Elektrik Akımı Nedir?

Elektrik akımı hareket halindeki elektrik yüküdür. Bir zemin arasında statik elektriğin ani boşalması şeklinde gerçekleşebilir. Daha yaygın olarak, elektrik akımı söz konusu olduğunda, jeneratörlerden, pillerden, güneş pillerinden veya yakıt hücrelerinden daha fazlasını kontrol eden elektriğe denilmektedir.

Çoğu elektrik yükü bir atom içinde elektronlar ve protonlar tarafından taşınır. Protonlar pozitif yüklüdür, elektronlar negatif yüke sahiptir. Bununla birlikte, protonlar çoğunlukla atom çekirdeği içinde hareketsizdir, bu yüzden bir yerden bir başka yere yük taşıma işi elektronlar tarafından gerçekleştirilir. Metal gibi iletken bir malzemedeki elektronlar, en yüksek elektron yörüngeleri olan iletim bantları boyunca bir atomdan diğerine hareket etmekte özgürdürler yani kolayca hareket edebilirler.

Elektrik akımını bir borudaki su akışıyla karşılaştırmak biraz zor olsa da, anlaşılması için bunu örnek verebiliriz. Bir fizik profesörü, bir teldeki elektron akışını bir borudaki su akışı olarak düşünebileceğimizi söylüyor. Bu durumda boru daima su ile doludur. Bir ucundaki valfi kapatırsak, su geçişi engellenmiş olacaktır.

Bir sitedeki habere göre, teldeki bir elektronun gerçek hızı saniyede birkaç milyon metre kadardır, ancak telin altından geçmemektedir. Rastgele etrafına dağılır ve sadece birkaç milimetre saniyede ilerleme yapar. Buna elektronun sürüklenme hızı denir. Bununla birlikte, elektronlar, düğmeyi çevirdikten sonra elektronların telin diğer ucundan dışarı itilmesine başlayınca sinyalin iletim hızı yaklaşık olarak saniyede 300 milyon metre (saniyede 186.000 mil) olan ışık hızındadır. Akımın yönü saniyede 50 veya 60 kez değiştirdiği alternatif akım durumunda, elektronların çoğu telden asla çıkmaz.

Yük dengesizlikleri çeşitli şekillerde oluşturulabilir. Bilinen ilk yol, bir kehribar parçasını hayvan kürkü ile ovmak gibi, iki farklı malzemeyi birbirine sürterek statik bir şarj oluşturmaktır. Sonrasında Kehribarın daha az enerjili veya gövdeli bir cisme dokundurarak bir akım oluşturulabilir. Bununla birlikte, bu akım çok yüksek voltaja, çok düşük amper değerine sahiptir ve bir saniyede gerçekleşir.

Doğru akım

Bir şarj dengesizliği yaratmanın ikinci yolu ise , 1800’de İtalyan fizikçisi Alessandro Volta tarafından elektromotor kuvveti için birim olan ve volt (V) olarak adlandırılan elektrokimyasal bataryadır . “Voltaik kazık“, tuzlu suyla ıslatılmış bez tabakaları ile ayrılmış, değişen çinko ve bakır tabaklardan oluşan bir istiften oluşuyordu ve sabit bir doğru akım kaynağı üretiyordu. O ve diğerleri, önümüzdeki on yıllar boyunca icadını geliştirdiler ve rafine ettiler. Ulusal Amerikan Tarihi Müzesi’ne göre , “piller pek çok bilim adamının ve mucitin ilgisini çekti ve 1840’larda Joseph Henry’nin elektromıknatısları ve Samuel Morse’nin telgrafı gibi yeni elektrikli cihazlar için bilgi kaynağı olmuştur” dedi.

Diğer DC kaynakları , oksijeni ve hidrojeni suya birleştiren ve süreçte elektrik enerjisi üreten yakıt hücrelerini içerir . Oksijen ve hidrojen, saf gazlar veya hava ve alkol gibi kimyasal bir yakıtla sağlanabilir. DC akımın bir başka kaynağı da fotovoltaik veya güneş pilidir . Bu cihazlarda, güneş ışığından fotonik enerji elektronlar tarafından emilir ve elektrik enerjisine dönüştürülür.

Alternatif akım

Kullandığımız elektriğin büyük kısmı elektrik şebekesinden alternatif akım (AC) şeklinde gelir. Alternatif akım, Faraday’ın İndüksiyon Yasası üzerinde çalışan elektrik jeneratörleri tarafından üretilir ki bu değişen bir manyetik alan bir iletken içinde bir elektrik akımı oluşturabilir. Jeneratörler dönerken manyetik alanlardan geçen dönen tel bobinlerine sahiptirler. Bobinler döndükçe, manyetik alana göre açılıp kapanırlar ve her yarım dönüşte yön değiştiren bir elektrik akımı üretirler. Akım, her saniyede 60 kez veya bazı ülkelerde 60 Hz (Hz) (50 Hz’de) komple bir ileri ve geri çevrimden geçmektedir. Jeneratörler, kömür, doğalgaz, yağ veya nükleer reaktör ile ısıtılan buhar türbinleri ile güçlendirilebilirler. Hidroelektrik barajlarda rüzgar türbinleri veya su türbinleri ile güçlendirilebilirler.

Jeneratörden akım, bir dizi transformatöre gider ve burada iletim için daha yüksek gerilime maruz kalır. Bunun nedeni, tellerin çapının, aşırı ısınma ve enerji kaybı olmadan taşıyabileceği akım miktarını veya amper değerini belirlemesidir, ancak voltaj, hatların topraktan ne kadar iyi izole edildiği ile doğru orantılıdır. İlginç olan şu ki, akım sadece bir telle taşınır, iki kabloyla taşınmaz. Doğru akımın iki yüzü pozitif ve negatif olarak belirtilir. Bununla birlikte, AC polaritesi saniyede 60 kez değiştiğinden, alternatif akımın iki tarafı sıcak ve zemin olarak tanımlanır.

Güç, gerilim zamanlarının amperiyete eşit olduğundan, daha yüksek voltaj kullanarak hattan aynı amperde daha fazla güç gönderebilirsiniz. Ardından, yüksek voltaj, bir trafo şebekesi vasıtasıyla evinizin yakınındaki trafoya ulaşıncaya kadar dağıtıldığı için kademeli olarak voltaj 230 V olarak evlerimize kadar gelir. (Birleşik Devletlerde duvar prizleri ve ışıklar 110 V’de çalışır, Avrupa’da 230 V’da çalışır.)