneratörlerin Yapısı Türbinlerde alternatif akım üreten sistemlere Jeneratör denir. Jeneratörde manyetik alan oluşturan mıknatıs ile mıknatısın kolları arasında dönen dikdörtgen tel çerçeveler vardır. Çerçeve döndükçe düzgün manyetik alan oluşturur. Negatif yüklü elektronlara bir kuvvet etki eder. Çerçeve içinde elektronlar bir akım oluşturur. Bu akım halkalar üzerindeki fırçalar yardımıyla dış devreye alternatif akım olarak verilir. Jeneratörün yapısında stator ve rotor diye iki önemli kısım vardır. Dıştaki sabit kısım statordur. Rotor ise statorun iç kısmında bulunur ve bir eksen etrafında döner. Jeneratörlerin Akım Vermesi Tel çerçeveyi döndürmek yerine manyetik alanı döndürmek daha kullanışlı bir jeneratör oluşturur. Çubuk mıknatıs bir akım makarasının içinde hareket ettirilirse , makaraya sarılı iletken telin uçlarında oluşan akıma İndüksiyon Akımı denir. Transformatör: Alternatif gerilimin düşürülmesi veya yükseltilmesini sağlayan araçlara denir. Transformatör Primer (Giriş) devre , Sekonder (Çıkış) devre ve demir çekirdek diye üç ana kısımdan oluşur. Gerilimin uygulandığı sargıya Primer sargı denir. Gerilimin alındığı sargıya Sekonder sargı denir. Bir transformatörde çıkış olarak az sarımlı sargı kullanılırsa gerilim düşer. Çıkıştaki sarım sayısı giriştekinden fazla ise gerilim yükselir. VS = NS = İP VP Np İS VS = Sekonder Gerilim VP = Primer Gerilim NS = Sekonder Sarım Sayısı NP = Primer Sarım Sayısı İP = Primer Akım İS =Sekonder Akım Güç (P) : Birim zamanda yapılan iştir. Birimi wattır. P = V. İ Bir transformatörün verimi şöyle bulunur. Verim = Alınan Güç / Verilen Güç Verim = Vs.İs Vp. İp Örnek : Bir transformatörün primeri 100 sarımlı ,sekonderi 600 sarımlıdır. Primere uygulanan gerilim 25 Volt olursa Sekonderdeki gerilim kaç volt olur. Çözüm : VS / VP = NS / NP VS / 25 = 600 / 100 VS = 25. 6 = 150 Volt Örnek : Bir transformatörün primeri 300 sarımlı ,sekonderi 6 sarımlıdır. Sekonderden 25 amperlik akım çıktığına göre primerdeki akım kaç amperdir. Çözüm : NS / NP = İP / İS 6 / 300 = İP / 25 İP = 150 / 300 = 0,5 Amper Örnek : Bir transformatörün verimi %90 dır. Primer sargıya 800 Volt gerilim uygulandığında sekonder sargıdan 300 Volt gerilim elde edilmektedir. Primer devreden 5 amperlik akım geçtiğine göre sekonder devreden çıkan akımı bulun Çözüm : Verim = Vs.İs 0,9 = 300. İs / 800. 5 İs = 12 Amper olur. Vp. İp Nükleer Enerji Santralleri Nükleer enerji santralleri de bir çeşit termik santraldir. Farkı ise kullanılan yakıtlardır. Atom çekirdeği proton ve nötronlardan oluşmuştur. Bu parçacıklar Çekirdekte E = m. c2 enerjisi ile birbirine bağlanmıştır. Çekirdek parçalanması veya birleşmesi sırasında bir miktar kütle enerjiye dönüşür. E = m. c2 E=enerji m=kütle c = ışık hızı = 3.108 m /s Örnek : 0,001 gram madde tamamen enerjiye dönüşürse ne kadar enerji açığa çıkar. (c = 3.108 m/s ) Çözüm : m= 0,001 g = 0,000001kg c =3.108 m/s E = ? E = m. c2 = 0,000001 . (3.108 )2 = 10-6 . 9. 1016 = 9.1010 Joule Işık Yılı = ışığın bir yılda aldığı yoldur. ve bir uzunluk birimidir. Işık Yılı = 365. 