Elektrik Akımının Fizyolojik (Bedensel) Etkisi Nedir? Fayda ve Zararları Nelerdir? Elektrik Çarpması

Elektrik Akımının Fizyolojik (Bedensel) Etkisi

Elektrik akımının faydalı fizyolojik etkilerinden bazıları kalp pili, işitme cihazları ve birtakım bedensel ve psikolojik hastalıkların tedavisi şeklinde sıralanabilir.

Elektrik akımının fizyolojik bakımdan faydalarının yanında zararları da mevcuttur. En önemli sakıncası elektrik çarpması olarak bildiğimiz insan vücudu üzerindeki etkileridir.

Elektrik çarpması maruz kalınan gerilimin, insan vücudunun direncine ya da akımın geçtiği yolun direncine bağlı olarak vücuttan geçirdiği akıma, geçen akımın süresine ve bulunulan ortama (ıslak, kuru, nemli, iletken, yalıtkan...) bağlı olarak tehlikeli sonuçlara yol açabilmektedir. Değişik değerdeki elektrik akımlarının insan vücudunu nasıl etkilediği aşağıda maddeler halinde sıralanmıştır.

1- 1-8 mA: Bedende şok etkisi yapar. Hafif sarsıntı ve heyecanlanma şeklinde algılanır.

2- 15-20 mA: Bedenden geçtiği bölgedeki kaslarda kasılma olur. Bu durumda el kasları istem dışı kasıldığından, tutulan iletkenin bırakılmaması söz konusu olabilir. Bu değerdeki akımın bedenden geçiş süresi uzarsa ölüm tehlikesi söz konusu olabilir.

3- 50-100 mA: Bedende aşırı kasılmalara, solunum güçlüğüne, süre uzadığında ise ölüme neden olur.

4- 100-500 mA: Geçiş süresine bağlı olmakla birlikte kesin ölüme neden olur.

Elektrik akımının öngörülemeyen zararlı etkilerine karşı alınacak önlemler

1- Tesisat arızası giderirken şalter ve sigortaları kapatarak onarım bitene kadar kapalık kalacaklarından emin olmak. Gerekirse panonun başına bir nöbetçi bırakmak.

2- Tesisatlarda mutlaka faz koruma rölesi, faz sırası rölesi, kaçak akım rölesi ve sigorta kullanmak.

3- Nemli yerlerin tesisatlarında nemli yer malzemeleri kullanmak.

4- Sıcaklığın fazla olduğu yerlerde ya da yangın tehlikesinin olduğu yerlerde ısıya dayanıklı kablo ve ısıya dayanıklı elemanlar kullanmak.

5- Nemli yerlerde yalıtkan ayakkabı ve eldiven giymek

6- Elektrikli cihaz onarımı yaparken cihazın fişini prizden çekip, yalıtkan eldiven ve yalıtkan ayakkabı giydikten sonra işe başlamak

7- Elektrik işlerinde kullanılan pense, yankeski, kargaburun, tornavida, kontrol kalemi ve çeşitli ölçü aletleri gibi araç gereçlerin yalıtımlarının iyi olmasına dikkat etmek.

8- Kullanılan malzemelerin yalıtımlarının standartlara uygun olarak yapılmış olduklarına emin olmak.

Koladan Sıvı Çözeltili Bir Pil Uygulaması, Kola, Alüminyum, Bakır, Çinko

Koladan sıvı çözeltili bir pil uygulaması

Deney malzemeleri:

1. Bir adet alüminyum levha

2. Bir adet bakır levha

3. Bir adet çinko levha

4. Bir bardak kola

5. Yarım bardak su

6. Bir bardak su

7. Bir avometre

8. İki adet krokodil kablo

Deneyin yapılışı:

