DEVRENİN AÇILMIŞ BİÇİMİ
 
                     (1,2,3,4,5 numaralarıyla gösterilenler özdeş lambalardır) 
                                               

1-) A grubundaki 1 ve 2 nolu lambalar ile C grubundaki 3 ve 4 nolu lambalar kendi aralarında seri bağlıdır.

2-)A grubu B grubuna seri bağlıdır.

3-)B grubunun içindeki C grubu , D grubuna paralel bağlıdır



DENEYİN ADI:Seri ve paralel bağlı lambalardan oluşan devre
DENEYİN AMACI:Seri ve paralel bağlı lambalar arasındaki parlaklık
farklarını gözlemlemek.
ARAÇ ve GEREÇLER:5adet özdeş lamba,transformatör,sigorta anah-
tar.

NOT:Bu devreyi,şehir ceryanı kullanarak yaptığımız için transformatörle akımı düşürdük ve transformatörde meydana gelebilecek bir aksaklık ihtimaline karşın bir sigorta kullandık
                 
DENEYİN YAPILIŞI
Fişi prize takarız.Transformatöre kadar gelen elektrik,şehir ceryanıdır.
Fakat transformatörün primerindeki sarım sayısı,sekonderinkinden fazla
olduğu için,bu transformatör ''alçaltan transformatör'' dür ve devre için
kullanılması gereken akımı azaltır.Böylece 220 voltluk şehir ceryanı devre için kullanılabilecek pozisyona gelir                         
 
Anahtarı açıp akımın geçmesine izin verirsek,akım L noktasında A ve B akımları olmak üzere ikiye ayrılır.3 ve 4 nolu lambalar birbirine seri olduğu için A akımının geçtiği yerdeki eşdeğer direnç R+R=2R olur.B akımının geçtiği yerdeki eşdeğer direnç ise R olur.Burada:
A.2R=B.R olacağından,B=2A sonucuna ulaşırız.Yani B akımı A akımının 2 katıdır.Bu yüzden,üzerinden B akımı geçen 5 nolu lamba,üzerlerinden A akımı geçen 3 ve 4 nolu lambalara göre daha fazla yanar.Daha parlaktır.Yukarıdaki denkleme göre A ve B akımlarını aynı cinsten alabiliriz.B=2A.Buna göre 5 nolu lambadan 2A,3 ve 4 nolu lambalardan A akımı geçer.Buradaki A ve B akımları K noktasında tekrar birleşirler.Toplam akım A+B olur.B nin 2A olduğunu zaten biliyorduk.Böylece denklemimizde B yerine 2A yazarız ve toplam akımın A+B=3A olduğunu görürüz.Devremizde 1 ve 2 nolu lambalar seri bağlı olduğundan üzerlerinden eşit akım (3A akımı) geçer.
           Böylece 3ve 4 nolu lambalardan A;5 nolu lambadan 2A ve 1ve 2 nolu lambalardan da 3A akımı geçer.
           Sonuç olarak,tüm lambalar özdeş olduğu için,bu lambaların parlaklıkları,üzerlerinden geçen akım şiddetlerine göre belirlenir.
           Lambaların parlaklıklarını çoktan aza doğru sıralarsak sıralama şöyle olur:

 

ELEKTRİK
 ELEKTRİK DEVRESİ

Elektrik Devresi Nedir ?

Bir üretecin iki ucu iletken bir telle birleştirilip,düzeneğe bir lamba yerleştirilirse,üretecin negatif (-) kutbundan çıkan elektronlar pozitif   (+) kutba giderler. Kurulan bu düzeneğe bir elektrik devresi denir.
 
Elektrik Devresinin Elemanları

Üreteç : Bu elektrik devresinde elektrik akımının kaynağı olan piller,devredeki üreteçlerdir.
Anahtar : Devreye akım vermeye  ve akımı kesmeye yarar.
Lamba : Elektrik akımı sonucundan bize ısı ve ışık veren ampullerdir.

   Yapılan elektrik devresinde ampuller ve de piller seri bir şekilde bağlanmıştır.Seri bağlı devrelerde akımın gidebileceği sadece bir yol vardır.Bu akım üretecin kutupları arasındaki elektron akışı ile meydana gelir.

DEVRE, ELEKTRİK

   Bir elektrik donanımını oluşturan bağlantılar ve bileşenleri topluca belirten terim.  Elektrik devresi elektrik akımına (elektrik yüklü akışına) yol sağlamak için biri birine bağlanmış bileşenlerden oluşur. Elektrik çoğu kez ışık, ses ya da ısı gibi farklı bir enerji türü üretmekte kullanılır. 

DEVRENİN BÖLÜMLERİ

   Elektrik devrelerinin çoğunda dört ana bölüm vardır; (1) kimyasal pil, üreteç ya da güneş pili gibi bir elektrik enerjisi kaynağı; (2) lamba, motor  ya da hoparlör gibi bir yük (yada çıktı aygıtı); (3) elektrik enerjisi kaynaktan yüke taşımak için bakır yada alüminyum tel gibi iletkenler ;(4) enerjinin yüke akışını denetlemek için röle,anahtar ya da termostat gibi denetim aygıtı.
                               
Basit bir elektrik devresi,elektriksel bileşenlerin çizimlerini kapsayan resimsel bir şekille (A) ya da elektrikçilerin belirli bileşenleri tanımlamakta kullandıkları bağlantılı standart simgelerden oluşan bir çizimle (B) gösterilebilir.

         Gerek DA (yönü değişmeyen doğru akım),gerek AA (yönü periyodik olarak terselen dalgalı akım yada alternatif akım) olabilen kaynak, devreye bir elektromotor kuvvet (emk) uygular. Bu  emk ,volt(V) olarak ölçülür ve basınca benzer; belli bir devreden geçecek  (amper olarak ölçülen ) akım miktarını belirler. Dünyanın çeşitli ülkelerinde kullanılan normal voltajlar genellikle, 50 - 60 hertz frekansta 110 ya da 220 V’ dur.
   Devreler,seri,paralel,seri-paralel ve karmaşık olarak dört genel tipe ayrılabilir. Bunların tümü DA, ya da AA bir kaynaktan beslenebilir.

Yılbaşı ağacı ampulleri gibi seri bağlanmış bir doğru akım devresinde, bütün dirençler ya da ışıklar (ampuller) ardışık olarak bağlanır .Her ışıkta oluşan voltaj düşmesi, elektrik akışına gösterdiği dirence bağlıdır. Aynı akım bütün ışıklardan geçtiği için, ışıklardan biri sönerse, öbür ışıklara akım geçişi kesilir

DOĞRU AKIM DEVRELERİ
Seri devre: Seri devrede akımın gidebileceği yalnızca bir yol vardır;akım kaynağın bir ucundan çıkar,yükten (çıktıdan) geçerek kaynağın öbür ucuna döner. Metal iletkenli bir devrede bu akım kaynağın negatif kutbundan pozitif kutbuna doğru çok yavaş elektron akışından oluşur. Bazı yarı iletkenli aygıtlarda örneğin transistörlerde ve yarı iletken diotlarda artı yüklerde karşıt yönde hareket eder. Bu “geleneksel” diye adlandırılan ve artıda eksiye doğru aktığı varsayılan akımla çakışır.
   En basit doğru akım devrelerinden biri olan el feneri seri devreye örnek verilebilir. Böyle bir anlatmak için devre bileşenlerinin fiziksel görünüşlerini benzer çizimlerin yer aldığı resimsel bir şekil kullanılabilir. Elektrikçilerin ve teknisyenlerin yeğledikleri bir yöntemde bağlantılı simgelerden oluşan bir çizim kullanmaktır;böyle bir çizimde, her simge, bir elektriksel bileşeni temsil eder.
   El fenerinde elektrik kaynağı, her birinin emk’sı 1,5 Volt olan ve devreye 3 Volt sağlayan seri bağlanmış iki kuru pildir.3 Voltluk bir ampul devrenin çıktısını oluşturur ve kaynak ile çıktı (yük) arasına sürgülü bir anahtar bağlanır. Bu durumda içine kuru pillerin konulduğu tüp biçimindeki metal gövde iletim yolunu oluşturur. Anahtar açıkken,akım geçmediği için ampul yanmaz. Ancak anahtar kapalı iken devre tamamlanır ve devreden akım geçerek ampulü yakar. Akım ampulün flamanını ısıtarak akkor haline getirir;bu durumda ampul ısının yanı sıra ışıkta yayar.
   Böyle bir devreden geçen akım,ampulle seri bağlanmış bir ampermetre ile ölçülürse kızgın flamanın direnci om yasası ile hesaplanabilir. Bu yasa doğru akım elektrik devresindeki üç nicelik arasında bağıntı kuran bir denklemdir. Bu denklemde voltaj(gerilim) V ile,akım şiddeti I ile direnç R ile gösterilirse buna göre Om yasası birbiri ile eş değerli olan 3 biçimde yazılabilir:
   
V=I*R           R=V/I         I=V/R   
   
        Örneğin el fenerinin 3Vluk kaynakktan aldığı akım 0.1 A ise ampulün R direnci 30W olur. Voltaj iki pile bağlanmış bir voltmetre ile ölçülebilir. Ampulün direnci ampule bir ohmmetre bağlanarak anahtar açıkken ölçülebilir.Soğuk direnç denilen bu değer 30W mun çok altında bulunur. Çünkü flaman yüksek bir sıcaklığa ulaştığında direnç önemli ölçüde artar.
   Sık rastlanan bir başka seri devre örneğide yılbaşı ağaçlarını süslemede kullanılan küçük ampuller bağlanan ışık telidir. Böyle düzenlemenin sakıncası bir ampul sönerse elektriksel yolun kopması ve bütün ışıkların sönmesidir.Daha iyi bir düzenleme söndüğü zaman kısa devre oluşturan yani akıma direnci sıfır olan ampuller kullanılmasıdır. Bu ampullerden biri sönerse diğeri yanmayı sürdürür. Kirchhoff yasası nedeniyle kalan ampullerin tümünde daha çok voltaj vardır ve devreden daha çok akım geçer. Çünkü Kirchhoff yasasına göre tamamlanmış bir devredeki voltaj düşüşlerinin toplamı uygulanan emk ya eşit olmak zorundadır. Seri bağlanmış bir devreye Ohm yasası uygulandığında bütün seri dirençlerin toplam direnci R dir. Böyle bir devrede tüketilen toplam güç ampullerin her birinde harcanan ayrı ayrı güçlerin toplamıdır.

Paralel devre: Paralel bağlanmış bir devrenin ayırıcı özelliği,bütün çıktıların (ya da yüklerin) kaynakla aynı voltajda ve birbirinden bağımsız olarak çalışmasıdır. Yani çıktıların biri devreden çıkarılırsa öbürleri bundan etkilenmez. Otomobillerde kullanılan elektrik sistemi,DA Paralel devresine örnek verilebilir; bu sistemde akünün sağladığı 12 V’luk voltaj aynı anda ateşleme sistemine farlara park lambalarına radyoya ve klimaya elektrik enerjisi sağlar.
   Paralel bir sisteme başka bir yük (çıktı) eklenirse akım için yeni bir yol oluşturur. Ve bu nedenle kaynaktan gelen toplam akım artar. Bu Kirchhoff’un akım yasasının bir uygulamasıdır; söz konusu yasaya göre herhangi bir noktadan devreye giren akımların toplamı o noktadan çıkan akımların toplamına eşittir. Başka bir direnç Paralel bağlandığında paralel devrenin birleşik direnci belirgin biçimde azalır.  Seri devrede olduğu gibi paralel devrede de toplam güç ayrı ayrı güçlerin toplamından oluşur. 