24. 60. 60. 3. 108 @ 9 460 800 000 000 000 metre @ 9,5 trilyon Km Örnek : ışık güneşten yeryüzüne ne kadar sürede gelir. ( Güneş –yer uaklığ yaklaşık 150 milyon km ) Çözüm : t = 150000000 / 300000 = 500 saniye = yaklaşık 8,3 dakika Nükleer Enerji : Atom çekirdeklerinin parçalanması yada birleştirilmesi ile açığa çıkan enerjiye nükleer enerji denir. Nükleer enerji Nükleer santrallerde elektrik enerjisine çevrilir. Nükleer santrallerde enerji dönüşüm sırası şöyledir. Nükleer Enerji—Isı Enerjisi—Mekanik Enerji—Elektrik Enerjisi Fisyon ( Parçalanma ): Büyük yada ağır çekirdeklerin Nötronlarla bombardıman edilerek daha küçük çekirdeklere ayrılmasına Fisyon yada Çekirdek Bölünmesi denir. Örneğin Atom bombası Füzyon (Birleşme ) : İki hafif çekirdeğin birleşerek daha ağır bir çekirdek oluşturmasına Füzyon yada Çekirdek kaynaşması denir. Örneğin Hidrojen bombası Füzyon olayını kontrol etmek zordur. Füzyon olayının başlaması için gereken yüksek sıcaklık ve basınç atom bombası ile sağlanır. Füzyon olayının düşük sıcaklıkta ( Soğuk Füzyon ) gerçekleşmesi için çalışmalar sürüyor. Maddelerin çok yüksek sıcaklıktaki haline Plazma denir. Güneş ve yıldızlar Plazma halindedir. Nükleer santrallerde çekirdek tepkimelerinin gerçekleştiği kısma Reaktör denir. Kararsız çekirdeklerin kararlı hale gelebilmek için kendiliğinden ışınlar yayması olayına Radyoaktiflik veya Radyoaktif Bozunma denir. Radyoaktif çekirdekler üç çeşit ışın yayarlar. 1- a (Alfa ) Işını : Radyoaktif çekirdek bir a (Alfa ) parçacığı yayınlayınca Kütle Numarası 4 birim Atom Numarası 2 birim azalır. Alfa parçacığı helyum çekirdeğine eşittir.Hızları 1,6.107 m/s dir. Havada birkaç cm yol alabilirler. Mide , solunum yada yaralardan vücuda girerse yüksek seviyede iyonizasyona sebep olduklarından çok tehlikelidirler. Örneğin: 23892Uà 23490Th + a ( 42He ) 2- b (Beta ) Işını : Radyoaktif çekirdek bir b (Beta ) parçacığı yayınlayınca Atom numarası 1 birim artar .Kütle numarası değişmez. Beta parçacığı elektronun kütlesi ve yüküne eşittir. Hızları 120000 km/s ile 299000km/s arasındadır. Havada 20 metreye kadar yol alabilirler. İyonlaşmaya sebep olurlar. Örneğin : 23490Th à 23491Po + b ( -1oe ) 3- γ (Gama ) Işınları : Radyoaktif çekirdek γ (Gama ) ışını yayınlayınca Kütle Numarası ve Atom Numarası değişmez. Boşluktaki hızları ışık hızına eşittir.Havada yüzlerce metre kurşun engeller içerisinde birkaç cm yol alabilirler. Gazları iyonlaştırırlar. Örnek : 23892U atomu 2a ve 1b ışımaları yaparsa A.N ve K.N ne olur. Çözüm : 23892Uà 23088X ( 2 a için ) à 23089X (1 b için ) 23892Uà23088Xà 23089X Yarılanma Süresi ( T1/2) : Bir radyoaktif elementin başlangıçta mevcut olan atomlarının yarısının parçalanması için geçen süreye yarılanma süresi (yarı ömür) denir. 