1. Avometreyi volt (DC) kademesine getiriniz.

2. Krokodil kabloların birer uçlarını avometre uçlarına bağlayınız.

3. Krokodil kabloların boşta kalan uçlardan birini alüminyum levhaya diğerini de bakır levhaya bağlayınız.

4. Levhaları kola dolu bardağa daldırınız.

5. Voltmetrenin kaç voltu gösterdiğini okuyup not ediniz.

6. Alüminyum çubuğu bardaktan alınız ve yerine çinko çubuğu bağlayınız.

7. Voltmetrenin gösterdiği değeri okuyup not ediniz.

8. Yarım dolu su bardağına bir çorba kaşığı tuz ekleyerek bir kaşıkla iyice karıştırınız.

9. Bakır ve alüminyum levhayı bu defa yarım dolu tuzlu su bardağına daldırınız ve bağlantıları yapınız.

10. Voltmetrenin gösterdiği değeri okuyup not ediniz.

11. Dolu su bardağına iki çorba kaşığı tuz ilave ederek bir kaşıkla iyice karıştırınız.

12. Büyük alüminyum ve büyük bakır levhaları, dolu tuzlu su bardağına daldırınız ve bağlantıları yapınız.

13. Avometrenin gösterdiği değeri okuyarak not ediniz.

14. Aldığınız değerleri karşılaştırarak bir pil sisteminde potansiyel farkını etkileyen ya da etkilemeyen faktörleri bulmaya çalışınız.

Kola, bakır ve alüminyum pili

Kola, bakır ve çinko pili

Deneyin sonucu:

1. İki metal uygun bir elektrolite (asit, baz ya da tuzlu su) daldırıldığında aralarında bir potansiyel farkın (emk) oluştuğu görüldü.

2. Beşinci ve yedinci adımdaki değerler karşılaştırıldı ve elde edilen potansiyel farkının değerinin, elektrotların cinsine bağlı olduğu görüldü.

3. Yedinci ve onuncu adımlarda alınan değerler karşılaştırıldı ve elde edilen potansiyel farkının elektrolitin cinsine bağlı olduğu görüldü.

4. Onuncu ve onüçüncü adımlarda alınan değerler karşılaştırıldı ve elde edilen potansiyel farkının elektrotların (levhaların) büyüklüğüne ya da elektrolitin miktarına bağlı olmadığı görüldü.

Not: Deneyimizde pilin uçlarındaki potansiyel farkın, elektrolitin miktarına ya da levhaların büyüklüğüne bağlı olmadığı görüldü. Elektrolitin miktarının ya da levhaların büyüklüğünün etkilediği bir şey yok mu? Var elbette. Bu büyüklükler pilin gücünü, dolayısıyla da enerji miktarını etkilemektedir. Örneğin, deneyimizde sekiz ve on ikinci adımlarda yapımına başladığımız pilleri ele alalım. Bu pillerden ilki bir alıcıyı 5 dakika çalıştırırsa ikincisi aynı alıcıyı daha uzun süre çalıştırabilir.

Limondan pil yapımı için aşağıdaki linke tıklayınız...

http://elektrikelektronikegitimi.blogspot.com/2018/04/limondan-pil-yapm-deney-proje-nasl.html

Elektrik Akımın Kimyasal Etkisi, Elektroliz, Piller, Özellikleri, Kullanım Alanları

Elektrik Akımın Kimyasal Etkisi

Elektrik akımı bazı sıvı bileşiklerden geçirilince (asitli, bazlı, tuzlu su) sıvı iyonlarına ayrılır ve bu iyonlar elektron taşıyıcısı durumuna geçerek sıvıdan elektrik akımının geçmesini sağlarlar.

1.Elektroliz


Elektrolizin, özellikle metalürji ve galvanoteknikte olmak üzere birçok kullanım alanı vardır. Elektroliz düzeneği, bazı metallerde değişiklikler meydana getirmek ve bazı gazların üretimi için kullanılır. Metallerin saflaştırılması, sertleştirilmesi, kaplanması vb işlemlerin bir kısmı elektrolizle de yapılmaktadır.

Elektrot, elektrolit (çözelti), elektroliz tanımları

Bir elektroliz düzeneği, içinde asit, baz ya da tuz çözeltisi bulunan bir kap, bir kaynak ve kaynağın uçlarına bağlı birbirine değmeyecek şekilde elektroliz kabına (çözeltiye) daldırılmış iki elektrottan oluşur.

Elektrot: Birer uçları kaynağa ve birer uçları ise sıvının içine daldırılan ve genellikle metal olan iletken çubuklara denir.

Kaynağın pozitif ucuna bağlı olan elektroda anot ve kaynağın negatif ucuna bağlanan elektroda ise katot denir.

Elektrolit: Eriyik halindeki (iyonlarına ayrılmış) sıvılarla suyun karışımı olan (iyon ihtiva eden) iletken sıvıdır.

