Transcript 4.Bölüm

Elektrik nedir?
İki cismin birbirine sürtünmesiyle, sıkıştırma gibi herhangi bir
mekanik etki sırasında veya ısının bazı kristallere olan tesiri sebebiyle
meydana gelen ve tesirini, çekme, itme, mekanik, kimyasal veya ısı
olayları şeklinde gösteren bir enerji çeşididir.
İnsanlar elektriği yüzyıllar önce kehribarın, mesela, kumaşa
sürtünmesinden sonra toz ve kıl gibi hafif cisimleri kendisine çekmesi
olayı ile tanımışlardır. Bu deneyi ilk yapan Yunanlı filozof ve bilgin Thales
(M.Ö. 640-546) bu olayın sadece kehribarla ilgili olduğunu sanmış ve
elektron (Yunanca kehribar) adını kullanmıştır.
Sürtme ile meydana gelen statik (durgun) elektrikten başka akan
elektriğin bulunuşu İtalyan bilgini A. Volta’nın yaptığı deneylerle başlar.
Bu bilgin ilk elektrik pilini ve bundan da ilk elektrik akımını elde etmeyi
başarabildi.
Elektrik akımı şiddetinin birimi Amperdir. 1 Amper, saniyede
yaklaşık 1018 elektron akışına eşdeğer bir büyüklüktür.
KİLOWATT – SAAT
Kilowatt saat, (sembolü: kW·h, kW h), 1000 watt saat veya
3.6 megajoule'e eşdeğer bir enerji birimidir.
Watt saatteki enerji = watt birimi olarak gücün saat cinsinden
zaman ile çarpımıdır.
Kilowatt saat elektrik enerisini faturalamada kullanıldığından
yaygın olarak bilinir.
Uluslararası Birimler Sisteminde (SI), enerjinin standart birimi joule
(J)'dir. Bu da bir watt saniye'ye eşittir.
Tersine söylersek bir watt 1 J/s'ye eşittir. Bir kilowatt saat da
3.6 megajoule'e eşittir. Bu, yapılan iş sonucunda enerjiye dönüşen
miktarıdır. Yani bin watt'ın bir saate bölümüdür.
Örnekler
1000 wattlık (1 kilowattlık) bir ısıtıcı bir saat çalıştırılırsa bir kilowatt saatlık enerji
tüketir (Bu da 3.600 kilojoules'dur.)
Bir saatliğine 60 wattlık bir ampul kullanılırsa 0,06 kilowatt saatlık elektrik harcanır.
60 wattlık ampulü bin saat boyunca çalıştırırsak 60 kilowatt saat elektrik harcanır.
Eğer 100 wattlık bir ampul günde bir saat süreyle, bir ay boyunca çalıştırılırsa
kullanılan enerji 100 W × 30 h = 3,000 W·h = 3 kW·h olur. Bu da 10,8 milyon joule'dur.
Dönüşümler
Sol sütundaki ölçülen bir miktarı üst satırdaki bir birime dönüştürmek için, satır ve
sütunun kesiştiği hücredeki faktörle çarpın.
joule
watt saat
elektronvolt
kalori
1 J = 1 kg·m2 s−2 =
1
2,778 × 10−4
6,241 × 1018
0,239
1 W·h =
3600
1
2,247 × 1022
859,8
1 eV =
1,602 × 10−19
4,45 × 10−23
1
3,827 × 10−20
1 cal =
4,1868
1,163 × 10−3
2,613 × 1019
1
Watt saat çarpımları ve faturalama birimleri
Kilowatt saat, elektrik dağıtım sağlayıcıları tarafından,
faturalama amacıyla, yaygın olarak kullanılır. Bir meskendeki normal bir
müşterinin aylık enerji tüketimi birkaç yüz ile birkaç bin kilowatt saat
arasında değişir. Megawatt saat, gigawatt saat ve terawatt saat daha
çok sanayi, fabrika müşterileri için ve elektrik santrallerinde kullanılır.
AMPER SAAT
Bir amper-saat veya amp-saat (sembolü Ah , A·h, A h),
elektriksel yükün bir birimidir ve miliamper-saat (mAh) ve miliamper
saniye (mAs) gibi alt birimleriyle kullanılır. Bir amper-saat 3.600
coulomb (amper-saniye)ye eşittir ve bir amperlik sabit akımla bir saat
boyunca taşınan elektriksel yüktür. Amper-saat, elektrokaplama ve pil
gibi elektrokimyasal sistem ölçümlerinde sıklıkla kullanılır. Yaygın
kullanılan miliamper-saat (mAh veya mA·h), amper-saatin binde biridir
(örn; 3,6 coulomb).
WATT
Watt, SI 'de, uluslararası standart güç birimidir. Buhar makinesi
mucidi James Watt'a (1736-1819) izafeten SI birim sisteminde güç
birimi olarak kabul edilmiştir. Enerji dönüşümü oranını ölçen birimdir.
Joule / saniye olarak tanımlanır. Kısaca W harfiyle gösterilir.
Tanımlama
Klasik mekanik'te, bir cismin hızı sabit tutulduğunda bir
metre/saniyedeki bir newtonluk kuvvet bir watt eder
Elektromanyetizm'de, bir voltluk (V) elektriksel potansiyel farkta
bir amperlik (A) akım aktığında yapılan iş bir watt eder
Örnekler
Bir kişi 100 kilogramlık bir kütleyi 3 metrelik merdivene 5 saniyede çıkartırsa yaptığı iş
yaklaşık 3.000 (j=Nm) olur. (Not: g:yerçekimi ivmesi yaklaşık 10 m/sn2 dir. Dolayısıyla cismin
ağırlığı 100 kg x 10 m/sn2 = 1.000N dur. Ve, iş (joule) = kuvvet(Newton) x yol(metre) dur.)
