Elektrik

Elektrik veya kıvıllık^[1], elektriksel yükün (kıvıl yük) varlığı ve akışından meydana gelen çeşitli olguları tanımlayan sözcüktür. Mıknatıslık (manyetizma) ile birlikte doğadaki temel etkileşimlerden biri olan elektromıknatıslığı oluşturur. Yıldırım, elektrik akımı ve alanı gibi yaygın olarak bilinen birçok olguyu bünyesinde barındırmanın yanı sıra, en önemli sanayisel uygulamaları arasında elektronik ve elektrik gücü sayılabilir.

Elektriğin çoğu özellikleri 19. yüzyıl esnasında anlaşılmış olup, sanayi devriminin önemli etkenlerinden biridir. Günümüzde ise, elektrik uygarlığın ayrılmaz parçası konumundadır.

Elektriğin tarihçesi 

Antik Yunan'da kehribarın (Yunanca ήλεκτρον-ilektron) sürtünmesi ile diğer nesneleri çektiğini gözlemlemiş ve bu güce elektrik adını vermişlerdir.

Yüzyıllar sonra, Benjamin Franklin elektrik üzerine deneyler gerçekleştirmiş ve yıldırım ile dural elektrik (statik elektrik) arasındaki bağı tanınmış uçurtma deneyi ile incelemiştir. Bilimsel toplulukta elektriğin tekrar ilgi odağı olması ile, Luigi Galvani (1737–1798), Alessandro Volta (1745-1827), Michael Faraday (1791–1867), André-Marie Ampère (1775–1836), ve Georg Simon Ohm (1789-1854) çalışmaları ile önemli katkıda bulunmuşlardır.

19. ve 20 yüzyılların sonunda ise, elektrik mühendisliği tarihinin en önemli isimlerinden bazıları belirmiştir: Nikola Tesla, Samuel Morse, Antonio Meucci, Thomas Edison, George Westinghouse, Werner von Siemens, Charles Steinmetz, ve Alexander Graham Bell.

 

Temel kavramlar

 

Elektriksel yük (Kıvıl yük) 

Kütle gibi, elektriksel yük de soyut bir özellik olup, fizikçiler tarafından maddenin davranışlarını tanımlamak için kullanılır. Bir diğer deyişle, hiç kimse doğrudan bir elektriksel yük görmemiştir, ancak bazı parçacıkları inceleyerek benzerliklerin varlığı saptanmıştır.

Kütlenin tersine, biri diğerinin tersi davranışlar sergileyen iki tür elektriksel yükten söz edilir, ve uzlaşımsal (konvansiyonel) olarak, artı (veya pozitif) ve eksi (veya negatif) diye adlandırılırlar.

farklı türden iki yük birbirini çeker	aynı türden iki yük ise birbirini iter

Eşit miktarda artı ve eksi yüke sahip parçacıklar ise, biri diğerini elediğinden, yüksüz veya nötr olarak adlandırılırlar. Parçacıklar arasındaki bu gücün nicel değerlendirilmesi ise Coulomb yasası ile hesaplanmaktadır.Elektriğin tarihçesini anlamışızdır.

 

Elektrik alanı (Kıvıl alan) 

Elektrik alanı kavramı ilk kez Michael Faraday tarafından kullanılmıştır. Kütlelere etki eden yerçekimi gücü gibi elektrik alanı gücü de elektrik yüklerine etki etmektedir. Ancak aralarında birkaç farklılık söz konusudur. Yerçekimi gücü ancak nesnelerin kütlelerine bağlıyken, elektik alanı gücü bu nesnelerin elektrik yüklerine bağlıdır. Yerçekimi gücü iki kütleyi her zaman yaklaştırmaya uğraşırken, elektrik alanı gücü, söz konusu yüklerin türüne göre, nesneleri yaklaştırabilir veya tam tersine uzaklaştırabilir.

 

Elektriksel gerilim (potansiyel) (Kıvıl gerilim) 

İki konum arasındaki elektriksel gerilim farkı, artı yüklü bir noktasal yükü bu iki konum arasında ilerletmek için (elektriksel güce karşı) üretilen iş olarak tanımlanır. Bu iki konumdan biri sıfır gerilim noktası olarak düşünüldüğü takdirde, çevresindeki her hangi bir konumun gerilimi, noktasal bir yükün oraya ulaşması için gereken iş olarak tanımlanabilir. Tek yüklerin geriliminin hesaplanabilmeksi için, ikinci konumun sonsuzda yer aldığı varsayılır. Elektriksel gerilimin ölçüm birimi volt'tur (1 volt = 1 joule/coulomb).

Bu kavram, sıcaklığa benzetilebilir. Uzayın her hangi bir konumu için bir sıcaklık değeri söz konusudur, ve iki konum arasındaki fark ısının hangi yön ve miktarda değiştiğini gösterir. Benzer biçimde, uzayın her konumu elektriksel gerilim değerine sahiptir, ve iki konum arasındaki gerilim farkı, bu kavramın arkasındaki gücün yön ve şiddetini gösterir.