   Otomobilin elektrik sistemi gibi doğru akımlı bir Paralel devrede, bütün rezistörler ya da yükler, parelel dallarla ortak bir güç kaynağına bağlanır. Her yük aynı voltajdadır; ama direncine bağlı olarak farklı miktarda akım çeker.

Seri-Paralel Devre: Seri-paralel devreler, bazı bileşenlerin birbirleriyle paralel bağlandığı, paralel birleşimlerinse başak bileşenlerle seri halde bulunduğu devreler olarak tanımlanabilir.  Kaynağa seri bağlanmış bir anahtar ve bir sigorta ya da devre kesici ile paralel bağlanmış bir çok bileşen böyle bir devre oluşturur. 
Karmaşık Devreler:  Yalnızca seri ya da sadece paralel bileşimlerden oluşan bölümlere ayrılabilen bir devreye “Karmaşık Devre” denir.  Bir direncin ölçülmesinde kullanılan Wheatstone köprüsü adındaki devre buna iyi bir örnektir.  Bu devre, temel olarak bir karenin dört kenarını oluşturan, birbirine bağlanmış dört rezistörden oluşur.  Çapraz köşelerin ikisine bir voltaj kaynağı öbür ikisine ise belli bir direnci olduğu bilinen bir galvanometre bağlanır.  Ancak köprü devresi dengede olduğunda galvanometreden hiç akım geçmediğinde devre seri paralel bileşimidir.  Toplam direnci bulmak amacıyla böyle bir devreyi çözümlemek için özel teknikler gereklidir. 
   Otomobilin ateşleme sisteminde ya da fotoğraf makinesinin fotoflaşında olduğu gibi doğru akım devrelerine indükleçler ve kondansatör bağlanabilir.  Böyle uygulamalarda önemli olan geçici tepkidir; çünkü doğru akım bakımından bir kondansatör (sürekli durum koşullarında) açık devre demektir ve bir indükleç içinden geçen akım değişken olmadıkça hiçbir etki göstermez.  Ama indüktans ve kapasitansın etkileri dalgalı akım devrelerinde çok daha önemlidir.  Çünkü dalgalı akımda voltaj ve akım sürekli değişmektedir.
            Bir üretecin iki ucu iletken bir telle birleştirilip,düzeneğe bir lamba yerleştirilirse,üretecin negatif (-) kutbundan çıkan elektronlar pozitif   (+) kutba giderler. Kurulan bu düzenek bir elektrik devresi denir.


                                    lamba


                                                 anahtar


                                 üreteç




Elektrik Devresinin Elemanları

Üreteç:Bu elektrik devresinde elektrik akımının kaynağı olan piller,devredeki üreteçlerdir.
Anahtar:Devreye akım vermeye  ve akımı kesmeye yarar.
Lamba:Elektrik akımı sonucundan bize ısı ve ışık veren ampullerdir.



   Yapılan elektrik devresinde ampuller ve de piller seri bir şekilde bağlanmıştır.Seri bağlı devrelerde akımın gidebileceği sadece bir yol vardır.Bu akım üretecin kutupları arasındaki elektron akışı ile meydana gelir.



İLETKEN, YARI İLETKEN, SÜPERİLETKEN  VE YALITKANLAR
 
İletken Yalıtkan Yarıiletken
Elektirigi geçiren maddelere iletken denir . Atomun en dış yörüngesinde 3 veya daha az valance elektrou bulundururlar. Metaller, Ametaller Alaşımlar ve sıvı ıletkenler vardır.
 
Yalıtkan elektriği iletmeyen maddelere denir. Atomun en dışında 5 veya daha fazla elektron bulunduran maddelerdir. Dogal , Yapay Plastik, Gaz, Sıvı gibi çeşitleri mevcuttur.
 
Yalıtkanlara göre daha iletken, iletkenlere göre daha yalıtkan maddelerdir . Germenyum Silisyum, Galyum Arsenur , İndiyum Fosför gibi çeşitler mevcuttur .


İletkenlik: Maddeye uygulanan E elektrik alanının, maddeyi aşıp geçen İ akım şiddetine oranına iletkenlik adı verilir ve   I / E   olarak yazılır. Bakırın iletkenliği  6x108   iken  Polietilen ‘in iletkenliği 10x10-12 dir. Yani bakır poliüretene göre 1020 defa daha fazla iletkendir.
 
İletkenlik bir maddenin ısı ve elektriği iletip iletmemesi olayıdır. Katı ve sıvılarda ayırt edici bir özelliktir. gazlarda ise değildir. Demir, bakır, grafit. lehim gibi maddeler elektriği iyi ilettiği halde; Elmas, hava, saf su,plastik gibi maddeler iyi iletmezler. Onun için iletkenlik katı ve sıvılarda ayırt edicidir.
 





Elektrik İletkenliği : Bir maddenin üzerinden geçen elektrik akımına karşılık, o maddenin elektrik akımına gösterdiği kolaylıktır. Yani maddeden elektrik akımı ne kadar kolay geçerse (direnci ne kadar az ise) o madde o kadar iyi iletkendir.
 
Suda moleküller halinde çözünen maddelerin sulu çözeltileri iletken değildir. Ancak buda iyonlaşan ileşiklerin sulu çözeltileri iletkendir. şekerli su iletken değildir ama tuzlu su iletkendir.
 
Maddelerde Elektrik İletkenliği:
1- Elektron hareketi ile olur. Buna birinci sınıf iletkenlik denir. Metallerde ve alaşımlarda görülür. Bu maddeler katı, sıvı ve gaz hallerin hepsinde iletkendirler.
2- İyonların hareketi (göçü) ile olur. Buna ikinci sınıf iletkenlik denir. Asit baz ve tuzların sulu çözeltilerinde görülür.
 

İletkenler :
Bir maddenin iletkenliğini belirleyen en önemli faktör, atomlarının son yörüngesindeki elektron sayısıdır. Bu son yörüngeye "Valans Yörünge" üzerinde bulunan elektronlara da "Valans Elektron" denir. Valans elektronlar atom çekirdeğine zayıf olarak bağlıdır. Valans yörüngesindeki elektron sayısı 4 'den büyük olan maddeler yalıtkan 4 'den küçük olan maddeler de iletkendir. Örneğin bakır atomunun son yörüngesinde sadece bir elektron bulunmaktadır. Bu da bakırın iletken olduğunu belirler. Bakırın iki ucuna bir eletrik enerjisi uygulandığında bakırdaki valans elektronlar güç kaynağının pozitif kutbuna doğru hareket eder. Bakır elektrik iletiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Sebebi ise maliyetinin düşük olması ve iyi bir iletken olmasıdır. En iyi iletken altın, daha sonra gümüştür. Fakat bunların maliyetinin yüksek olması nedeniyle elektrik iletiminde kullanılmamaktadır.
 

Yalıtkanlar :
Yalıtkan maddelerin atomlarının valans yörüngelerinde 8 elektron bulunur. Bu tür yörüngeler doymuş yörünge sınıfına girdiği için elektron alıp verme gibi bir istekleri yoktur. Bu sebeplede elektriği ilemezler. Yalıtkan maddeler iletken maddelerin yalıtımında kullanılır. Yalıtkan maddelere örnek olarak tahta, cam ve plastiği verebiliriz. İsterseniz bu örnekleri arttırabilirsiniz.
 
Yalıtkanlar, elektrik akımını iletmeyen maddelerdir. Yalıtkan maddeler bazı şartlarda iletken hale gelebilirler, örneğin çok yüksek potansiyel farkı yalıtkan bir maddeyi iletken  hale getirebilir. Yalıtkan madde atomlarının son yörünge  elektronları atom dışına çıkamaz,dolayısı ile moleküller arasında  dolaşamaz ve elektrik iletilmemiş olur.
 


Yarı İletkenler :
Aşağıdaki şekilde gördüğünüz gibi yarı iletkenlerin valans yörüngelerinde 4 elektron bulunmaktadır. Bu yüzden yarı iletkenler iletkenlerle yalıtkanlar arasında yer almaktadır. Elektronik elemanlarda en yaygın olarak kullanılan yarı iletkenler Germanyum ve Silisyumdur. Tüm yarı iletkenler son yörüngelerindeki atom sayısını 8 'e çıkarma çabasındadırlar. Bu nedenle saf bir germenyum maddesinde komşu atomlar son yörüngelerindeki elektronları Kovalent bağ ile birleştirerek ortak kullanırlar. Aşağıdaki şekilde Kovalent bağı görebilirsiniz. Atomlar arasındaki bu kovalent bağ germanyuma kristallik özelliği kazandırır. Silisyum maddeside özellik olarak germanyumla hemen hemen aynıdır. Fakat yarı iletkenli elektronik devre elemanlarında daha çok silisyum kullanılır. Silisyum ve Germanyum devre elemanı üretiminde saf olarak kullanılmaz. Bu maddelere katkı katılarak Pozitif ve Negatif maddeler elde edilir. Pozitif (+) maddelere "P tipi", Negatif (-) maddelerede "N tipi" maddeler denir.

 
 
 
 

N Tipi Yarı İletken :
Arsenik maddesinin atomlarının valans yörüngelerinde 5 adet elektron bulunur. Silisyum ile arsenik maddeleri birleştrildiğinde, arsenik ile silisyum atomlarının kurdukları kovalent bağdan arsenik atomunun 1 elektronu açıkta kalır. Aşağıdaki şekilde açıkta kalan elektronu görebilirsiniz. Bu sayede birleşimde milyonlarca elektron serbest kalmış olur. Bu da birleşime "Negatif Madde" özelliği kazandırır. N tipi madde bir gerilim kaynağına bağlandığında üzerindeki serbest elektronlar kaynağın negatif kutbundan itilip pozitif kutbundan çekilirler ne gerilim kaynağının negatif kutbundan pozitif kutbuna doğru bir elektron akışı başlar.


 
 
 

P Tipi Yarı İletken :
Bor maddesininde valans yörüngesinde 3 adet elektron bulunmaktadır. Silisyum maddesine bor maddesi enjekte edildiğinde atomların kurduğu kovalent bağlardan bir elektronluk eksiklik kalır. Bu eksikliğe "Oyuk" adı verilir. Bu elektron eksikliği, karışıma "Pozitif Madde" özelliği kazandırır. P tipi maddeye bir gerilim kaynağı bağlandığında kaynağın negatif kutbundaki elektronlar p tipi maddeki oyukları doldurarak kaynağın pozitif kutbuna doğru ilerlerler. Elektronlar pozitif kutba doğru ilerlerken oyuklarda elektronlerın ters yönünde hareket etmiş olurlar. Bu kaynağın pozitif kutbundan negatif kutbuna doğru bir oyuk hareketi sağlar.

