İçindekiler
1Elektrik Yükü ve Yüklenme
Elektrik yükü, maddenin temel özelliklerinden biridir. Atomlar proton (+) ve elektron (-) içerir. Bir cisim elektron kaybederse pozitif, elektron kazanırsa negatif yüklenir. Yükün birimi Coulomb (C)'dur.
Elektrik yükü kuantalanmıştır, yani en küçük yük birimi olan e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C'nin tam katları şeklinde bulunur. Bir cismin toplam yükü q = n × e formülüyle hesaplanır.
Yüklenme Yolları
Sürtünme ile yüklenme: İki farklı cisim sürtülerek elektron transferi sağlanır
Dokunma ile yüklenme: Yüklü cisim nötr cisme dokunarak yük paylaşır
Etki (indüksiyon) ile yüklenme: Yüklü cisim yaklaştırılarak temas olmadan yüklenme sağlanır
Yük Korunumu
Yalıtılmış bir sistemde toplam elektrik yükü korunur. Yük yaratılamaz veya yok edilemez, yalnızca bir cisimden diğerine aktarılır. İki özdeş iletken küre birbirine dokundurulduğunda yükleri eşit paylaşılır: q = (q₁ + q₂) / 2
2Coulomb Yasası
Coulomb yasası, iki nokta yük arasındaki elektriksel kuvveti tanımlar. Aynı işaretli yükler birbirini iter, zıt işaretli yükler birbirini çeker.
F = k · |q₁ · q₂| / r²
k = 9 × 10⁹ N·m²/C² | q: yük (C) | r: uzaklık (m)
Coulomb kuvveti uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Uzaklık 2 katına çıkarsa kuvvet 4'te 1'ine düşer. Yükler 2 katına çıkarsa kuvvet 4 katına çıkar.
Örnek
2 μC ve 3 μC yükler 30 cm uzaklıktadır.
F = 9×10⁹ × (2×10⁻⁶ × 3×10⁻⁶) / (0,3)²
F = 9×10⁹ × 6×10⁻¹² / 0,09
F = 0,6 N
3Elektrik Alan
Elektrik alan, bir yükün etrafında oluşan ve başka yüklere kuvvet uygulayan bölgedir. Birim pozitif yüke uygulanan kuvvet olarak tanımlanır.
E = F / q = k · Q / r²
E: elektrik alan (N/C veya V/m) | Q: kaynak yük
Alan Çizgileri
Pozitif yükten dışarı doğru çıkar, negatif yüke doğru girer. Alan çizgileri birbirini kesmez. Çizgilerin sık olduğu yerde alan şiddeti fazla, seyrek olduğu yerde azdır.
Düzgün Elektrik Alan
Paralel plakalı kondansatörde oluşan elektrik alan her noktada aynıdır:
E = V / d
V: potansiyel farkı (Volt) | d: plakalar arası uzaklık (m)
4Akım, Gerilim ve Direnç
Elektrik akımı, yüklerin düzenli hareketidir. Geleneksel akım yönü pozitiften negatife doğrudur (elektron akışı ters yöndedir).
Temel Büyüklükler
I = q / t
Akım (Amper, A)
Birim zamanda geçen yük
V (Volt)
Gerilim (V)
Potansiyel farkı
R = ρ·L / A
Direnç (Ohm, Ω)
Akıma karşı zorluk
Direnç Formülü
R = ρ · L / A formülünde;
ρ (ro): özdirenç (malzemeye bağlı)
L: iletkenin uzunluğu (uzunluk arttıkça direnç artar)
A: kesit alanı (alan arttıkça direnç azalır)
5Ohm Yasası ve Devre Elemanları
Ohm yasası, bir iletkenin uçları arasındaki gerilim ile üzerinden geçen akım arasındaki ilişkiyi tanımlar.
V = I · R
V: gerilim (Volt) | I: akım (Amper) | R: direnç (Ohm)
Seri Bağlama
Dirençler uç uca bağlanır. Akım her dirençten aynıdır, gerilim paylaşılır.
Rtop = R₁ + R₂ + R₃ + ...
Itop = I₁ = I₂ = I₃
Vtop = V₁ + V₂ + V₃
Paralel Bağlama
Dirençler aynı iki düğüm noktası arasına bağlanır. Gerilim her dirençte aynıdır, akım paylaşılır.
1/Rtop = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + ...
Vtop = V₁ = V₂ = V₃
Itop = I₁ + I₂ + I₃
Elektriksel Güç
P = V · I = I² · R = V² / R
P: güç (Watt) | Enerji: W = P · t
6Önemli Noktalar
Mutlaka Bilmen Gerekenler
- Aynı cins yükler iter, zıt cins yükler çeker
- Coulomb kuvveti uzaklığın karesiyle ters orantılıdır
- Ohm yasası: V = I × R (sınavda en çok çıkan formül)
- Seri bağlamada akım sabit, paralel bağlamada gerilim sabittir
- Elektriksel güç P = V × I formülüyle hesaplanır
- İletken uzunluğu arttıkça direnç artar, kesit alanı arttıkça azalır
Sık Yapılan Hatalar
- Akım yönünü elektron akış yönü ile karıştırmak (akım: + → -, elektron: - → +)
- Seri ve paralel bağlama formüllerini karıştırmak
- Coulomb yasasında uzaklığı metre yerine cm olarak yazmak
- Paralel bağlamada toplam dirençin en küçük dirençten küçük olduğunu unutmak
- Elektriksel güç formüllerinde V² / R ile I² × R'yi karıştırmak
7Pratik Sorular
Öğrendiklerini test et! Aşağıdaki soruları çözmeye çalış.
4 μC ve 6 μC yüklü iki cisim 60 cm uzaklıktadır. Aralarındaki Coulomb kuvvetini hesaplayınız. (k = 9×10⁹ N·m²/C²)
Bir iletkenin uçlarına 12 V gerilim uygulandığında 3 A akım geçiyor. İletkenin dirençini bulunuz.
6 Ω, 3 Ω ve 2 Ω dirençler seri bağlanmıştır. Toplam dirençi ve devreye 24 V uygulandığında geçen akımı bulunuz.
12 Ω ve 4 Ω dirençler paralel bağlanmıştır. Eşdeğer dirençi ve uçlara 12 V uygulandığında toplam akımı bulunuz.
Bir elektrik devresinde 100 W gücündeki bir lamba günde 5 saat çalışıyor. Lambanın 30 günlük enerji tüketimini kWh cinsinden bulunuz.