Güç ise bu işin ne kadar hızlı yapılması ile ilgilenir. Yani güç fazla ise aynı iş çabuk biter.
Az ise geç biter.
Güç = iş / zaman dır. Örneğimizde, 3.000 Nm lik iş 5 sn de yapıldığına göre Güç (Watt)
= 3000/5 (Nm/sn)= 600 Watt olarak bulunur.
Orta hacimli bir otomobil motoru 50-100 kW (kilowatt)lıktır. Sabit hızla giderken
bunun yarısı kadar güç üretir. Daha büyük veya daha başarımlı (performanslı) araçların daha
güçlü motorları vardır.
Normal bir ev ampulu 25 ile 100 watt arasında güce sahiptir. Floresan lambalar benzer
miktarda ışık üretmek için normal olarak 5 ile 30 watt tüketirken benzer LED lambalar yaklaşık
0,5 ile 6 watt arasında güç kullanır.
Normal bir hidroelektrik santrali 200-300 MW (megawatt) üretir.
Çarpanları
Katı
100
101
102
103
106
109
1012
1015
1018
1021
1024
Adı
watt
dekawatt
hectowatt
kilowatt
megawatt
gigawatt
terawatt
petawatt
egzawatt
zettawatt
yottawatt
Sembol
W
da W
hW
kW
MW
GW
TW
PW
EW
ZW
YW
Katı
Adı
Sembol
10–1
10–2
10–3
10–6
10–9
10–12
10–15
10–18
10–21
10–24
desiwatt
santiwatt
miliwatt
mikrowatt
nanowatt
pikowatt
femtowatt
attowatt
zeptowatt
yoktowatt
dW
cW
mW
µW
nW
pW
fW
aW
zW
yW
Watt, watt saat ve watt / saat arasındaki karışıklıklar
Güç ve enerji, sıklıkla karıştırılır. Güç, birim zaman başına
üretilen ve tüketilen enerjidir.
Örneğin, 100 W değerinde bir ampul bir saatliğine
yakıldığında, kullanılan enerji 100 watt saat (W·h), 0.1 kilowatt saat
veya 360 kJ olur. Aynı miktardaki enerji 40 wattlık bir lambayı 2,5 saat
yakarken 50 wattlık lambayı 2 saat yakar. Güç istasyonu watt’ın üst
katları ile ifade edilir. Fakat yıllık enerji satışı kilowatt saat, megawatt
saat gibi watt saatin katlarıyla ifade edilir. Bir kilowatt saatlık enerji
miktarı, sabit gücün 1 saat boyunca ürettiği enerjiye veya 3,6 MJ'e
eşittir.
Watt / saat terimleri çoğunlukla yanlış kullanılıyor. Watt / saat
tam anlamıyla gücün saatteki değişimidir. Watt / saat (W/h), elektrik
santralinin hareketini arttırmak için kullanılabilir. Örneğin; bir elektrik
santrali, 15 dakika içinde 0 MW'tan 1 MW'a ulaşırsa, 4 MW/h'lik bir
artırıma sahip demektir. Hidroelektrik santraller çok yüksek artırım
değerine sahiptir.
AC AKIM
Alternatif akım (AA ve AC İngilizce: Alternating current),
genliği ve yönü periyodik olarak değişen elektriksel akımdır. En bilinen
AC dalga biçimi sinüs dalgasıdır. Yine de farklı uygulamalarda üçgen ve
kare dalga gibi değişik dalga biçimleri de kullanılmaktadır. Bütün
dalgalar birbirlerine elektronik devreler aracılığı ile çevrilebilirler.
Devrede kondansatör, diyotlar, röle ler ile bu çevrim yapılabilir.
AA güç genellikle sanayi ve konutlarda kullanılır. Günümüzde
havadan ve kablo üzerinden taşınan, ses ve radyo dalgalarının
karışmama sebebi de alternatif akımın farklı sinüzoidal yapılarda
olmasıdır.
AC güç frekansları
Elektriğin frekansı ülkelere göre değişiklik gösterebilir. En çok kullanılan frekanslar 50 ve
60 hertzdir. Askeri alanlarda, denizaltılarda, tekstil endüstrisinde, bazı merkez bilgisayarlarda, uçaklarda
ve uzay araçlarında 400 hertz kullanılmaktadır. Aşağıdaki tabloda ülkelere göre frekans ve gerilim
değerleri bulunmaktadır.
Ülkelere göre AC gerilim ve frekans listesi
Ülke
Fiş
Gerilim Frekans
tipleri
Açıklamalar
Afganistan
C, D, F
240 V
50 Hz Gerilim 160 ile 280 V arasında değişkenlik gösterebilir.
Arnavutluk
Cezayir
Amerika
Türkiye
Türkmenistan
Uganda
Ukrayna
Birleşik Arap Emirlikleri
C, F
C, F
A, B, F, I
C, F
B, F
G
C, F
C, D, G
220 V
230 V
120 V
220 V
220 V
240 V
220 V
220 V
50 Hz
50 Hz
60 Hz
50 Hz
50 Hz
50 Hz
50 Hz
50 Hz
120 V
60 Hz
Amerika Birleşik Devletleri A, B
DC AKIM
Doğru akım (DA, DC ya da sürekli akım) elektrik yüklerinin
yüksek potansiyelden alçak olana doğru sabit olarak akmasıdır. Tipik
olarak kablo gibi bir iletkende, ya da yarıiletkenler ve yalıtkanlardan
akabilir. Doğru akımda, elektrik yüklerinin aynı yönde akışı, doğru akımı
alternatif akımdan ayırır.