Anahtar Farkı – Akım ve Gerilim
Bir elektrik alanında, elektrik yükleri üzerlerine etkiyen bir kuvvetten etkilenir; bu nedenle, elektrik alanındaki bir noktadan başka bir noktaya hareket etmek için yüklü bir parçacık üzerinde iş yapılmalıdır. Bu iş, bu iki nokta arasındaki elektrik potansiyel farkı olarak tanımlanır. Elektrik potansiyel farkı, iki nokta arasındaki Gerilim olarak da adlandırılır. Potansiyel farkın etkisi altındaki elektrik yüklerinin hareketi veya akışı, elektrik akımı olarak bilinir. Akım ve voltaj arasındaki temel fark, bir akımın her zaman bir elektrik alanı altında elektrik yüklerinin hareketini içermesi, ancak voltajın bir yük akışı içermemesidir. Yalnızca dengesiz bir yükün varlığı nedeniyle bir voltaj oluşur.
Gerilim nedir?
Bir atomun proton ve elektron sayısı aynı olduğundan, evrendeki tüm kararlı maddeler elektriksel olarak dengelidir. Bununla birlikte, pozitif veya negatif yüklü parçacıklar, dış fiziksel ve kimyasal etkilerden dolayı protonlardan daha fazla veya daha az elektrona sahip olabilir. Benzer yüklerin bir araya gelmesi durumunda, etrafındaki her noktaya elektrik potansiyeli veya voltaj veren bir elektrik alanı ortaya çıkar. Gerilim, elektrikte en temel özellik olarak ele alınabilir. Bir voltmetre kullanılarak volt (V) cinsinden ölçülür.
Bir noktadaki elektrik potansiyeli her zaman iki nokta arasındaki fark olarak kabul edilir veya belirli bir noktada voltaj, potansiyelin sıfır olduğu sonsuzluğa göre değerlendirilir. Elektrik devresi açısından dünya sıfır potansiyelli bir nokta olarak kabul edilir; dolayısıyla devre üzerindeki her noktadaki voltaj toprağa (veya toprağa) göre ölçülür.
Birçok doğal veya zorlamalı olayın sonucu olarak bir voltaj üretilebilir. Yıldırım, doğal oluşumdan kaynaklanan gerilime bir örnektir; Sürtünme nedeniyle bir bulutta yüz milyonlarca voltaj oluşur. Çok küçük bir ölçekte, bir pil, kimyasal bir reaksiyonla, pozitif (Anot) ve negatif (Katot) terminallerinde yüklü iyonları biriktirerek bir voltaj üretir. Güneş panellerinde yer alan fotovoltaik hücreler, güneş ışığını emen yarı iletken malzemeden elektron salımı sonucu bir voltaj üretir. Benzer bir etki, ortamdaki ışık seviyesini algılamak için kameralarda kullanılan fotodiyotlarda görülebilir.
Akım Nedir?
Akım, deniz suyu veya atmosferik hava gibi bir şeyin akışıdır. Elektrik bağlamında, elektrik yüklerinin akışı, en yaygın olarak bir iletkenden geçen elektron akışı, elektrik akımı olarak bilinir. Akım amper (A) cinsinden bir ampermetre ile ölçülür. Amper saniye başına coulomb olarak tanımlanır ve akımın aktığı iki nokta arasındaki voltaj farkıyla orantılıdır.
Şekil 01: Basit Bir Elektrik Devresi
Şekil 01'de gösterildiği gibi, akım saf bir direnç R'den geçerken, voltaj-akım oranı R'ye eşittir. Bu, Ohm Yasasında şu şekilde verilmiştir:
V=I x R
İndüktör olarak da bilinen bir bobin boyunca voltaj dV değişiyorsa, bobinden geçen dI akımı şuna göre değişir:
dI=1/L∫dV dt
Burada, L bobinin endüktansıdır. Bu, bobin üzerindeki voltaj değişimine dirençli olduğu ve bir karşı voltaj ürettiği için olur.
Bir kapasitör durumunda, üzerindeki akımın değişimi dI aşağıdaki gibidir:
dI=C (dV/dt)
Burada, C kapasitanstır. Bunun nedeni, kapasitörün voltaj değişimine göre boşalması ve şarj edilmesidir.
Şekil 02: Fleming'in Sağ Kuralı
Bir iletken bir manyetik alan boyunca hareket ederken, Fleming'in sağ kuralına göre iletken boyunca bir akım ve ardından bir voltaj üretilir.
Bu, bir dizi iletkenin bir manyetik alan boyunca hızla döndüğü elektrik jeneratörünün temelidir. Bir önceki bölümde açıklandığı gibi, şarj birikimi aküde voltaj oluşturur. Bir tel iki terminali birbirine bağladığında, tel boyunca bir akım akmaya başlar, yani terminaller arasındaki voltaj farkından dolayı teldeki elektronlar hareket eder. Telin direnci ne kadar büyük olursa, akım o kadar büyük olur ve pil o kadar hızlı boşalır. Benzer şekilde, daha yüksek güç tüketen bir yük, kaynaktan daha yüksek bir akım çeker. Örneğin, 230V'luk bir kaynağa bağlı 100W'lık bir lambanın çektiği akım şu şekilde hesaplanabilir:
P=V ×I
I=100W ÷230 V
I=0,434 A
Burada, güç daha yüksek olduğunda, tüketen akım da yüksek olacaktır.
Gerilim ve Akım arasındaki fark nedir?
Voltaj ve Akım |
|
| Gerilim, bir elektrik alanındaki iki nokta arasındaki elektriksel potansiyel enerji farkı olarak tanımlanır. | Akım, bir elektrik alanındaki potansiyel enerji farkı altında elektrik yüklerinin hareketi olarak tanımlanır. |
| Olay | |
| Elektrik yüklerinin varlığı nedeniyle voltaj çıkıyor. | Akım, yüklerin hareketi ile üretilir. Statik elektrik yüklerinde akım yoktur. |
| Bağımlılık | |
| Gerilim, akım üretmeden de var olabilir; örneğin, pillerde. | Akım her zaman voltaja bağlıdır çünkü potansiyel bir fark olmadan bir şarj akışı gerçekleşemez. |
| Ölçüm | |
| Voltaj Volt cinsinden ölçülür. Her zaman başka bir noktaya, en azından nötr dünyaya göre ölçülür. Bu nedenle, ölçüm terminallerini yerleştirmek için bir devre kırılmadığından voltaj ölçümü kolaydır. | Akım Amper cinsinden ölçülür ve bir iletken üzerinden ölçülür. Ölçme terminallerini yerleştirmek için iletkenin kırılması gerektiğinden veya karmaşık sıkma ampermetrelerinin kullanılması gerektiğinden, akımı ölçmek daha zordur. |
Özet – Gerilim ve Akım
Bir elektrik alanında, herhangi iki nokta arasındaki potansiyel farka voltaj farkı denir. Akım üretmek için her zaman bir voltaj farkı olmalıdır. Fotosel veya pil gibi bir voltaj kaynağında, terminallerde biriken yüklerden dolayı bir voltaj oluşur. Bu terminaller bir tel ile bağlanırsa, terminaller arasındaki voltaj farkından dolayı bir akım akmaya başlar. Ohm Yasasına göre, bir iletkendeki akım, voltajla orantılı olarak değişir. Akım ve voltaj dirençle birbirine bağlı olmasına rağmen, akım voltaj olmadan var olamaz. Akım ve voltaj arasındaki fark budur.