 

Elektrik akımı (Kıvıl akım)

Elektrik akımı, elektriksel yükün akışı olup, şiddeti ampere (amper) ile ölçülür. Örnek olarak elektriksel iletme ele alınabilir. Bu durumda, elektronlar (eksicikler), metal tel gibi bir iletken içerisinde hareket ederler. Veya bir diğer örnek, elektrolizdir (kıvılkesim). Bu durumda artı yüklü atomlar sıvının içerisinde hareket ederler. Her ne kadar parçacıkların hızı genelde yavaş olsa da, onları iten elektrik alanı (kıvıl alan) ışık hızına yakın hızda ilerler.

Parçacıkların maddelerdeki akış ilkelerini kullanan aygıtlara elektronik aygıtlar denir.

Düz akım (doğru akım, DC), yüklerin tek yönlü hareketini tanımlarken, dalgalı akım (alternatif akım, AC) düzenli olarak akış yönünün tersine çevirildiği akımı tanımlar. Ohm yasası elektrik akımı ile gerilimi bağlayan önemli bir bağıntıdır.

 

Elektrik gücü (Kıvıl güç)

Elektrik gücü veya kıvıl güç, elektrik enerjisinin üretim veya tüketim oranının göstergesidir ve watt (vat) ile ölçülür. Taşıl (fosil) yakıt, [[Güneş (enerjisi),(nükleer enerji) ısıyı elektrik erkesine dönüştürürler. Ve bu dönüşüm ne kadar hızlı oranda gerçekleşirse üretilen elektrik gücü o kadar şiddetli olur. Ortalama bir güç üretim tesisinin başarımı megawatt (milyonlarca watt) düzeyindedir. Bu güç, sonrasında iletme telleri ile tüketicilere ulaştırılır.

Tüketiciler ise, kullandıkları aygıtlar ile elektrik gücünü farklı erke türlerine dönüştürürler. Örneğin, elektrikli bir soba ile bu güç yeniden ısıya dönüşür, veya elektrik ile çalışan bir arabada ise, hereket dönüşür. Üretim tesisinde olduğu gibi, her elektrik tabanlı aygıt da watt türünden bir özelliğe sahiptir, ve bu değer elektrik erkesini hangi oranda başka bir erke türüne dönüştürebildiğini ifade eder.

Nükleer dışındaki eletrik gücü üretim tesislerinin çıktısı yeşil ve kahverengi diye ikiye ayrılır. "Yeşil erke", geleneksel erke kaynaklarına göre daha temiz olup yenilenebilir kaynaklardan üretilir, örneğin: su, rüzgâr, ısı, vb.

Kömür, doğal gaz ve petrolden üretilen erke ise "kahverengi" erke olarak bilinir.

 

Doğada elektrik (kıvıllık) 

Her ne kadar elektriğin doğada gözle görünen hâlleri sayı olarak sınırlı olsa da, elektrik (veya kıvıllık) doğanın en temel olguları arasında yer alır. Mıknatıslık ile birlikte evrenimizin yapı taşları arasında sayılırlar.

 

Yıldırım 

Yıldırım, sürtünme ile üretilen elektriğe örnek olarak sayılabilir. Bu sürtünme, bulutlar arasında gereçekleşip, su buharı kümelerinin elektik yükü edinmesine neden olur. Olağan şartlar altında, hava yalıtkan olarak işlev görür, ve bu yük bulutlarda bulunmaya devam eder. Ancak bulutlar birikip elektrik yükleri arttığında, havanın yapısını yerel olarak değiştirip plazmaya dönüştürürler. Ve bu plazma aracılığı ile yüklerini yeryüzüne iletirler; sonuç yıldırımdır.

 

Özdek (madde) yapısı 

Özdeğin yapı taşları olan atomlar, kendi aralarında birleşip özdecikleri (molekülleri) oluşturmaları, elektrik sayesinde gerçekleşir. Örneğin kristal ve tuzlarda atomları elektrik bir arada tutar.

Ayrıca gezegenimizin de elektromıknatıssal alanı, çekirdeğinde yer alan elektrik akımlarından doğar.

 

Hayvanlar 

Birçok balık türü, kendilerini yönlendirmek, korumak ve hatta iletişimde bulunmak amacıyla kullandıkları elektrik akımı üretebilirler. 600 V düzeyinde elektrik gerilimi üretebilen türlere rastlanmıştır. Göreceli olarak yüksek sayılan bu gerilimi, kasa benzer yapılar ile üretip, genelde avlarını sersemletmek için kullanırlar.

 

İnsanlar 

Aslında, çoğu canlı türü elektrik üretir, ve bu elektrik kasları hareket ettirmek ve sinir hücreleri arasında iletişimi sağlamak için kullanılır. Bu özellğimizden faydalanarak, tıp dünyası elektrokardiyografi ve elektroansefalogram gibi yürek ve beynin işleyişini denetleyen yöntemler geliştirmişlerdir. Canlıların elektrik üretimi elektrofizyoloji adlı bilim dalı tarafından incelenir.