 
 
 
Azınlık ve Çoğunluk Taşıyıcılar :
Silisyum ve germanyum maddeleri tamamiyle saf olarak elde edilememektedir. Yani maddenin içinde, son yörüngesinde 5 ve 3 elektron bulunduran atomlar mevcuttur. Bu da P tipi maddede elektron, N tipi maddede oyuk oluşmasına sebep olur. Fakat P tipi maddede istek dışı bulunan oyuk sayısı, istek dışı bulunan elektron sayısından fazladır. Aynı şekilde N tipi maddede de istek dışı bulunan elektron sayısı istek dışı bulunan oyuk sayısından fazladır. İşte bu fazla olan oyuk ve elektronlara "Çoğunluk Taşıyıcılar" az olan oyuk ve elektronlara da"Azınlık Taşıyıcılar" denir. Azınlık taşıyıcılar yarı iletkenli elektronik devre elemenlarında sızıntı akımına neden olur. İçeriğinde çok sayıda yarı iletkenli devre elemanı bulunduran entegrelerde fazladan gereksiz akım çekimine yol açar ve bu da elemanın ısınmasına, hatta zarar görmesine neden olur.
 

YARI İLETKEN madde, düşük sıcaklıklarda metallere göre elektriği  çok az ileten, yüksek sıcaklıklarda derecelerinde, yalıtkan maddelere  göre daha iletken olan maddelerdir. Elektronikte en çok kullanılan yarıiletken maddeler şunlardır.
•   Germanyum
•   Silisyum
•   Galyum Arsenür
•   İndiyum Fosfür
 
Burada bahsedilen ve elektronikte kullanılan yarıiletken ailesinin  elemanlarını yapmakta kullanılan maddeler, bir katkılama işlemine  tabi tutulurlar. Düşük sıcaklıklarda bir yalıtkan olan silisyum,  20 santigrat derecede yalıtkanlara göre bir milyon kere daha iletkendir.  Ama iletkenliği metallere göre ise 100 milyon kere daha azdır. Katkılama işlemi, son yörüngesinde 3 veya 5 elektron taşıyan bir  maddeden az bir miktar ile yukarıda bahsedilen maddelerin  karıştırılması sonucu olur. Silisyum dış yörüngede 4 elektron taşır,bir silisyum kristali içine  milyonda bir oranında azot veya fosfor gibi,dış yörüngede 5 elektron  taşıyan bir madde katılırsa,kristal yapı içinde yer değiştirebilen elektronlar  bulunur ve  N tipi yarıiletken oluşur. Bu iş için arsenik ve antimon da  kullanılan maddelerdendir. Eğer katkı maddesi olarak son yörüngede 3 elektron taşıyan bor veya  alüminyum kullanılırsa o zaman oluşan madde elektrondan fakirdir ve  elektron soğurur, bu tip yarıiletken maddeye P tipi yarıiletken denir. Burada elektron taşıyıcıları pozitif oyuklardır. Bu iş için kullanılan  maddeler arasında indiyum da mevcuttur. Bu şekilde elde edilen P ve  N tipi maddelerin çeşitli  şekilde yanyana  getirilmesi ile çok değişik yarıiletken devre elemanları yapılabilmektedir.
 
 
Süperiletkenlik:
Elektronun keşfinin ortaya çıkardığı en önemli sonuçlardan birisi süperiletkenliğin bulunmasıdır. Elektrik akımı, yani elektronların akışı, iletken kablolar yardımıyla sağlanır. Fakat bu metal kabloların elektriksel dirençleri vardır ve akımın telden akması sırasında bu direnç nedeniyle enerjilerinin bir kısmı atık ısıya dönüşür.
 
Süperiletken malzemelerde ise neredeyse hiç elektriksel direnç yoktur. Dolayısıyla elektrik akımı bir süperiletkenden hiç enerji kaybına uğramadan akabilir.
 
Süperiletkenliğin keşfi, yüzyılımızın başlarında oldu. Danimarkalı fizikçi Kamerlingh Onnes, 1908 yılında, mutlak sıfırın birkaç derece üstündeki sıcaklıklarda civanın elektriksel direncini ölçerken 4,2 °K’de direncin aniden sıfıra gittiğini gözledi. Daha sonraları, bu mükemmel iletkenliğe keskin geçişin, başka metal ve alaşımlarda da olduğu bulundu ve bu olguya süperiletkenlik adı verildi.
 
Bir metal, özelliklerine bağlı olarak değişen ve geçiş sıcaklığı adı verilen belli bir sıcaklıkta süperiletken hale gelir. Örneğin çinko için bu sıcaklık 0,88 °K iken kurşun için 7,2 °K dir. 
 
Süperiletkenlik olgusu, elektronların davranışıyla belirlenir: Süperiletken bir metalin kristal örgüsündeki serbest elektronların, civarlarındaki pozitif iyonlarla etkileşmeleri, örgüde kusurlara neden olur. Bunun sonucunda, normalde birbirlerini itmesi gereken elektronlar arasında dolaylı bir çekim kuvveti dolayısıyla metal içinde elektron çiftleri oluşur.
 
"Cooper Çiftleri" adı verilen bu elektron çiftlerinin, saçılma ile birbirlerinden ayrılmaları zordur. Üstelik bu çiftlerin, saçılmayı önleyici kuantum özellikleri de vardır. Bu çiftler süperiletkenliğin sorumlusudur. Çünkü metallerde elektriksel iletkenlik, temelde saçılmaya bağlıdır; ne kadar az sayıda saçılma olursa metal elektriksel olarak o kadar iyi iletken hale gelir.
 
Süperiletkenlik olgusunun kuramsal olarak açıklanması, yüzyılımızın ortalarında John Bardeen, Leon Cooper ve John Schrieffer isimli üç Amerikalı fizikçi tarafından yapıldı ve bu çalışmaları onlara Nobel Ödülü kazandırdı.
İletkenlerin direnci
             Devreye uygulanan gerilim ve akım bir uçtan diğer uca ulaşıncaya kadar izlediği yolda birtakım zorluklarla karşılaşır. Bu zorluklar elektronların geçişin etkileyen veya geçiktiren kuvvetlerdir. İşte bu kuvvetlere DİRENÇ denebilir. Kısaca  ohm ile gösterilir
             İlk olarak direncin tarifiyle başlayalım. Elektrik akımına karşı gösterilen zorluğa direnç denir. Genel olarak "R" harfi ile sembollendirilir. Birimi ise "W" Ohm' dur.Aşağıdaki gibi çeşitli sembollerle gösterilir. Ohm Kanunu Kapalı Bir elektrik devresinde direnç ; devre gerilimi ile devreden geçen akımın bölümüne eşittir,
   Elektriksel devrelerde kullanılan direnç
 

              Kapalı Bir elektrik devresinde gerilim; devre direnci ile devreden geçen akımın çarpımına eşittir, Kapalı Bir elektrik devresinde akım; devre gerilimi ile devre direncinin bölümüne eşittir,gibi üç sekilde ifade edilir. Yeri gelmişken gerilim ve akımıda tanımlayalım:
             Gerilim:Bir elektrik devresinde, iki nokta arasındaki potansiyel farka gerilim denir.Gerilim genellikle "U" harfi ile sembollendirilir,Fakat bazı kaynaklarda "E" olarak da gösterilebilir.Birimi ise "V" Volt' tur. Akım:Bir elektrik devresinde serbest elektronların bir taraftan diğer tarafa yer değiştirmesidir.Bu yer değiştirme güç kaynağı içinde "-" den "+" ya doğru olur,devre içinde ise "+" dan "-" ye doğru olur.Buna elektron akışı - akım denir.Akım "I" harfi ile sembollendirilir,Birimi ise "A" Amper' dir.
            Ohm Kanunun formülsel ifadesi ise şöyledir; R = U / I Û W = V / A Direnç Şekilleri ve yapıları Dirençler yapıldıkları malzemeye göre; 1. Karbon Dirençler , 2. Telli Dirençler olarak ikiye,
Kullanılışlarına göre ise:

1. Sabit Dirençler
2. Ayarlı Dirençler olarak ikiye ayrılırlar.
         Dirençler şekildeki gibi tasarlandıkları gibi farklı maddelerden farklı şekil ve bağlantılarla da tasarlanabilirler;
      Carbon Dirençler :  Şekilde görülen basit devre direncidir.
      Güç Dirençleri    :   Yüksek güçlü akımlar altında da rahatlıkla çalışırlar.
      Potansiyometre    :   Üç uçlu ayarlanabilir bir dirençtir.
           Bu dirençlerin hacimlerinin ufak olması ve sabitsel olarak kodlanabilmesi için renksel direnç kodları oluşturulmuştur, aşağı da bu kodları inceleyip hesap yapan siteler mevcuttur;

4 Bandlı Direnç hesabı için:    5 Bandlı Direnç hesabı için:
 
 

       Bu dirençlerin hacimlerinin ufak olması ve sabitsel olarak kodlanabilmesi için renksel direnç kodları oluşturulmuştur, aşağı da bu kodları inceleyip hesap yapan siteler mevcuttur;

Bir direncin iç yapısı
 

      Devrede bulunan elemanlar üzerinden geçen akım ve oluşan gerilim elemanların bağlantı şekillerine göre ikiye ayrılabilir;
     Seri Bağlama:   Elemanlar üzerinden akım geçerken bir sırayı takip ediyprmuş gibi önce birinden sonrada diğerinden geçerek gider. Akımlar sabit Gerilimler farklıdır. Örnek şekil aşağıdadır.
 
    Paralel Bağlama:    Elemanlar ardarda değil de yan yan bağlanmıştır, akım aynı anda ikisinden birden geçebilir. Gerilimler aynı Akımlar farklıdır. Örnek şema  aşağıdadır.
 
            Ayarlı dirençlerin 1A akım değerine kadar kullanılanlarına potansiyometre , 1A den büyük akımlarda kullanılarına ise reosta adı verilir. 1A akım değerine kadar kullanılan Sabit direnç ve potansiyometrelerin yapımında karbon maddesi kullanılır. 1A den büyük akımlarda kullanılan Sabit direnç ve reostaların yapımında ise konstantan, kentol ve mag- nezyum maddeleri kullanılır.
            Ayrıca bazı özel dirençlerde bulunmaktadır. 1. Sanayide , bilgisyarlarda , hesap makinelerinde ve çeşitli modüllerde kullanılan entegre tipi dirençler, 2.Üzerine düşen ışık şiddetiyle ters orantılı olarak direnci değişen LDR (foto direnç), Foto direncin üzerine düşen ışık şiddeti azaldıkça direnci artar, ışık şiddeti arttıkça direnci azalır. Doğru ve Alternatif akımda da kullanılabilir. 3.Bulunduğu ortamdaki sıcaklıkla direnci değişen NTC ve PTC (termistör), NTC Negatif Sıcaklık Katsayılı dirençtir.
           Bulunduğu ortamdaki sıcaklık arttıkça direnci düşer, sıcaklık azaldıkça direnci artar. PTC Pozitif Sıcaklık Katsayılı dirençtir.Bulunduğu ortamdaki sıcaklık arttıkça direnci artar, sıcaklık azaldıkça direnci düşer. Dirençlerde Birim Dönüşümleri 1 KW = 1000 W 1 MW = 1000 KW 1 MW = 1.000.000 W
Dirençlerin Bağlantıları
        1. Seri Bağlantı :    Bu bağlantıda dirençler birer ucundan birbirine eklenmiştir.Her dirençten aynı akım geçer. Toplam direnç (RT) ise dirençlerin cebirsel toplamına eşittir.
Dirençlerin uc-uca bağlanmasına seri bağlama denir. Seri bağlamada eşdeğer direnç dirençlerin skaler toplamı kadardır.
 