Elektroliz: Elektolitik sıvıdan (çözelti) elektrik akımı geçirildiğinde sıvı içerisinde gerçekleşen tepkimelere elektroliz denir.

İyon: Elektrolit içerisindeki artı ya da eksi yüklü atom ya da bileşikler.

Bir bileşiğin içerisindeki eksi (-) yüklü iyonlara Anyon, artı yüklü iyonlara ise Katyon denir.

Elektroliz Olayı

Elektroliz olayını anlamak için öncelikle bileşikler arasındaki bağları (bileşikleri bir arada tutan kuvvet) anlamak gerekir. Bileşikler arasında değerlik elektronuna bağlı iki tür bağ söz konusudur.

Kovalent bağ: Kovalent bağda bileşikler elektron ya da elektronları ortak kullanırlar.

İyonik bağ: Bileşik atomlarından (ya da moleküllerden) biri diğerine elektron vererek kendisi pozitif iyon haline gelir. Diğer atom ya da bileşik ise negatif iyon durumuna geçer.

Kovalent bağlı bileşikler elektrik alanı ile ayrıştırılamazlar. Buna karşın iyonik bağlı bileşikler elektrik alanı ile (potansiyel fark uygulanarak) ayrışabilirler.

Elektroliz farklı amaçlar için farklı şekillerde yapılabilir. Örneğin, bir metalin başka bir metalle kaplanması isteniyorsa kullanılacak eriyik ve elektrotlar ona göre seçilir. Ya da su ayrıştırılarak Hidrojen gazı elde edilmek istendiğinde farklı bir çözelti ve farklı elektrotlar kullanılır.

Elektroliz olayının nasıl işlediğini anlamak bakımından Şekil’deki düzenek bir örnek teşkil edebilir. Bu düzenek, kaynağın eksi ucuna bağlanmış olan malzemenin (katot) kaynağın artı ucuna bağlanmış olan malzeme (anot) ile kaplanması için tasarlanmıştır.

Elektroliz kabının içindeki suya bakırsülfat (CuSO 4 ) karıştırılmış ve bakırsülfat, bakır (Cu +2 ) ve sülfat (SO 4-2 ) şeklinde suda çözünerek iyonlarına ayrılmıştır. Sisteme enerji verildiğinde kaynağın artı (+) ucu anottan elektron çekerken eksi (-) ucu ise katoda elektron verir. Anotta negatif iyon durumuna geçen bakır atomları (Cu -2 ) çözeltide serbest halde bulunan sülfat iyonları (SO4 -2 ) ile birleşerek bakırsülfatı (CuSO 4 ) oluştururlar. Bu esnada çözeltide serbest halde bulunan pozitif bakır iyonları (Cu +2 ) katottaki fazla elektronları alarak katotla birleşirler. Bu şekilde akım geçtiği sürece katottaki metal, anottaki metal ile kaplanmış olur.

Zamana ve devre akımına göre kaplanan bakırın miktarı Faraday Yasaları ile açıklanabilir.

Faraday Kanunu

Elektroliz ürünlerinin miktarı ve ürünlerin meydana gelme hızı elektroliz şartlarına bağlıdır. Faraday elektroliz yasalarına göre:

1- Elektrolitten elektrik akımı geçirildiği zaman serbest hale geçen ya da çözünen madde miktarı elektrolitten geçen elektrik yükü ile doğru orantılıdır.

2- Çeşitli elektrolitlerden aynı miktar elektrik akımının geçirilmesiyle ayrılan veya çözünen madde miktarı, bu cismin kimyasal eşdeğeri ile doğru orantılıdır.

Bir cismin kimyasal eşdeğeri, bir kulonluk (coulomb) elektrik yükü miktarının serbest hale geçirdiği veya çözdüğü maddenin gram miktarıdır.

