Elektrik Akımı Temel Büyüklük Müdür
kaynağı değiştir]
Ohm ısınması ya da direnç ısınması olarak bilinen Joule Yasası iletkenin üzerindeki elektrik akımının kanal boyunca ısı yayma işlemiyle ilgilidir. Bu yasayı ilk olarak yılında James Prescott Joule çalıştı. Joule uzun bir teli sabit kütleye sahip bir suya batırdı ve telin üzerindeki belli bir akımın sudaki sıcaklığı nasıl arttırdığını 30 dakikalık periyotlarla ölçtü. Akımın büyüklüğünü ve telin uzunluğunu değiştirerek yaptığı deneyler neticesinde üretilen ısının teldeki akımın karesiyle ve telin elektriksel direnciyle doğru orantılı olduğunu tespit etti.
Bu ilişki Joule’ün ilk yasası olarak bilinir. Daha sonra, enerjinin Uluslararası Birimler Sistemindeki birimi Joule olarak isimlendirildi ve J sembolüyle gösterilmeye başlandı. Yaygın bir şekilde bilinen gücün birimi watt saniye başına 1 joule’a eşittir.
Akım yoğunluğu[değiştir kaynağı değiştir]
Bir elektromıknatıs bobininde silindirik bir çekirdek üzerinde sarılan yalıtılmış çok sayıda dairesel sarımlar vardır. Bu sarımlar üzerinde elektrik akımı olduğunda silindirik çekirdek bir mıknatıs gibi davranır. Sarımlar üzerindeki akım yok edildiği takdirde bobin aynı anda manyetizma özelliğini kaybeder. Bu tarz aletlere elektromıknatıs diyoruz.
Elektrik akımı manyetik alan üretir. Manyetik alan, telin etrafındaki çembersel alan çizgileri modeliyle göz önünde canlandırabilir. Telin üzerindeki akımın uzunluğu telin uzunluğu boyunca devam eder.
Manyetizma da ayrıca elektrik akımı üretir. Bir iletken, büyüklüğü değiştirilen bir manyetik alana maruz bırakıldığında elektromotor kuvvet (EMF) üretilir. Eğer uygun bir yol varsa iletken üzerinde akım üretilmiş olur.
Elektrik akımı direkt olarak galvanometre ile ölçülebilir fakat bu metot elektriksel devrenin bozulmasına neden olur. Bu durum ölçümü bazen uygunsuz hale getirir. Akım ayrıca kendisiyle ilişkili olan manyetik alanın belirlenmesiyle herhangi bir bozulma olmadan ölçülebilir. Bu ölçümün yapılmasını sağlayan aletler Hall etkisi sensörü, akım kelepçesi, akım transformatörü ve Rogowski bobinidir.
Radyo dalgaları[değiştir kaynağı değiştir]
İletken içerisindeki hareketli yüklü parçacıklar tıp ki gazlar gibi rastgele yönlerde hareket ederler. Net bir yük akışının olması için yüklü parçacıklar ortalama bir sürüklenme hızıyla hareket seafoodplus.infoerdeki yük taşıyıcıları elektronlardır ve bunlar bir atomdan başka bir atoma çarpa çarpa düzensiz bir yol izlerler. Başka bir deyişle kararsız yolla akarlar (atomdan atoma sıçrarlar), fakat genellikle elektriksel alan yönünde akarlar. Fakat genel olarak, elektrik alan vektörüne ters yönde sürüklenirler. Elektronların sürüklenme hızı aşağıdaki denklemden hesaplanabilir&#;:
burada
elektrik akımı
Karakteristik olarak elektrik yükleri bir katı içerisinde yavaş hareket eder. Örneğin mm^2 kesit alanına ve 5 amperlik akıma sahip bir bakır tel içerisindeki elektronların sürüklenme hızı saniyede bir milimetre kadardır. Fakat başka bir örnek verilecek olursa, elektronlar katot ışın tüpünün içindeki boşlukta hem düz bir çizgiye yakın bir yol izlerler hem de ışık hızının onda biri kadar bir hız ile ilerlerler.
Katı maddedeki elektrik akışı tipik olarak çok yavaştır. Örneğin, &#;mm² kesitli bir bakırtel 5&#;A lik bir akım taşırken elektronların akım yönündeki ortalama hızı saniyede milimetreler mertebesindedir. Buna karşılık katot ışınlı tüplerin içerisindeki neredeyse vakum ortamda elektronlar neredeyse doğrusal rotalarda ışık hızının onda birine yakın hızlarda hareket ederler.
Elektriksel yük taşıyan parçacıklar hızlı ya da yavaş da hareket etse, iletkenin yüzeyinde oluşan elektriksel sinyaller genelde ışık hızına yakın hızlarda ilerlerler. Bu sonuca Maxwell denklemlerinin çözümüyle varılabilir. İlk bakışta sezgiye aykırı görünen bu durum bilardo toplarının çok hızlı hareket etmediklerinde bile çarpışmanın etkisini neredeyse anında iletmelerine benzetilerek açıklanabilir.
Elektrik yüklerinin kazanacağı herhangi bir ivme, yani elektrik akımındaki herhangi bir değişiklik elektromanyetik dalgaların oluşmasına neden olur. Bu dalgalar, iletkenin yüzeyinden dışarıya çok yüksek hızlarda yayılır. Maxwell denklemlerinden de hesaplanabileceği üzere bu hız ışık hızına göre hesaplandığında oldukça önemli bir kesir ile ifade edilir. Bundan dolayı elektromanyetik dalga hızı çoğu zaman elektronların sürüklenme hızından büyüktür. Örneğin elektrik iletim hatlarındaki elektromanyetik dalgalar teller arasındaki boşlukta, kaynaktan başlayarak uzak bir yüke kadar yayılabilir. Fakat tel içerisindeki elektronlar yalnızca geriye doğru ve biraz da ileriye doğru küçük mesafeler katedebilir.
Elektromanyetik dalga hızının ışığın boşluktaki hızına oranı, hız faktörü olarak tanımlanır. Bu oran iletkenin şekil ve boyutuna, elektromanyetik özelliğine ve çevresini saran yalıtkan maddelere bağlı olarak değişir
Bahsedilen bu üç hız benzerlik açısından gazların hızları ile karşılaştırılabilir.
- Yük taşıyıcıların düşük sürüklenme hızı, havanın hareketine (rüzgâr) benzemektedir
- Elektromanyetik dalgaların yüksek hızı gaz molekülleri içerisinde hareket eden ses hızına benzemektedir. (Bu dalgalar bir ortamda her bir parçacıktan daha hızlı hareket eder.)
- Elektrik yüklerinin rastgele hareketi, rastgele titreşen gaz parçacıklarının termal ısı hızını çağrıştırır.