 
Reş=R1+R2+R3+...

 
 
I=I1=I2=I3=...
         V=V1+V2+V3+...
Seri elektrik devrelerinde her bir dirençten geçen akım şiddeti ana koldan geçen akım şiddeti kadardır.  Ayrıca her bir direnç üzerindeki potansiyel farklarının toplamı devrenin potansiyel farkına eşittir.
 

        2. Paralel Bağlantı :  Bu bağlantıda dirençlerin uçları birbirine bağlanmıştır. Her dirençten değeriyle o- rantılı olarak farklı akım geçer. Toplam direnç (RT) ise dirençlerin bire bölümlerinin toplamına eşittir. 3. Karışık Bağlantı : Bu bağlantıda dirençler seri ve paralel olarak bağlanmıştır.Toplam direnç (RT) ise paralel dirençlerin seriye çevrilip ( önce paralel kolların toplam direncini bularak ) , seri dirençlerin cebirselidir.
 
 
 
Paralel elektrik devrelerinde her bir koldan geçen akım şiddetlerinin toplamı ana koldan geçen akım şiddetine eşittir.
   I+I1+I2+I3+...
Ayrıca her bir direnç üzerindeki potansiyel farkı kollara uygulanan  potansiyel farkına eşittir.
    V=V1=V2=V3=...

Dirençlerin birer uçları aynı noktaya bağlanmak suretiyle yapılan bağlamaya paralel bağlama denir. Paralel bağlamada eşdeğer direncin tersi dirençlerin tersleri toplamına eşittir.
 
 
 
 
Eğer  paralel bağlı dirençlerin sayısı iki ise eşdeğer direnç kısaca;
 
                    ile hesaplanabilir.

Akım Şiddeti(I): Bir iletkenin birim kesitinden birim zamanda geçen yük(q) miktarına akım şiddeti denir.
 
 
 
        Þ     
   q: yük  miktarı (C)
   t: zaman (s)
   I: akım şiddeti (A)
 
 

Elektrik akımının yönü elektronların hareket yönünün tersi olarak kabul edilmektedir.


AMPERMETRE: Herhangi bir devre elemanından geçen akım şiddetini ölçmek için kullanılır. İç direnci çok küçük olup devreye seri bağlanır. İç direnci çok küçük (yaklaşık sıfır) olduğundan üreteçten çekilen akımı etkilemez.
 
 



DİRENÇ(R): Elektrik akımına karşı gösterilen zorluğa direnç denir.
Birimi ohm(W)'dur. Direnç     sembolü ile gösterilir.
 
 
Bir iletkenin direnci;
 
 
 
1.    İletkenin uzunluğu(l) ile doğru orantılıdır.
2.   İletkenin kesiti ile ters orantılıdır.
3.   İletkenin yapıldığı maddenin cinsine bağlıdır.
 
 
   S=pr2 (kesit)
   r: özdirenç (iletkenin yapıldığı maddenin cinsine bağlı bir sabit)


Reosta: Üzerideki sürgü vasıtasıyla değeri değişebilen dirence reosta denir. Reostada 3 uç vardır.
 
 
1.   Sürgü 1 yönünde hareket ederse A-B arasındaki direnç  azalırken, B-C arasındaki direnç artar.
2.   Sürgü  2 yönünde hareket ederse A-B arasındaki direnç artarken, B-C arasındaki direnç azalır.
3.   A-C arasındaki direnç  sabittir.
   RAC=RAB+RBC=sabit
DİRENÇ RENK KODLARI

1 . Sayi 2 . Band
2 . Sayi 3 .Band
Carpan 4 . Band
Tolerans
Renksiz +-20%
Gümüs x 0.01+-10%
Altin x 0.1+-5%
Siyah 0 1
Kahverengi11x 10+-1%
Kirmizi22x 100+-2%
Turuncu33x 1000
Sari44x 10000
Yesil55x 100000+-0.5%
Mavi66x 1000000+-0.25%
Mor77x 10000000+-0.1%
Gri88x 100000000
Beyaz99x 1000000000
                                                   ELEKTRİK MOTORU
 Elektrik motorlarının ve jeneratörlerin çalışma ilkeleri, birincisi Amper, ikincisi de Faraday tarafından keşfedilip formüllendirilmiş olan iki olguya dayanıyor:
1. Bir manyetik alan içerisine yerleştirilmiş bulunan düz bir iletken tel üzerinden akım geçirildiğinde; manyetik alan tarafından, bu akımın manyetik alana dik olan bileşeni üzerinde bir kuvvet etki ettirilir. (Eğer tel düz değil de herhangi bir şekle sahipse, telin minicik düz parçaların ucuca eklenmesiyle oluştuğu düşünülebilir: Ki bu durumda söz konusu kuvvet, bu minicik ‘düz’ parçalar üzerindeki ayrı ayrı kuvvetlerin vektörel toplamına eşittir.)
2. İletken bir tel, bir manyetik alana dik olarak hareket ettirildiğinde, bu telin iki ucu arasında bir gerilim oluşur.

Birinci olgudan hareketle, elekromanyetik enerji mekanik enerjiye; ikinci olgudan hareketle de, mekanik enerji elektrik enerjisine dönüştürülebilir. Elektrik motorları ve jeneratörler genellikle, her iki olguyu birlikte kullanırlar.

Şimdi basit bir doğru akım (DC) motoruna bakalım. Eğer; örneğin bir çivi alıp üzerine tel sararak, bir veya daha fazla sayıda ‘halka’ oluşturduktan sonra, telin uçlarını bir pile bağlarsak, çivi bir elektromıknatısa dönüşür. Bu mıknatısın kuzey kutbu, sağ el kuralına göre belirlenir. Yani eğer sağ elimizin diğer parmaklarını çivi üzerindeki sarımlardan geçen akımın yönünde bükersek, başparmak manyetik alan yönüyle çakışmış ve kuzey kutbuna işaret ediyor olur.


 




Öte yandan varsayalım ki çivi, yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi; ortasından geçen ve iki ucu sabit yuvalara oturtulmuş dikey bir eksenle askıya alınmış olsun. Eğer pil bağlantıları şekilde gösterildiği gibi ise, elektromıknatısın kuzey kutbu, sabit U mıknatısın kuzey kutbuna bakıyor olur ve bu ikisi birbirini iter. Bu durumda çivi, dikey eksen etrafında dönmeye başlar ve güney kutbu, U mıknatısın kuzey kutbunun karşısına gelince yavaşlar. Tam bu konuma geldiğinde hemen durmaz: Biraz daha ileri gittikten sonra durup, fazlaca geri döner ve bir süre ileri geri salınımlar yaptıktan sonra durur.
Halbuki tam bu sırada akımın yönü değiştirilse, elektromıknatısın kutupları değişecek ve bu kutuplar sabit U mıknatısın, artık zıt değil de benzer kutuplarına bakıyor olduklarından, çivi yine itilerek dikey eksen etrafında dönmeye devam edecektir. Dönme yönünü pilin nasıl bağlandığı belirler ve bağlantı uçları değiştirildiğinde, çivinin dönme yönü tersine döner.
Ancak, akım yönünü değiştirmek için pil bağlantılarını değiştirmek, uygulama açısından hiç de kolay veya rahat değildir. Bu amaçla, çivinin üzerindeki tel sarımların pille bağlantısı bir komütatör aracılığıyla sağlanır. Hem de böylelikle, aşağıda göreceğimiz gibi; çivi döndükçe, pilden gelen bağlantıların çiviyle beraber dönüp birbirine sarılması ve pili de dönmeye zorlaması önlenir.


 


Tabii ki, U şeklindeki sabit bir mıknatıs yerine, zıt kutupları birbirine bakan sabit iki çubuk mıknatıs da kullanılabilir. Hatta bu sabit mıknatıslar da elektromıknatıs olabilecekleri gibi, sayıları ikiden fazla da olabilir. Sabit mıknatıslara, ‘durağan’ anlamında ‘statör’, hareketli elektromıknatısa ise, ‘dönen’ anlamında ‘rotor’ denilir.
Öte yandan gerçek bir elektrik motorunda çivinin yerini, soldaki şekilde gösterilen ve ‘armatür’ denilen bir parça alır. Yarım daire şeklinde bükülmüş bulunan ve birbiriyle örtüşmedikleri gibi, hatta buluşmayan iki dikdörten plakadan oluşan komütatörler, bu armatürün dönme ekseni üzerinde sabitlenmiştir. (1. şekilde elektromıknatısa, kesiti siyah daire şeklinde gösterilmiş olan dikey dönme ekseninden aşağıya doğru bakılıyor. 2. şekilde elektromıknatıs, sabit mıknatıslar arasındaki yatay konumunda gösterilmiş. Üçüncü şekilde ise, komutatör plakalarının arasındaki boşluklardan birini net olarak gösterebilmek için, tel sarımları gösterilmemiş.)
Dikkat edilecek olursa, her üç şekilde de, pilden gelen bağlantılar yok. Çünkü bu bağlantılar, elektromıknatısın dönüşüne engel olmamaları için, aşağıdaki şekilde gösterilen ‘fırça’larla sağlanıyor. Fırçalar, komütatör plakalarına serbestçe dokunan yaylı iki tel veya kömür parçasından oluşuyor. Şöyle ki; komütatör plakaları elektromıknatısla birlikte, sabit duran bu iki fırçanın arasında dönüyor. Hal böyle olunca fırçalardan her biri, sırasıyla bir veya diğer komütatör plakasına değiyor ve bu durum; sarımlardaki akımın yönünü, elektromıknatısın sürekli dönmesini sağlayacak biçimde değiştirip duruyor. (Akımın yönünü değiştirmenin başka yolları da var tabii. Örneğin elektromıknatısın, dönerken açıp kapattığı bir anahtar vasıtasıyla. Veya AC motorlarda, uygun frekanslı alternatif akım kullanarak vb.)


 


Dolayısıyla bir DC motoru yapmak için; iki sabit mıknatıs, bir komütatör, iki fırça, bir elektromıknatıs ve bir veya daha fazla pil gerekiyor. Bu parçaların hemen hepsini, hemen herhangi bir motoru açtığınızda görebilirsiniz.

Ancak bu, iki uçlu bir elektromıknatıs kullanan, yani ‘iki kutuplu’ motorun bir sorunu vardır. Eğer motoru çalıştırmak istediğimizde, elektromıknatısın güney kutbu o anda tesadüfen, sabit mıknatısın kuzey kutbuna bakıyor ise, motor çalışmaya başlayamaz. Bu durumda motorun çalışmaya başlaması için, elektromıknatısın bir miktar döndürülmesi gerekir. Bu ise, uygulama açısından rahatsızlık verici bir durumdur. Dolayısıyla motorlar hemen daima, ayrı sarımlardan oluşan üç (veya daha fazla) kutuplu olarak yapılırlar. Bu durumda kutup sayısı kadar komütatör plakası vardır ve kutuplardan sadece birinin sabit mıknatısın zıt kutbuna bakıyor olması, motorun çalışmaya başlamasını engelleyemez.
Ayrıca; iki kutuplu bir motorda komütatörün dönmesi sırasında fırçalar bir komütatör plakasından diğerine geçerken, tam o sırada kısa bir süre için, plakaların ikisine birden değerler. Bu, pili kısa devre yapar ve enerjisinin bir kısmının ziyan olmasına yol açar. Halbuki üç kutuplu motorlarda bu sorun da yoktur.
Son olarak; alternatif akımla çalışan ‘endüktif’ motorlarda, sabit mıknatısın yerini ‘statör sarımları’ alır. Bu sarımlardan geçen ve birbirlerini faz farkıyla izleyen alternatif akımlar, dönen bir manyetik alan yaratırlar ve rotor, üzerinde oluşan ‘endüksiyon akımları’nın yarattığı manyetik alan nedeniyle, bu dönen manyetik alanla birlikte dönmeye zorlanır.