Endüstrideki kullanım alanları

1- Metalürjilerde, metallerin hazırlanmasında ya da arıtılmasında,

2- Galvanoplastide, bir elektrolitik metal birikimiyle döküm kalıbına biçim vermede, aşınmaya karşı korumada ve bir metal çökeltisiyle metallerin kaplanmasında, (nikel kaplama, çinko kaplama, kadmiyum kaplama, krom kaplama, gümüş ya da altın kaplama)

3- Suyun elektroliziyle arı hidrojen ve başka gazlar elde etmede

4- Metal üstünde koruyucu oksitli anot tabakalarının elde edilmesinde

5- Elektrolizle parlatmada, metallerin katot ya da anot olarak yağlardan arındırılmasında

6- Sürekli akım yardımıyla, organik dokuların ayrıştırılmasına dayanan tedavi elektrolizi, cerrahide sinir uçlarının (nöronların), sertleşen urların, burun deliklerindeki poliplerin yok edilmesinde, üretra(idrar yolları) ya da yemek borusu daralmalarının tedavisinde

2.Piller



Piller, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren kaynaklardır. Pillerden doğru akım (DA/DC) elde edilir.

Piller, günümüzün (düşük güçlü mobil cihazlar için) vazgeçilemez enerji kaynaklarından biri durumuna gelmişlerdir. Artık şarjlı (yeniden doldurulabilen) ve şarjsız (yeniden doldurulamayan) piller çok değişik tiplerde üretilmekte ve bunlardan en az birini nerdeyse her an yanımızda taşımaktayız.



Pillerin yapımında kullanılan elektrot ve bileşik çeşitleri geniş bir yelpaze teşkil etmektedir. Özellikle yeniden doldurulabilen pillerin birçoğunun elektrolitleri ve içerdikleri bileşiklerin oranları nerdeyse ticari bir sır niteliğindedir.

Birçok pilin tek bir kap içerisinde seri bağlanmasıyla elde edilen pil grubuna batarya denmektedir ve daha yüksek gerilim ve kapasite isteyen cihazlarda bunlar kullanılmaktadır.

Çok kullanılan bazı piller ve özellikleri

Piller hayatımızı bunca kuşatmışken onları daha iyi tanımalı, nasıl kullanacağımızı, kullanım süreleri bitince nasıl davranacağımızı bilmemiz gerekmektedir. Ticari piller şarj edilebilir olup olmamasına göre iki grupta incelenebilir.

Tek kullanımlık piller (birincil piller) üreten firmaya, içerisindeki malzemeye bağlı olarak gerilimleri aynı olmakla birlikte farklı enerji potansiyellerine sahiptirler.

Tekrar doldurulabilen (şarjlı) piller (ikincil piller) ise yine üretilen firma ve yapımında kullanılan malzemeye bağlı olmak üzere farklı gerilimlere ve farklı enerji kapasitelerine sahiptirler.

Piller kullanıldıktan ya da ömürlerini tamamladıktan sonra içerdikleri zararlı bileşikler nedeniyle çöpe atılmamalı, geri dönüşüm kutularına bırakılmalıdırlar.

Pil alacağımız zaman ihtiyacımızı iyi belirler ve pilleri de iyi tanıyarak seçimimizi ona göre yaparsak daha ekonomik ve daha akıllı davranmış oluruz. Bu amaca yönelik olarak çok kullanılan birkaç ticari pil çeşidi ve özellikleri birer tablo halinde verilmiştir.

Pillerin çalışma ilkesi

Pillerin işleyiş mekanizması elektroliz ile benzerdir. Tek fark, elektrolizde işleyen süreç pillerde tersine işler.

Kullanılan sıvı ya da jel halindeki çözelti (elektrolit) ve elektrot olarak kullanılan metalin cinsine göre farklı yapılarda ve farklı voltajlarda pil elde etmek mümkündür.

Bir metal çubuk uygun bir elektrolit içine daldırılırsa, elektrolit ile çubuk arasında bir potansiyel farkı oluşur. Buna değme emk’i (elektro motor kuvvet) denir.

Piller kuru pil veya sıvı çözeltili pil olabilir.

Elektrik Akımının Manyetik Etkisi, Manyetik Alan, Elektromıknatıs Yapımı, Kullanıldığı Yerler, Sağ El Kuralı

Elektrik Akımının Manyetik Etkisi

Demir, nikel, kobalt gibi metalleri çekme özelliği gösteren metallere mıknatıs denir.

Mıknatıslar doğal ve yapay olmak üzere iki çeşittir. Doğal mıknatıs, demirin (Fe) oksijenle (O2 ) oluşturduğu Fe3O4 bileşiğidir. Yapay mıknatıslar ise demir, nikel, kobalt gibi malzemelerin alaşımlarının mıknatıslandırılması (mıknatıs etkisine sokulması) ile elde edilir.