22688Ra izotopunun yarı ömrü 1620 yıldır. ELEKTRİK İLETKENLİĞİ Üzerinden geçen elektrik akımına karşı maddelerin gösterdiği kolaylık iletkenliktir. Bir madde elektrik akımına karşı ne kadar az direnç gösterirse o kadar iyi iletkendir. Maddelerdeki elektrik akımı iletkenliği elektronların hareketi ve iyonların hareketi ile ilgilidir. Elementlerden metaller elektrik akımını iletir, ametaller iletmez İyonik bağlı katı kristaller elektrik akımını iletmezler. Bunlar sıvı hâlde ve sulu çözelti hâlinde elektrik akımını iletirler. Elektrik iletilmesi; elektronların bir maddenin içinden geçmesi demektir. İletkene örnek günlük hayatta çok sık karşılşatığımız bakır kablolardır. Bakır telin uçlarını pilin kutuplarıyla birleştirdiğimizde, bakırın içindeki serbest elektronlar hareket etmeye başlar. Bu hareket elektrik akımı olarak adlandırılır. MADDELERİN ELEKTRİK İLETKENLİĞİ A.Katıların İletkenliği İletkenler, içerisinde serbest yüklerin bulunduğu maddelerdir. İletkene bir elektrik alanı uygulandığında serbest yükler harekete başlar. Bir meta iletken içerindeki serbest yükler elektronlardır. Bir elektrolit içerisindeki serbest yükler pozitif ve negatif iyonlardır. Bir neon lambası ya da bir fluorersan lambada olduğu gibi uygun koşullarda bulunan bir gaz da iletkendir. Gazlardaki serbest yükler pozitif ve negatif iyonlarla, elektronlardır. B.Sıvıları İletkenliği Elektrik yükleri sadece katı maddeler için değil, sıvılar içinde geçerlidir. Elektrik yüklerinin içinden geçtiği sıvılara elektrolit denir. Bu geçişi sağlamak için sıvı içine bastırılmış bakır, çinko, platin gibi maddelerden yapılmış çubuklara da elektrot denir Elektrotlardan, bataryanın artı ucuna bağlanarak yükleneni anot, eksi ucuna bağlanarak yükleneni ise katot adını alır. Sıvı iletkenlerde elektrik yüklerinin taşınması, sıvı içinde kimyasal yolla oluşan artı ve eksi yüklü atom ya da atom gruplarınca sağlanır. Bunlara iyon adı verilir. Bir sıvının iletkenliğini içindeki iyon miktarına bağlıdır. Örneğin musluk suyunda çok az miktarda iyon bulunduğu için iyi bir iletken değildir. C.Gazların İletkenliği Gazlar, bazı koşullar gerçekleştiğinde elektrik iletirler. Örnek; şimşek bulutlar arasında, yıldırım bulutlarla toprak arasında, iyonlarla elektriksel iletimin örnekleridir. ELEKTRİK AKIM KAYNAKLARI A.Doğru Akım Kaynakları a.Piller Bilinen en basit doğru akım kaynakları, pillerdir. Piller kimyasal enerjiyi doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren düzeneklerdir. Volta pili olarak ta bilinen ilk pil 1800 yılında Allesandro Volta tarafından geliştirildi. Bu pil, aralarında tuzlu su emdirilmiş mukavva levhalar bulunan gümüş-çinko levha çiftlerinin oluşturduğu bir sistemdir. En üstteki gümüş levha ile en alttaki çinko levha iletken bir telle bağlandığında telden bir akım geçer. Fakat bu pil daha sonra Daniell tarafından yaygın olarak bilinen haline kavuşturuldu. b. Kuru Pil Kuru piller aslında kuru olmayan fakat akıp dökülmesi olanaksızlaştırılmış sıvı bir elektrolit içerirler. El fenerlerinde, pilli oyuncaklarda ve transistörlü el radyolarında kullanılan asitli piller (karbon-çinko pilleri ya da bilinen adı ile löklans pilleri); fotoğraf makinalarında ve elektrikli tıraş makinalarında kullanılan alkali (bazik elektrolitli) piller ve işitme aygıtlarında ve flaşlarda kullanılan cıvalı piller kuru pillere örnektir.