DENEY 04:BASİT R-L-C ELEKTRİK DEVRE ÇÖZÜMLERİ

DENEY 05:BİLİNMEYEN BİR DEVRE DEĞERİNİN BULUNMASI

DENEY 06: COS ’NİN
DÜZELTİLMESİ GÜNÜMÜZDEKİ RL DEVRESİNİN İNCELENMESİ

DENEYİN AMACI:Flüoresan Ampulün parçalarını ve çalışmasını öğrenmek  cos ’nin önemini öğrenmek.

TEORİK BİLGİ:Bir AC üretecinin (generatörün),R,L ve C elemanlarını içeren seri bir devreye bağlandığını düşünelim.Eğer üretecin voltaj genliği ve frekansı ile R,L ve C değerleri birlikte verilirse devreden geçen akım,genlik ve faz sabiti cinsinden bulunabilir.İki veya daha fazla elemanı içeren daha karmaşık devreleri analiz ederken çalışmamızı basitleştirmek için fazör diyagramları olarak adlandırılan grafiksel yapıları kullanırız.Bu yapılarda,akım ve voltaj gibi alternatif nicelikler fazör denilen dönen vektörlerle temsil edilir.Fazörün dik eksen üzerindeki izdüşümü söz konusu niceliğin ani değerlerini,boyu ise niceliğin genliğini (maximum değeri)gösterir.Fazör saat yelkovanın tersi yönde döner.Sinüssel olarak değişen farklı fazlarda çeşitli akım ve voltajın toplamları yöntemi,bu işlemle oldukça basitleşmektedir.
          İngiltere’nin Cornwall yöresinde yaşayan William Murdock adında bir iskoç,uzun denemelerden sonra 1792’de evini hava gazıyla aydınlattı.Altı yıl sonra bir fabrikayı aydınlatmak üzere bu yöntemi geliştirdi ve nihayet 1807’de Londra’daki caddelerden birinin aydınlatılmasında havagazı kullanıldı.1830’a gelindiğinde artık birçok kent havagazıyla aydınlatılıyordu.1891’de de İstanbul sokakları havagazı lambalarıyla donatıldı.Ama ‘yarasa kanadı’denen bu ilk lambalar hem çok hava gazı tüketiyordu,hem de pek güvenli değildi.1820’de J.B.Neilson adında bir İskoç,iki ayrı memeden gaz püskürten yeni bir model geliştirdi.Ne var ki bu lambanın çıplak ve titrek alevi de düzgün aydınlanma sağlayamıyordu.
          1885’de Avusturyalı kimyacı Carl Auer von Wels back parlak bir buluşla,ısınınca akkor hale gelerek ışıldayan bir lamba gömleği yaptı.Aslında özel kimyasal maddeler emdirilmiş bir kurutma kağıdının,en zayıf aleve tutulduğunda bile ışıldayan beyaz küller bırakarak yandığı eskiden beri biliniyordu.Von Welsback buradan yola çıkarak,Robert Wilhelm Bunsen’in yaptığı gaz brülerindeki alevin çevresine geçirmek üzere çok ince bir lamba gömleği tasarlanmıştır.Kimyasal maddeler emdirilmiş ince pamuk ipliğiyle çok seyrek biçimde dokunan bu gömlek,havagazı lambalarının çok parlak ve titremeyen bir ışık vermesini sağladı.
          1809’da İngiliz bilim adamı Sir Humphry Davy,2.000 kadar pilden oluşan çok güçlü bir elektrik bataryasının iki kutbuna birer kömür çubuk bağlayarak ilk ark lambasını yaptı.Çubuklar birbirine değdirildiğinde,devreden geçen elektrik akımının etkisiyle uçları akkor hale geliyor,iki çubuk yavaş yavaş ayrılarak birbirinden 10cm kadar uzaklaştırıldığında ise elektrik akımı bir uçtan öteki uca atladığı için çok parlak ışıklı bir elektrik arkı oluşuyordu. Evlerde kullanılamayacak kadar parlak bir ışık veren ark lambaları özellikle caddelerin,tiyatroların ve fabrikaların aydınlatılmasında kullanıldı. Gene de,birçok pilin seri ya da paralel bağlanmasıyla oluşan elektrik bataryalarından daha yüksek verimli bir elektrik üreteci bulununcaya kadar elektrikle aydınlatma pek yaygınlaşmadı. Elektrik üreten ilk makineyi 1831’de Michael Faraday yaptı ve dinamo denen bu üretecin bugünkü biçimini alması 1865’i buldu.Bir buhar makinesinin ürettiği enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürebilen  dinamonun bulunması elektrikle aydınlanma çağının başlangıcı sayılır.
          Elektrik ampülü İngiltere ve ABD’de hemen hemen aynı zamanda bulundu.Bu buluşun temeli aslında oldukça basittir;çünkü bir telden elektrik akımı geçirildiğinde tel ısınır ve eğer kıl inceliğindeyse kolayca akkor hale gelir.Buradaki tek güçlük,akkor halindeki telin havanın oksijeniyle hemen yanarak yok olmasını önlemektir.1878’de İngiliz kimyacı Sir Joseph Swan,ince bir karbon çubuğu,havası boşaltılmış bir cam ampülün içine yerleştirerek bu güçlüğün üstesinden geldi.Böylece içinden elektrik akımı geçirilen karbon çubuk yanıp tükenmeden akkorlaşabiliyordu.1879’da da ABD’li  Thomas Alva Edison karbon çubuk yerine çok ince karbon tel kullanarak ilk elektrik lambasını yaptı.
          Ampullerde karbon tel yerine erime noktası karbondan çok daha yüksek olan platin,osmiyum,tantal ve tungsten gibi metallerin kullanılması hem daha parlak,hem de daha uzun ömürlü ampullerin yapılmasına olanak verdi.Ampullerin içine,kolayca kimyasal tepkimeye girmeyen azot ve argon gibi soygazların doldurulması da ampul tellerinin erimeden daja yüksek sıcaklıklarda akkorlaşmasını sağlayan önemli bir gelişmeydi.
          20.Yüzyılda yeni bir elktrik lambası geliştirildi.Bu lambalarda elektrik akımı ampül tellerinden değil,ampüle doldurulmuş özel gazların içinden geçirilir.Genellikle uzun cam tüpler biçiminde yapılan bu elektrik boşalmalı lambalar,tüpün içindeki gaza ya da buhara bağlı olarak değişik renkte ışık verir.Örneğin civa buharlı lambaların ışığı mor,yeşil ve sarı karışımı,sodyum buharının ki sarıdır ve her ikisi de caddelerin aydınlatılmasında kullanılır.Neon gazı kırmızımsı turuncu renkte bir ışık saçar.Argon,karbon dioksit ve ksenon gibi gazlar kullanrak daha değişik renkte ışıklarda elde edilir.Caddelerde renk renk yanıp sönen reklam ışıklarında genellikle bu lambalar kullanılır.
          Elektrikle aydınlatmanın yaygınlaşmasından sonra,elektrik ışığının parlaklığını ölçmek üzere bilim adamlarının ve üreticilerin kullanabileceği bir birim saptamak gerekti.Önceleri,bir ışık kaynağının parlaklığı ya da şiddeti,balina yağından(ispermeçetten)yapılan ve değişmez bir hızla yanan mumların ışığıyla karşılaştırılarak mum cinsinden ölçüldü.Bugün mum yerine kullanılan uluslar arası ışık şiddeti birimi kandeladır.Bir ışık kaynağının birim zamanda yaydığı ışık miktarı (ışık akısı)lümen cinsinden,aydınlatılan bir yüzeye düşük ışık miktarı (aydınlanma şiddeti)ise lüks cinsinden ölçülür.Yaşanan ortamda verimli ve iyi aydınlatma sağlayabilmek için bu birimler çok önemlidir.
          Bir elektrik lambasının verimi tükettiği elektrik enerjisini ne ölçüde değerlendirebildiğine bağlıdır;sözgelimi 100W’lık bir ampul 100W’lık elektrik enerjisini ışık enerjisine dönüştürür.Flüoresan lambaların ışık verimi aynı wattaki elektrik boşalmalı lambalarınkinden daha yüksektir.Ama ışığın rengi pek sıcak olmadığı için bu lambalar daha çok işyerlerinde ve mutfaklarda kullanılır.
          Florasan lambalar elektrik boşalmalı lambalardaki yeni bir gelişmenin ürünüdür.Civa buharı doldurulmuş olan bu lambaları öbür civa buharlı lambalardan ayıran özellik,tüpün iç yüzünün özel bir tozla kaplanmış olmasıdır.İçinden elektrik akımı geçirildiğinde cıva buharı mor ötesi ışınlar salar.Tüpün iç yüzündeki tozda insan gözünün göremediği bu mor ötesi ışınları soğurarak görünür ışık halinde geri verir,yani ışıldar.Böylece,flüor ışıma denen bu olayla öbür civa buharlı lambalarınkinden daha çok gün ışığına benzeyen sarımsı beyaz bir ışık elde edilir.       
         

 Deneyin Yapılışı:
01)Aşağıdaki devreyi kurup kontrol ediyoruz.

 
C1=3F   C2=
Kayıt   V(Volt)   VB(Volt)   VF(Volt)   P(Watt)   I(Amper)   ()
0   213   165   114   70,2   0,33   0,64
C1   212   163   115   44,5   0,21   0,86
C2   213   162   115   130   0,61   0,34


P=V.I.COS                            P=V.I.COS                         P=V.I.COS
P=213.0,33.COS0,64              P=212.0,21.COS0,86            P=213.0,61.COS0,34
P= 70,2W                                P=44,5W                               P=130W

•   cos=1 olursa devre maximum güçte çalışacaktır.Yani C2 kondansatöründe 213voltta çalışır.

SONUÇ-YORUM:Yapılan deneyde cos’nin R-L-C devresindeki önemini,Flüorasan ampulün startere bağlı olup içinden akım geçip geçen akımı kontrol ettiği gördük.Faz diyagramlarında ise:
                        L

                                                              L’yi azaltmak için zıt yönlü bir bir fazör                                       
                                                              uygulanması gerekmektedir.Yani,
       

                                 Q                   R                                                   şeklinde olur     

   
ELEKTRİK ALANI ve ELEKTRİK KUVVET ÇİZGİLERİ

ELEKTROSTATİK         :Elektrik yükleri arasındaki kuvvet ve bununla ilgili olayları inceleyen fizik dalıdır.