Mıknatısın etkisinin görüldüğü alana manyetik alan denir. Manyetik alan, kuvvet çizgileri şeklinde de ifade edilir. Dünyamız da kendisini çevreleyen bir manyetik alana sahiptir ve pusulanın çalışmasını bu alana borçluyuz.

Üzerinden akım geçirilen iletkenlerde de manyetik alan oluşmaktadır. Elektrik akımının manyetik etkisinin kullanım alanı oldukça geniştir. Gerilim dönüştürücü ve daha başka amaçlı trafolar, elektrik motorları, haberleşme sinyallerinin üretimi, iletimi ve alınması, indüktif sensörler, mikro dalga uygulamaları, elektrik akımının manyetik etkisini kullanır.

Sektörel anlamda, enerji, haberleşme, güvenlik, tıp vb. alanlarda kullanımı yaygındır.
Manyetik maddeler

Manyetik alandan etkilenen ya da manyetik alanı etkileyen maddelere manyetik maddeler denir.

Demir gibi yumuşak malzemeler kolay mıknatıslanırlar ancak mıknatıs etkisinden uzaklaşınca manyetik (mıknatıs) özelliklerini kolay kaybederler. Nikel ve kobalt gibi sert malzemeler ise daha zor mıknatıslanırlar ancak mıknatıslık özelliklerini yumuşak malzemelere göre daha uzun süre koruyabilirler.

Alüminyum, nikel ve kobaltın alaşımından yapılan yapay mıknatıs ise mıknatıslandıktan sonra bu özelliğini hiç kaybetmez.

Manyetik maddeler özelliklerine göre üç başlık altında incelenebilir.

1- Ferromanyetik Madde: Bağıl manyetik geçirgenlikleri 1’ den çok büyük olan maddelerdir. Böyle maddeler manyetik alana konursa mıknatıslanırlar ve bölgedeki manyetik alan şiddetini alırlar. Kobalt, nikel, demir gibi maddeler ferromanyetik maddedir.

2- Paramanyetik Madde: Bağıl manyetik geçirgenlikleri 1’ den biraz büyük olan maddelerdir. Bunlar manyetik alana konursa çok az mıknatıslanırlar ve bulundukları bölgede alan şiddetini biraz arttırırlar. Alüminyum, manganez gibi maddeler paramanyetik maddedir.

3- Diyamanyetik Madde: Bağıl manyetik geçirgenlikleri 1’ den biraz küçük olan maddelerdir. Bunlar manyetik alana konulduklarında alana zıt yönde ve zayıf olarak mıknatıslanırlar. Bulundukları bölgedeki manyetik alan şiddetini azaltırlar. Bakır, gümüş, bizmut ve karbon gibi maddeler diyamanyetik maddelerdir

Manyetik olmayan maddeler

Manyetik alandan etkilenmeyen maddelere manyetik olmayan maddeler denir.

Manyetik olmayan maddeler, kağıt, lastik, plastik, cam, mika, seramik, tahta vb. şeklinde sıralanabilir.

Mıknatıs kutupları

Mıknatısın itme ya da çekme kuvvetinin en yoğun olduğu bölgeler, mıknatısın kutuplarıdır. Bir mıknatısın N (North) ve S (South) olmak üzere iki kutbu vardır.

Bir mıknatıs parçalara bölündükçe her bir parça yine iki kutuptan oluşan bir mıknatıs özelliği gösterir.

Farklı iki mıknatıs birbirlerine yaklaştırıldığında aynı kutupların (N-N ya da S-S) birbirini ittiği, zıt kutupların (N-S ya da S-N) ise birbirlerini çektiği görülür.

Manyetik Alan

Manyetik alan, bir mıknatısın kuvvetinin etkili olduğu alandır. Bu etki, bir mıknatısın etrafına demir tozları döküldüğünde tozların, kutupların bölgesinde yoğun olmak üzere mıknatısın etrafında çizgiler meydana getirmesinden anlaşılır. Bu nedenle manyetik alan, alan çizgileri ya da manyetik kuvvet çizgileri şeklinde de ifade edilmektedir.

