Konu anlatımı
Bir anahtarı açtığında lambanın hemen yanması, devredeki yüklerin aynı anda harekete geçmesindendir. Bu alt başlıkta elektrik akımını, akımın yönünü, potansiyel farkını ve farklı maddelerde akımı hangi parçacıkların taşıdığını göreceksin.
Akım ve birimi
Elektrik yüklerinin bir yönde topluca hareketine elektrik akımı denir. Akımın şiddeti, iletkenin bir kesitinden birim zamanda geçen yük miktarıdır: I = q/t. Birimi amperdir; 1 A, iletkenin kesitinden her saniye 1 C yük geçmesidir. Akım ampermetreyle ölçülür. Devrede üretecin dışında akımın yönü + kutuptan − kutba doğru kabul edilir; metallerde hareket eden elektronlar ise bunun tersi yönde ilerler.
Potansiyel farkı
Yüklerin bir devrede sürekli hareket edebilmesi için devrenin iki ucu arasında potansiyel farkı (gerilim) bulunmalıdır. Pil, akü ya da jeneratör gibi üreteçler bu farkı oluşturur. Su devresi benzetmesinde pompa üretece, borulardaki su akışı elektrik akımına, dar bir boru dirence benzer: pompa çalışmazsa su akmaz, gerilim yoksa akım olmaz. Gerilimin birimi volttur ve voltmetreyle ölçülür.
Maddelerde iletim
Katı metallerde akımı serbest elektronlar taşır. Tuz, asit ya da baz çözünmüş sıvılarda (elektrolitlerde) akımı pozitif ve negatif iyonlar taşır; arı su ise çok az iletkendir. Gazlar normalde yalıtkandır, ama yüksek gerilimle iyonlaşan gazda iyonlar ve elektronlar akımı taşır: floresan ve neon lambalar ile şimşek buna örnektir. Maddenin dördüncü hâli olan plazmada serbest elektronlar ve iyonlar bol olduğu için plazma çok iyi iletkendir.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Bir iletkenin kesitinden 2 s'de 6 C yük geçiyor. Akım şiddeti nedir? Akım değişmezse 5 dakikada kesitten kaç coulomb yük geçer?
Çözüm. Akım I = q/t = 6/2 = 3 A'dir. 5 dakika 300 s olduğundan geçen yük q = I·t = 3·300 = 900 C olur. Akım şiddeti saniyede geçen yük miktarını gösterir; 3 A, her saniye 3 C yük geçmesi demektir.
Örnek 2. Bakır tel, tuzlu su, arı su, cam ve yanan bir neon lambanın içindeki gaz için hangileri iletkendir? İletkenlerde akımı hangi parçacıklar taşır?
Çözüm. Bakır tel bir metaldir; akımı serbest elektronlar taşır. Tuzlu suda tuzun ayrıştığı pozitif ve negatif iyonlar akımı taşır. Arı su çok az iyon içerdiği için çok zayıf iletkendir; cam ise yalıtkandır. Yanan neon lambadaki gaz iyonlaşmıştır; akımı iyonlar ve serbest elektronlar taşır.
Sık yapılan hatalar
- Akımın yönünü elektronların hareket yönü sanmak; akımın yönü elektronların hareketinin tersidir.
- Arı suyun iyi bir iletken olduğunu düşünmek; suyu iletken yapan, içinde çözünmüş iyonlardır.
- Gazların hiçbir koşulda akım iletmediğini sanmak; iyonlaşmış gaz iletkendir.
- I = q/t; 1 A = 1 C/s.
- Metallerde elektronlar, elektrolitlerde iyonlar, iyonlaşmış gaz ve plazmada iyonlar ve elektronlar akımı taşır.
- Akım için gerilim gerekir; gerilimi üreteç sağlar.