KEHRİBAR            :Ağaçların fosilleşmiş reçinesidir.kehribarın yunanca adı elektrondur.Elektrik  kelimesi elektrondan türemiştir.Yunanlı filozof THALES (Tales)  milattan 600 yıl kadar önce kehribarın küçük kağıt parçalarını çektiğini  ortaya çıkarmıştır.

ELEKTRİK ALANI NEDİR   :Elektrik yüklü iki cisim aralarında bir bağ olmamasına rağmen birbirlerini etkiler.

Yüklü iki cisim arasındaki uzaklık artırıldığı zaman  aralarındaki elektriksel kuvvet azalır. Bu demektirki elektrik yükleri etkilerini belli yerlerde göstermektedir.

Bir elektrik yükünün  etkisini gösterdiği bu bölgeye o yükün elektrik alanı denir.
   
Bu alanın varlığını anlamak istersek o noktaya deneme yükü dediğimiz bir yük yerleştirmeliyiz.Bu deneme yüküne o noktada bir bir elektrik kuvveti etki ederse o noktanın bir elektrik alanı olduğu anlaşılır.

Elektrik kuvveti vektörel bir büyüklüktür. Dolayısı ile elektrik alanı da vektöreldir. E ile gösterilir

Yüklü bir cismin bir noktadaki elektrik alanını o noktanın pozitif birim yüke uygulanan kuvvet olarak tanımlarız.

Buna göre:

Bir q1  yüküne F kuvveti uygulanırsa E elektrik alanının şiddeti:    E=F/q1   olur.
Elektrik alanının yönü pozitif birim yüke etki eden kuvvet yönündedir.
Negatif kuvvet alan ile zıt yönlüdür.
+ yükün alan vektör yönü yükten dışa doğru; negatif(-) yükün kü ise dıştan yüke doğrudur.


                 E                          E

                                                      +q                      -q



Elektrik alanını oluşturan q yükü ile kendisinden   d  kadar uzaktaki   q/  yükü arasındaki   F kuvvetini hatırlayın
                  F=k.q1q2/d2   dir.
Bu  değer   E=F/q/  bağıntısında yerine konulursa elektrik alanın şiddeti    E=k.q/d2 olur.   
Birden çok yükün bir noktada oluşturacağı elektrik alanı yüklerin herbirinin o noktada oluşturacağı elektrik alanlarının vektörel toplamı kadardır.


E=E1+E2+E2+...........En

Not:Bir noktadaki elektrik yükü yoksa ve elektriksel alan bulmak istiyorsak o noktada +1C luk yük varmış gibi kabul edilir.  E=F/q/   ile elektrik alan şiddetinin birimi bulunur.

SI birim sistemine göre kuvvet  N,Yük birimi
C  alınırsa elektrik alan şiddeti  N/C olur.(Newton/Coulomb)
q= e.y birimi alınmış ise birim N/e.y olur

YÜKLÜ BİR İLETKENİN İÇİNDE VE DIŞINDAKİ ELEKTRİK ALANI

İçi oyuk ve boş olan iletken kürede yükler dış yüzeyde toplanır.

İçi oyuk kürenin içine nötr deney küreciği dokundurulup bir elektroskopa dokundurulduğunda elektroskop etkilenmez.

İçi boş kürenin dış yüzeyine dokundurulmuş deney küreciği elektroskobun yapraklarını açar

Örneğin yalıtkan saplı nötr bir deney küreciği negatif yüklü yarık ve içi boş bir kürenin içine dokundurulup yaprakları kapalı bir elektroskobun topuzuna dokundurulursa elektroskobun yaprakları açılmaz.Ancak kürecik oyuk ve negatif yüklü kürenin dış yüseyine dokundurulduktan sonra elektroskobun topuzuna dokundurulursa negatif yükler elektroskopu – yükler ve yaprakları açılır.
                                             
                                           

YÜKLÜ BİR KÜRENİN ELEKTRİK ALANI

Yüklü bir kürenin elektrik alanı ,kürenin merkezinden olan uzaklığa bağlıdır.Elektrik yüklü bir iletken kürenin yükleri dış yüzeyine dağılır.

Bir   q   yükünün   d   kadar uzağındaki elektrik alanı:E=k.q/d2 idi..Bu duruma göre:

1-   d<r (yani kürenin  içinde ) ise alan  E=0 olur
2-   d=r ise(yani yüzeyde) alan  E=k.q/r2 olacaktır(elektrik alan en büyük değerde olur)
3-   d>r ise (yani küreden uzaklaştıkça) alan   E=k.q/d2 kadar olacaktır(Uzaklaştıkça alan azalır)




BİRDEN ÇOK YÜKÜN ALANI

               + q1   •          d1

                   +1 Birim yük
                   E2                                   E1
              d2               E2=E12+E22+2E1E2Cos
                                                   
         -q2             E


ELEKTRİK ALANIN KUVVET ÇİZGİLERİ

Kuvvet çizgileri var olduğunu bildiğimiz ancak göremediğimiz hayali çizgilerdir.Yani alanların resmidir.Elektrik ve magnetik alanları gözümüzde canlandırabilmemiz için FARADAY hayali alan çizgilerini ortaya atmıştır.

Elektrik alan içindeki yüklü bir cisme F=E.q değerinde  bir kuvvet etki eder.Bu kuvvetin etkisindeki cisim ise elektrik alan doğrultusunda harekete başlar.Yüklü cisim değişik konumlara konulursa yörüngelerde farklı olur.Bu yörüngelere elektrik alanının kuvvet çizgileri adı verilir. Çizgi sayıları alan şiddeti ile doğru orantılıdır.

Elektrik alan desenlerini göz önünde canlandırmanın uygun bir yolu, yönü her noktada elektrik alan vektörü ile aynı doğrultuda olan çizgiler çizmektedir. Elektrik alan çizgileri denilen bu çizgiler uzayın herhangi bir bölgesinde aşağıdaki biçimde bağlıdır:

   1.E  elektrik alan vektörü, elektrik alan çizgisine her noktada teğettir.
   2.Alan çizgilerine dik birim yüzeyden geçen çizgilerin sayısı, o bölgedeki elektrik alan şiddeti ile orantılıdır.Buna göre, alan çizgileri birbirlerine yakın olduğunda E büyük, uzak olduğunda küçüktür.
   
   Herhangi bir yük dağılımının elektrik alan çizgilerinin çiziminde:
   
1.Yük fazlalığı olduğunda, Alan çizgileri artı Yüklerden çıkıp, eksi yüklerde veya sonsuzda son bulmalıdır.
   2.Bir artı yükten ayrılan veya eksi bir yüke ulaşan alan çizgilerinin sayısı yük miktarı ile orantılıdır.
   3.İki alan çizgisi birbirini kesemez.

             





Sabit Ve Birbirine Eşit Pozitif Yüklerin Oluşturduğu          Aynı Şekilde Negatif Yüklerin Alan Çizgileri
  Alan çizgileri            








Birbirine eşit ve zıt yüklerin alan çizgileri


YÜKLÜ İKİ DÜZLEM ARASINDAKİ ALAN

            ++++++++++++++++++++++  + yüklü levha
                  +   

                  
                  E
                                  - yüklü levha   
           - - - - - - - - - - - - - - - - - - -  -               
                     Şekil:Zıt ve eşit yüklü iki iletken levha arasındaki düzgün elektriksel alan.

Elektrik alanı pozitif levhadan negatif levhaya doğrudur.Yüklerin çoğu birbirlerine bakan yüzeylerde toplanmıştır.Levhanın dıi yüzeyinde çok az miktarda yük bulunur.Alanın kuvvet çizgileri levhanın kenarlarına doğru ve dışta eğrileşir.Levhalar dahada büyütülür ve aralarındaki mesafe kısaltılırsa alan çizgileri eşit aralıklı ve birbirine paralel olur.Şiddeti ve doğrultusu bütün alanlarda aynı olan alanlara düzgün elektrik alan denir.

Düzgün alanda E=F/q       F=q.E dir

ELEKTRİK ALAN

Uzayda bir noktadaki elektrik alanı, o noktaya  konulan   deneme yüküne etkiyen elektrik kuvveti cinsinden tanımlanabilir.Daha kesin bir ifadeyle,

Uzayda bir noktadaki E elektrik alan vektörü, o noktaya konulan artı bir deneme yüküne etkiyen F elektrik kuvvetinin   deneme yüküne bölümü olarak tanımlanır.

E

E, deneme yükünce oluşturulmayıp deneme yüküne dışardan etkiyen bir alandır.E vektörünün SI sistemindeki birimi coulomb başına newtondur(N/c).F ‘nin artı bir deneme yüküne etkidiğini varsaydığımızda E , F doğrultusundadır. Buna göre, durgun bir deneme yükü bir noktaya konulduğunda elektrik kuvvet etkisinde kalırsa, o noktada bir elektrik alanı vardır denir.Bir noktadaki elektrik alanı bir kez  bilindikten sonra o noktaya konulan yüklü her hangi bir parçacığa etkiyen kuvvet
E

eşitliğinden hesaplanabilir.Bunun yanında, bir noktada deneme yükünün bulunup bulunmadığına bakılmaksızın (Boş uzayda bile) o noktada elektrik alanının bulunduğu söylenir.
E

Eşitliği kullanılırken,   deneme yükünün elektrik alanını oluşturan yük dağılımını bozmayacak kadar küçük olduğunu varsayarız.
   Bir   deneme yükünden r uzaklığında bulunan bir q nokta yükünü ele alalım.Coulomb yasasına göre deneme yüküne etkiyen kuvvet
F=k
İle verilir.Daha kesin olmak için, varlığı ilk yük dağılımını etkilemeyecek şekilde   deneme yükünü sonsuz derecede küçük olması gerekir.Bundan dolayı doğrusunu söylemek gerekirse eşitlik E  yerine
E=

İfadesini almak zorundayız.e den daha az bir yükün bulunmadığı bilindiğinden, her hangi bir deneyde bu koşulun sağlanması olanaksızdır.Bununla birlikte, uygulamada istenilen ölçüde duyarlılık elde etmek için, yeterince küçük deneme yükünü seçmek her zaman için hemen hemen mümkündür.

_Elektrik alanları_

Coulomb yasası:

   Coulomb yasasına göre, aralarında r uzaklığı bulunan yüklü durgun iki parçacık arasındaki elektrostatik kuvvet
F=k
İle verilir.

Coulomb sabiti:

Buradaki k sabitinin değeri

k=8,9875x  N. /

Bir elektron veya protondaki yük:

   Doğada varlığı bilinen en küçük yük miktarı elektron veya protondaki yüktür.Bu e yükünün büyüklüğü

 =1,60219x  C
ile verilir.





Elektrik alanın tanımı:

   Uzayın bir noktasındaki E elektrik alanı, o noktaya konulan küçük bir pozitif   deneme yüküne etkiyen kuvvetin   ‘a bölümü olarak tanımlanır.

E

Bir q nokta yükünün elektrik alanı:
   
   Bir q nokta yükünün, yükten r uzaklığında bir noktada oluşturduğu alan,

E=k

İle verilir.Burada   yükten söz konusu noktaya doğru yönelmiş birim vektörüdür.