Manyetik Kuvvet Çizgilerinin Özellikleri

1- Kuvvet çizgileri kapalı bir devre oluşturacak şekilde ilerlerler.

2- Kuvvet çizgileri birbirlerini iterler (birbirlerine paralel ilerler) ve bu nedenle de kesişmezler.

3- Kuvvet çizgilerinin yönü dışarıda N kutbundan S kutbuna doğrudur.

4- Manyetik kuvvet çizgileri her maddeyi etkilemese de her maddeden geçerler.

5- Zıt yöndeki kuvvet çizgileri birbirlerini zayıflatırlar.

6- Aynı yöndeki kuvvet çizgileri, manyetik alanı kuvvetlendirir.

İletken Etrafında Oluşan Manyetik Alan ve Bunun Zararlı Olduğu Ortamlar

Bir iletkenden akım geçirilince iletken etrafında bir manyetik alan oluşur. Tıpkı mıknatısta olduğu gibi bu alanın da itme ve çekme özelliği vardır.

İletken etrafında oluşan alanın yönü sağ el kuralı ile bulunur. Kurala göre iletken avuç içine alacak şekilde tutulduğunda ve başparmak akımın yönünü, kalan dört parmak ise iletkende oluşan manyetik alanın yönünü gösterir.

Girişte de değinildiği gibi elektrik akımının manyetik etkisinden faydalanma alanları oldukça fazladır. Buna karşın birçok zararlı etkileri de söz konusudur.

Manyetik alanın ve elektrik alanının yaydığı dalgalara elektromanyetik dalga denmektedir.

Bazı dalgaların canlılar üzerinde birtakım olumsuz etkileri olmaktadır. Halâ tartışmalar sürse de bu dalgaların insanın bağışıklık sistemini zayıflattığı ve kanser türü hastalıklara neden olduğu söylenmektedir.

Bir sistemin manyetik alanı, iyi bir manyetik yalıtım yapılmazsa başka sistemlerin çalışmasını olumsuz etkileyebilir. Örneğin, televizyon ya da bilgisayarın yanında cep telefonu faaliyete geçince hem parazit sesleri duyulur hem de ekran görüntülerinde bozulmalar olur.

Benzer şekilde, yakından geçen bir arabanın yaydığı manyetik alanlar sonucu radyonun alıcı devresini etkilemesi ve üretilen seslerin bozulması da bir örnek olabilir.

Özellikle elektronik yöntemlerle hassas sistemlerde ve hassas ölçümlerin yapıldığı yerlerde bu etki sakıncalı sonuçlar doğurabilir. Örneğin, birtakım önlemler sonucunda cep telefonları birçok ulaşım aracında kullanılabilse de hala cep telefonlarının kullanımının sakıncalı (yasak) olduğu toplu taşıma araçları bulunmaktadır.

Manyetik alanın sakıncalarını maddeler halinde sıralayacak olursak:

1- Canlı metabolizmasını bozarak halsizlik, yorgunluk ve bir takım hastalıklara sebebiyet verebilir.

2- Ölçüm cihazlarını etkileyerek yanlış ölçümlere neden olabilir.

3- Bazı elektronik cihazların çalışmaları üzerinde olumsuz etkileri görülebilir.

Elektromıknatıs Nasıl Yapılır? Kullanım Alanları Nelerdir? öğrenmek için tıklayınız...

Elektrik Akımının Isı Etkisi, Kullanıldığı Yerler, Isıtıcı Krom-Nikel Tel Hesabı, Joule Kanunu

Elektrik Akımının Isı Etkisi

Soğuk havalarda hepimizin üşüdüğümüzde ellerimizi bir birine sürterek ısındığımız olmuştur. Peki, böyle yaptığımızda ne oluyor da ısınıyoruz? Sürtünme sonucu ellerimizdeki atomların kinetik (hareket) enerjisini arttırıyoruz. Yani aslında sadece bir enerji dönüşümü gerçekleştiriyoruz.

Elektrik akımının ısı etkisinden faydalanılarak işlerimizi kolaylaştıran birçok cihaz yapılmaktadır. Evlerimizdeki elektrikli ocaklar, ısıtıcılar, ütü, tost makinesi, fritöz, fırınlar bunlara örnek gösterilebilir.