1. ELEKTRİKSEL  ALAN VE ELEKTRİKSEL  KUVVET ÇİZGİLERİ

Amaç ve hedef davranışlar :

Amaç 1 Elektriksel alanı kavrayabilme.
Hedef  Davranışlar
1. Elektriksel alanının ne olduğunu söyleme / yazma.
2. Elektrik alan şiddetini matemetiksel olarak ifade etme.
3. Elektrik alan şiddetinin birimini söyleme/yazma.
4. Elektrik alan şiddetini yüke ve uzaklığa göre yorumlama.

Amaç 2 Elektrik alanının yönünü gösterebilme.
Hedef Davranışlar
1 Pozitif (+) yüke ait alan çizgilerini çizerek alanın yönünü gösterme.
2 Negatif (-) yüke ait alan çizgilerini çizerek alanın yönünü gösterme.
3 Aynı ve zıt işaretli yükler arasındaki elektriksel alan çizgilerini şekille göstererek alanın yönünü belirleme.
4 Sonsuz uzunluktaki pozitif ve negatif yüklü levhalar için alan çizgileri yardımıyla alanın yönünü gösterme.







 
Dersin Uygulanması
B. Giriş Bölümü (*): 10 dk
1. Dikkati Çekme: Elektrik denince, çoğumuzun aklına sadece bir lambanın yanması, motorun dönmesi, radyo, telefon v.b. nin çalışması gibi teknolojik sonuçları gelir. Bu şekliyle düşünüldüğünde elektrik ve ilgili diğer konular ilgimizi çekmeyebilir. Oysa olayların özünü öğrenen yetenekli kimseler, çok daha mutlu olurlar. Sürtme ile elektriklenme konusunda da değindiğimiz gibi günlük hayatımızda farkında olmadığımız pekçok elektriklenme olayı ile karşılaşırız. Mesela, saçınızı taradığınız kuru bir tarağa küçük saç tellerinin yapışması ya da bir teksir kağıdını plastik bir dosya üzerinde elinizle ovmanız durumunda kağıdın dosya üzerine yapışması veya çalışan bir TV ekranına yaklaştırdığınız kağıdın ekran tarafından çekilmesi gibi.     
2. Güdüleme: Elektronları çekirdek etrafında tutarak atomları, atomları bir arada tutarak molekülleri, molekülleri bir araya getirerek katı, sıvı ve gazları oluşturan olay ve kuvvetler hep elektriksel kuvvetlerdir.
3. Gözden Geçirme: Bu derste elektrik alanının  ve özelliklerinin neler olduğunu öğrenecek ve elektrik alanının yönünü gösterebileceksiniz.
4. Geçiş: I. sınıf  konularına ilişkin bir soru sorulur.
Soru: Elektrikle yüklü iki küçük küre arasındaki uzaklık 5 cm iken birbirlerini 8.10-5 N luk kuvvetle itiyorlar. Kürelerden biri diğerinden 5 cm daha uzağa götürüldüğünde aralarındaki itme kuvveti kaç N olur? 
Çözüm: Yüklü cisimler arasındaki uzaklık 5 cm iken 5 cm daha artırılırsa aradaki mesafe iki katına çıkmış olur. Aradaki uzaklık iki katına çıkınca da kuvvet uzaklığın karesi ile ters orantılı olduğundan dörtte birine iner.
              Fx = F / 4 = 8.10-5 / 4 = 2.10-5 N   
(*):Önerilen Zaman
 
   C. Geliştirme Bölümü
Öğretmen, konu başlığını renkli tebeşirle (kalemle) tahtaya yazar.                          (*) : 30 sn.

ELEKTRİKSEL  ALAN VE ELEKTRİKSEL KUVVET ÇİZGİLERİ

Öğretmen, konuyla ilgili aşağıdaki ifadeleri yazılı açıklamalar şeklinde tahtaya yazar.              (*) :10 dk.

Bir elektrik yükünün etrafında etkisini gösterdiği bölgeye söz konusu yükün elektriksel alanı denir. Elektrik alanı, alan içindeki +1 birimlik yüke etki eden kuvvet olarak tanımlanır ; E ile gösterilir. Elektrik alanı vektörel bir büyüklüktür.
E elektrik alanı içinde bulunan bir q yüküne F kadarlık kuvvet etki ediyorsa elektrik alanı,
      E = F / q
bağıntısından bulunur. SI birim sisteminde F nin birimi Newton (N), q nun birimi Coulomb (C) ile gösterildiğinden E nin birimi (N / C) olur.

Öğretmen, aşağıdaki şekilleri çizerken “İki yük arasındaki itme veya çekme kuvvetinin  yüklerin değerleri ve aralarındaki uzaklıkla nasıl değiştiğini kim söyleyebilir ?” sorusunu sorar. Çizim işinin bitiminde yazılı açıklamalara devam edilir.





      - q                +1             + q                                 +1              

                     A                               A
             d                     d


Şekil 5.1 ‘+’ ve ‘-’ yüklere d uzaklıktaki +1 birimlik yüke etkiyen elektriksel kuvvetler.





q1 ve q2 gibi iki elektrik yükü arasındaki uzaklık d ise, bu iki yüke etki eden kuvvetin F = k q1 q2 / d2  bağıntısından (Coulomb kanunu) bulunuyordu. Yukarıdaki şekile göre q1 = +q ve q2 = +1 olarak alınırsa 

   F = k q1 q2 / d2 = k 1 q / d2 = k.q / d2

olur. +1 birimlik yüke etki etkiyen kuvvet elektriksel alan olduğundan E elektriksel alan şiddetinin değeri
   
      E = k. q / d2   olur.

Yukarıdaki bağıntıdan k = E d2 / q  olur. SI birim sisteminde d uzaklığı metre (m) alındığından  k sabitinin birimi k = (N / C.m2 ) / C = Nm2 / C2 olur. k nın sayısal değeri de k = 9.109 Nm2 / C2 dir.

Bu kısımla ilgili olarak öğretmen, aşağıdaki soruları öğrencilere sorar, öğrencilere cevap hakkı tanındıktan sonra doğru cevaplar onlara sözlü ve yazılı açıklamalar şeklinde sunulur. Öğrencilerin verdiği doğru cevaplar karşılığında ‘Aferin’,’Çok iyi, çok güzel’ şeklinde olumlu pekiştireçler verilirken, yanlış cevapların verilmesi durumlarında öğrenciler azarlanmamalı ve höşgörüyle durum geçiştirilmelidir.     (*) : 11 dk
   
Soru : _ 4.10-6 C luk noktasal yükten 0,3 m uzaktaki elektriksel alanın büyüklüğü kaç N / C’ dir ?      ( k = 9.109 N.m2 / C2 )
   
Çözüm :  q= -4.10-6 C, d = 0,3 m, E = ?

   E = k. q / d2 = 9.109. 4.10-6 / (0,3)2 = 4. 105 N / C

Soru: Noktasal bir yükün elektrik alanı büyüklüğü yükle nasıl değişir ?
Cevap: Yükün değeri büyüdükçe E nin değeri de büyür.
      
         E1 / E2 = q1 / q2 
Soru: Noktasal bir yükün elektrik alanı büyüklüğü uzaklığa göre nasıl değişir ?
Cevap: Elektrik alanın büyüklüğü uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak değişir.
         
         E1/ E2 = d22 / d12

Öğretmen, ilgili olarak elektriksel kuvvet çizgileri konusuna geçer. Aşağıdaki soruları sözlü olarak yazdırır. Şekilleri öğretmen ya tahtaya çizer ya da tepegöz yardımıyla öğrencilere gösterir. Şekil çiziminden sonra alanın yönünü gösterme işi öğrencilerden istenebilir.                                     (*) : 24 dk

Soru: Pozitif ve negatif noktasal yüklerin çevrelerinde oluşan elektrik alan, alan (kuvvet) çizgileri yardımıyla şekille nasıl gösterilir ?

Cevap:
   





            +q                           +1                                    -  q                        +1              
                                                                                   
                        A                             A




Şekil 5.2 Durgun haldeki ‘+’ ve ‘-’ yüklerin elektriksel kuvvet çizgileri.

Pozitif bir yükün etrafında oluşan elektrik alanın yönü dışarı doğru, negatif yükün etrafında oluşan alan da yüke doğrudur.
Büyüklükleri ve aralarındaki uzaklıkları eşit, fakat işaretleri farklı yükler arasında ve etrafındaki elektriksel alan (kuvvet) çizgileri aşağıdaki şekillerde olduğu gibi gösterilebilir:
Soru: İki noktasal pozitif yükün çevrelerinde oluşan elektriksel alan (kuvvet) çizgilerinin  şekille gösterişi nasıldır ?
Cevap:
 

Şekil 5.3  İki noktasal pozitif yükün çevresinde oluşan elektriksel kuvvet çizgileri.

Soru: İki noktasal negatif yükün çevrelerinde oluşan elektriksel alan (kuvvet) çizgilerinin şekille gösterilişi nasıldır ?
Cevap:
 
Şekil  5.4  İki, noktasal negatif yükün çevresinde oluşan elektriksel alan çizgileri.

Soru: Zıt işaretli iki noktasal yükün çevrelerinde oluşan elektrik alan (kuvvet) çizgilerinin şekille gösterilişi nasıldır ?
Cevap:
 

Şekil 5.5  Zıt işaretli noktasal iki yükün çevresinde oluşan elektriksel alan çizgileri.

Yüklü bir iletken levhanın çevresindeki elektrik alan çizgileri için;
Soru: Pozitif yüklü, sonsuz uzunlukta iletken bir levhanın oluşturduğu elektriksel alan çizgilerinin  şekille gösterilişi nasıldır ?
Cevap:
            
   




   
Şekil 5.6  Pozitif yüklü, sonsuz uzunlukta iletken bir levhanın oluşturduğu elektriksel alan çizgileri.

Soru: Negatif yüklü, sonsuz uzunlukta iletken bir levhanın oluşturduğu elektriksel alan çizgilerinin şekille gösterilişi nasıldır ?

Cevap:







Şekil 5.7  Negatif yüklü, sonsuz uzunlukta iletken bir levhanın oluşturduğu elektriksel alan çizgileri.
   









E. Değerlendirme bölümü (*) 20 dk

Öğretmen, zaman ölçüsünde aşağıdaki sorulardan veya benzerlerinden birkaçını sınıfın tümüne sorar. Öncelikle kendisinin söz vereceği ardından, cevap vermeye istekli birkaç öğrencinin cevap vermesini ister. Doğru cevap verenlere ‘Aferin’, ‘Çok güzel’ gibi beğeni içeren ifedelerle ödüllendirilirken, cevabı bilemeyenler için ‘Biraz daha dikkatli olmalısınız, ancak yine de fena değil !’  gibi ifadeleri kullanır. Onları cevabı bilemediklerinden ötürü sınıf içinde küçük düşürebilecek ifadelerden ısrarla kaçınılmalı ve hatta onları isteklendirici ifadelere başvurulmalıdır.                                                                                           

1 Elektrik alanı tanımlayınız.
2 Elektrik alanın şididetini matematiksel bağıntı ile ifade ederek yorumlayınız.
3 (+).....(+) ve (+).....(-)  noktasal yükleri arasında oluşan elektrik alan çizgilerini çiziniz.
4 Sonsuz uzunlukta poztitif yüklü iletken bir levhanın elektrik alan çizgilerini çiziniz.
5 Yükü 2.10-10 C olan bir kürenin merkezinden 30 cm kadar uzaktaki bir noktanın alanını hesaplayınız.   
 ( k = 9.109 N.m2 / C2 )
6 10 C ve 40 C lik iki yük birbirinden 60 m uzağa konulmuştur. Yükler arasında ve  10 C lik yükten kaç metre uzaktaki noktada elektriksel alanın şiddeti sıfırdır ? ( k = 9.109 N.m2 / C2)

D. Sonuç Bölümü (*)  4 dk 30 sn
1 Son Özet: Derste anlatılanlar bir kaç cümleyle açıklanır.
2 Tekrar Güdüleme: Arkadaşlar ! bugün öğrendiklerimiz bir sonraki konunun temeli olup gelecek konuların daha iyi anlaşılması için bu konuların iyi bilinmesi gereklidir.
3 Kapanış: Gelecek derste görüşmek üzere... İyi günler.






2. YÜKLÜ BIR KÜRE ETRAFINDAKİ VE ZIT YÜKLÜ İKİ LEVHA ARASINDAKİ     ELEKTRİKSEL ALAN   
A. Biçimsel Bölüm
Amaç ve Hedef Davranışlar
Amaç 1. Yüklü bir kürenin ve zıt yüklü paralel levhaların elektrik alanını tanımlayabilme.
Hedef Davranışlar
1 Yüklü bir kürenin içi, yüzeyi ve dışındaki noktalar için elektrik alanın formülünü yazma / söyleme.
2 Yüklü iki iletken levha arasındaki elektrik alanı tanımlama.
3 Yüklü, paralel iki levha arasındaki elektriksel alanın matematiksel bağıntısını yazma.
4 Zıt yüklü paralel iki levha arasındaki alanın özelliklerini söyleme.

Amaç 2 Yüklü bir küre ve zıt yüklü levhalar arsındaki elektrik alanı kavrayabilme.
Hedef  davranışlar
1 Yüklü bir kürenin içindeki elektriksel alanı, yüzeyi ve dışındaki noktalar için karşılaştırma / yorumlama.
2 Zıt yüklü paralel iki iletken levha arasındaki elektrik alanı yorumlama.
3 Paralel levhalar arasındaki ‘+’ ve ‘-’ yüklere etkiyen kuvvetleri açıklama.

Amaç 3 Elektriksel alanla ilgili problemleri çözebilme.
Hedef davranışlar
1 Yüklü bir kürenin içi, yüzeyi ve dışındaki noktalar için E = f (d ) grafiğini çizme.
2 Elektrik alanla ilgili förmülleri problemlerin çözümünde kullanma.






Dersin Uygulanması
B. Giriş Bölümü (*) 10 dk.
1 Dikkati Çekme: Günlük yaşantımızda elektriğin önemi her geçen gün biraz daha artmaktadır. Önceleri elektriğin kullanımı sınırlı iken, bugün elektrik, evimizin kapısından mutfağına, oturma odasından banyosuna, çalışma odamızdaki lambadan bilgisayara kadar her köşesinde yaşantımızı kolaylaştıran bir aracı çalıştırmak için kullanılmaktadır. I.Sınıf derslerimizde incelemiş olduğumuz gibi, elektrikle yüklü plastik bir çubuk, bir elektrik sarkacına yaklaştırıldığında daha dokunmadan onu çekmeye başladığına şahit olmuştuk. Acaba elektrikle yüklenen çubuğu biraz daha büyük ya da küçük  seçseydik elektrik sarkacına uygulayacağı çekmenin nasıl olacağını düşünürdünüz.
2 Güdüleme: Bu konu, elektriğin doğasına ait bilgiler açıklaması ve ÖSYS sınavlarında sıkça sorulması bakımından oldukça önemlidir.
3 Gözden Geçirme: Bu dersin sonunda yüklü bir iletken kürenin ve zıt yüklü iki iletken levha arasındaki elektrik alanı bilecek, bu alanların şiddetlerinin neye göre değiştiğini yorumlayacak ve elektrik alanıyla ilgili problemleri çözebileceksiniz.
4 Geçiş: Önceki konulara ilişkin bir soru sorulur.
Soru: +2.10-4 C lik noktasal bir yükün 3 m uzağındaki bir noktada oluşturacağı elektrik alan şiddeti nedir ?
( k = 9.109 N.m2 / C2 )

Çözüm : q = +2.10-4 C, d = 3 m, E = ?
 
E = k.q / d2 = 9.109. 2.10-4 / 32 = 2.105 N / C
   
C. Geliştirme Bölümü
Öğretmen, konu başlığını renkli tebeşir (kalemle) tahtaya yazar.                                (*): 30 sn.




YÜKLÜ BİR KÜRE ETRAFINDAKİ VE ZIT YÜKLÜ İKİ LEVHA ARASINDAKİ ELEKTRİKSEL ALAN

Öğretmen, yüklü bir kürenin içinde elektrik alanın sıfır olduğunu göstermek için aşağıdaki gibi basit bir gösteri düzenler. Mevcut imkanlar yetersiz ise sözlü açıklamalar ile ifadelerini destekler. (*): 15 dk.                                                                                                                                                                                                 

İçi boş bir iletken küre, yalıtkan bir ayağa takıldıktan sonra etkiyle elektriklenir(yüklenir). Şekildeki gibi iletken kürenin dış yüzeyine dokundurulan deney küreciği, sonra, elektroskobun topuzuna dokundurulursa, elektroskobun yapraklarının açıldığı gözlenir.
Deney küreciği, içi boş kürenin iç yüzeyine ve sonra elektroskobun topuzuna dokundurulursa elektroskobun yapraklarının açılmadığı gözlenir.

 

Şekil 5.8  İçi boş bir iletkende yüklerin yüzeye dağıldığını gösteren deney şeması.
Gösteriden sonra öğretmen, aşağıdaki ifadeyi tahtaya yazar.                        (*): 2 dk 30 sn   
   
İçi boş yada dolu bir bir küre elektrikle yüklenirse elektrik yükleri bu kürenin dış yüzeyine dağılırlar. Bu nedenle kürenin iç kısmında elektrik yükü sıfır olduğundan, elektriksel alan da sıfır olur.
Öğretmen, aşağıdaki şekli tahtaya çizer ve çizim esnasında öğrencilere ‘Sizce kürenin dışındaki noktalarda küreden uzaklaştıkça elektriksel alanın şiddeti nasıl değişecektir?’sorusunu sorar. Ardından yazılı açıklamalara devam edilir.                                                                                                       (*): 5 dk 30 sn
    
Yüklü bir kürenin, elektrik alanının küre merkezinden dışa doğru değişimini aşağıdaki şekille (grafikle) gösterebiliriz:
 

Şekil 5.9  Yüklü bir küre için E nin d ye göre değişimi.

    d < r, d = r  ve d > r  için E nin değerleri aşağıda olduğu gibi yazılabilir:
      I. d < r    ise   E = 0
              II. d = r    ise  E = k.q / r2
                  III. d > r    ise  E = k.q / d2   
Öğretmen, bağlantılı olarak aşağıdaki soruları tahtaya yazar ve öğrenciler tarafından cevaplandırılmasın ister.                                                                                                                                           (*): 9 dk
   
Soru: Düzgün bir elektriksel alan şekille nasıl gösterilir ?
Cevap:




   
                           +1


                                                              
        






Şekil 5.10  Zıt ve eşit yüklü iki iletken levha arasındaki düzgün elektriksel alan.

Soru: Zıt ve eşit yüklü iki iletken levha arasındaki elektrik alandaki elektriksel kuvvet çizgilerinin özellikleri nelerdir ?

Cevap:
a. Bir kuvvet (alan) çizgisi, daima pozitif yüklü levhanın yüzeyinden çıkar, negatif yüklü levhanın yüzeyinde son bulur.
b. Alan çizgilerinin yönü, pozitif yükten negatif yüke doğrudur.
c. Alan çizgileri birbirlerini kesmezler.
d. Alanın şiddetli olduğu yerlerde çizgiler sık, zayıf olduğu yerlerde seyrektir.
e. Alan çizgileri girdikleri ve çıktıkları yüzeylere diktir.
f. Bir noktadaki kuvvet çizgileri, o noktadaki alanın doğrultusu hakkında bilgi verir.

Öğretmen, aşağıdaki tanımı tahtaya yazar ve sözlü açıklama ile ardındaki örneği verir.                                                                                                                       (*): 13 dk
 



Elektrik alan çizgilerinin eşit aralıklarla ve birbirine paralel olarak sıralandıkları alana düzgün elektrik alan denir. Köşelerden uzak olmak şartıyla, iki levha arasındaki elektrik alan düzgün bir elektrik alandır.
Bir elektrik alanı içinde bulunan yüklü bir parçacığa elektriksel bir kuvvet etki eder. Alan sabit (yani düzgün) ise kuvvet de sabittir.
      E = F / q          F = q. E
Soru: Elektrik alan içinde bulunan pozitif ve negatif yüklere etkiyen kuvvetlerin yönü için ne söylenebilir ?

Cevap: Elektriksel alan içinde bulunan pozitif yüke elektriksel alanla aynı yönlü, negatif yüke ise elektriksel alanla zıt yönlü bir kuvvet etki eder.

Soru: Paralel levhalar bir bataryanın (+) ve (-) kutuplarına bağlı olarak yüklenirse elektrik alanın değeri matematiksel olarak nasıl ifade edilir ?

Cevap:
 E = V / d formülü elektriksel alanın şiddetini verir.
Bu bağıntıda levhalar arasındaki potansiyel farkı (V) Volt, levhalar arasındaki uzaklık (d) metre alınırsa, alan şiddeti birimi V / m olur.

E. Değerlendirme Bölümü (*): 20 dk

Öğretmen, zaman ölçüsünde aşağıdaki sorulardan veya benzerlerinden birkaçını sınıfın tümüne sorar. Öncelikle kendisinin söz vereceği ardından, cevap vermeye istekli birkaç öğrencinin cevap vermesini ister. Doğru cevap verenlere ‘Aferin’, ‘Çok güzel’ gibi beğeni içeren ifedelerle ödüllendirilirken, cevabı bilemeyenler için ‘Biraz daha dikkatli olmalısınız, ancak yine de fena değil !’  gibi ifadeleri kullanır. Onları cevabı bilemediklerinden ötürü sınıf içinde küçük düşürebilecek ifadelerden ısrarla kaçınılmalı ve hatta onları isteklendirici ifadelere başvurulmalıdır.

1 Yüklü iki iletken levha arasındaki elektriksel alanı tanımlayın.
2 Yüklü, paralel iki levha arasındaki elektriksel alanı matematiksel bağıntı ile ifade ediniz ve yorumlayın.
3 Yarıçapı 7 cm olan bir kürenin yükü 2.10-9 C dir.
   a) Kürenin merkezindeki ve merkezden 5 cm uzaktaki,
   b) Kürenin yüzeyindeki,
   c) Kürenin merkezinden 30 cm uzaktaki noktada elektriksel alanın şiddetini bulun.
4 Paralel ve yüklü iki levha arasına konulan 4.10-5 kg kütleli bir tanecik dengede kalmaktadır. Tanecik -5.10-5 C luk yük taşıdığına göre levhalar arasındaki elektrik alanın şiddetini bulun.
      (k