Elektrik enerjisinin ısı etkisinden evlerimizde faydalandığımız gibi farklı endüstri kollarında da kullanımı çok yaygındır, ancak elektrik akımının ısı etkisinin istenmediği durumlar da söz konusudur. En basitinden kullanımı gittikçe azalsa da evlerimizdeki akkor flamanlı lambalar iyi bir örnek teşkil edebilir. Bu lambaların kullanım amacı aydınlatma olmasına karşın ışık verimlerinin %10 civarında olması ve enerjinin çoğunu ısıya dönüştürmeleri istenmeyen bir durumdur.

Benzer şekilde bilgisayarınızın güç kaynağında fan bulunmaktadır, çünkü akım geçen devre elemanları fazlaca ısınmakta ve soğutulmazlarsa bozulma riski bulunmaktadır.

Yine trafolar, elektrik motorları vb. birçok elektrikli makinelerde ısınma, hem enerji kaybına hem de soğutma zorunluluğu yüzünden ekstra harcamalara neden olmaktadır.

Akım Geçiren İletkenlerin Isınması

Aslında ellerimizi sürterek ellerimizi ısıtmamız ile bir iletkenden akım geçirilince iletken telin ısınması sırasında aynı olaylar geçekleşmektedir. Tek farkla ki iletken telde bu işi elektrik akımı yapmaktadır. Bir iletkenden akım geçirilince elektronların atomlarla ve başka elektronlarla çarpışmaları sonucu iletken telin toplam kinetik enerjisinin artmasına neden olmaktadır. İletken telde artan (oluşan) ısı ise daha az ısıya sahip olan ortama yayılmaktadır.

İletkenlerin ısınma düzeyleri, iletkeni oluşturan atom ya da moleküllerin elektrik akımına (elektronların geçişine) izin verme oranına bağlıdır. Yani akım bir iletkenden daha kolay geçiyorsa iletken tel daha az ısınır. Daha zor geçiyorsa iletken tel daha çok ısınır. İletken tellerin özdirençleri az olursa ısınma da az olur.

Bazı metallerin özdirenç değerleri

İletkenlerin Kabul Edilebilir Isınma Düzeyleri

Isıtıcı yapımında kullanılan iletkenlerin tersine, akım taşıyan iletkenlerin ısınması istenmez, çünkü iletken ısınınca enerji kaybına neden olur. Bunun da ötesinde aşırı ısınmayla eriyerek yangın gibi istenmeyen olaylara sebebiyet verebilir. Yine de üzerinden akım geçen her iletken bir miktar ısınır. İletkenlerin ısınma miktarları, yapıldıkları maddenin cinsine göre farklılık arz eder.

Yine yapıldıkları malzemenin cinsine göre her iletkenin dayanabileceği azami bir sıcaklık değeri vardır. Bu sınır sıcaklığı, iletkenin erime sıcaklığı da göz önünde bulundurularak yalıtım malzemesinin erime sıcaklığına göre belirlenir.

İletkenlerin ısınma düzeyleri normal çalışma ve kısa devre durumunda farklılık arz eder. İletkenler (malzeme cinsi ve kalitesine bağlı olarak) çok kısa bir süre yüksek sıcaklıklara dayanabildikleri için kısa devre sınır sıcaklık değerleri normal çalışma sınır sıcaklığından daha yüksektir.

İletken üretim firmaları farklı amaçlara yönelik, farklı çeşitlerde iletkenler üretmektedirler. Firmalar, çeşitli hesaplar ve testler sonucunda bir iletkenin taşıyabileceği azami akımı, dayanabileceği azami sıcaklığı vb. bilgileri kablo kataloglarında belirtirler.

İletken seçimi, iletkenin hangi amaçla, nerede ve hangi şartlarda kullanılacağının
tespiti yapıldıktan sonra kataloglardan yararlanarak yapılabilir.

Joule Kanunu

Jul (Joule) Kanunu, bir iletkende üretilen (dönüştürülen) ısı miktarının nelere bağlı olduğunu ortaya koyar.

Jul Kanunu’na göre bir iletkende ortaya çıkan ısının miktarı, iletkenin direncine bağlı olarak üzerinden geçirilen akımın karesi ve akımın geçme süresi ile doğru orantılıdır.

Matematiksel ifadesi ise aşağıdaki gibidir.

Eşitlikteki sembollerin anlamları ve birimleri aşağıdaki gibidir:

Q : İletkendeki ısı miktarı (Joule - J)

I : İletkenden geçen akım (Amper - A)

R : İletkenin direnci (Ohm)

t : Akımın geçme süresi (Saniye - sn)

Isı birimi olarak günümüzde genellikle kalori (Calori-Cal) kullanıldığı için jul, kaloriye dönüştürülür ve formül de aşağıdaki gibi kullanılır.


Örnek: Direnci 220 ohm olan bir ısıtıcıdan 1 saat boyunca 1 A şiddetinde bir akım geçirilmiştir. Isıtıcıdan elde edilen sıcaklığın miktarı nedir?

Cevap:

I = 1 A

t = 1 . 60 . 60 = 3600 sn.

Q = ?


Q = 0,24 . 1 . 220 . 3600 = 190080 Cal. = 190,08 kCal.

Isı Etkisinin Endüstride Kullanım Yerleri

Evlerimizdeki ısıtıcılardan, ütülerden, fırınlardan tutun da endüstrinin birçok kolunda elektrik akımının ısı etkisinden faydalanılmaktadır.

Elektrik akımının ısı etkisi endüstriyel fırınlarda, döküm işlerinde, kaynak işleri vb. işlerde direkt olarak kullanılmaktadır.

Ayrıca elektrik akımının ısı etkisi dikkate alınarak ya da ondan faydalanılarak birçok kontrol elemanı ya da aygıtı yapılmakta ve kullanılmaktadır.

Örneğin, evinizdeki elektrikli sobanın yaydığı ısı, akımın ısıtıcı telinden geçmesi ile ilgiliyken ayarladığınız sıcaklıkta ısıtıcının devre dışı kalması (çalışmasının durması) bir kontrol elemanı olan termistör ya da termostatla ilgilidir. İşte bu elemanlar elektrik akımının ısı etkisi dikkate alınarak yapılmış elemanlardır.

Yukarıdaki örneğe benzer şekilde elektrik akımının ısı etkisi dikkate alınarak sigorta, termik röle gibi çeşitli devre koruma elemanları, termik ölçü aletleri gibi ölçme aletleri ve termistörler, termostatlar gibi kontrol elemanları yapılmakta ve endüstride kullanılmaktadır.

Bu elemanların bir kısmı evlerimizde de kullanılmaktadır.

Elektrikli Isıtıcı Hesapları

Elektrik akımı metallerden geçerken metalin cinsine göre farklı miktarlarda ısı üretir.

Özdirençleri yüksek teller daha çok ısı üretirler. Isıtıcı tel (rezistans) olarak ısıya dayanaklı teller tercih edilmektedir. Verim/dayanıklılık oranı göz önüne alındığından ısıtma teknolojisinde genellikle krom-nikel teller kullanılmaktadır. Krom-nikel tellerin tercih edilme sebebini anlamak için krom-nikelin öz direnç değeri olan 1.1 rakamını bazı metallerin özdirenç değerleri ile karşılaştırmak yeterlidir.

Isıtıcı hesaplarında kullanılacak telin cinsi belirlendikten sonra hangi güçte bir ısıtıcı yapılacağına karar verilir. Bu kararı ihtiyaçlar ya da pazar durumları belirler.

Isıtıcının çalışma gerilimi de göz önünde bulundurularak belirlenen gücün elde edilebilmesi için telin uzunluğu ve çapının hesabına geçilir.


Çeşitli güç ve gerilimler için krom-nikel telin fiziksel ve elektriksel değerleri

Örnek: 220 V’luk şebekede çalışacak 1000 W’lık bir ısıtıcı için kullanılacak krom-nikel telin çapını ve uzunluğunu bulunuz.

Cevap: Öncelikle tablonun 1. sütunundan güç değerini eşleştiririz. Buna göre bizim okuyacağımız (alacağımız) değerler tablonun son satırında bulunmaktadır. Tabloya göre kullanılması gereken telin çapı 0.57 mm (4. sütun, son satır) ve uzunluğu da 11 m’dir. 

Erken Yaşta Yaşlanma (Progeria) Hastası Sam Berns'in Yaşam Felsefesi ve Hayatı

Progeria adlı bir hastalığa sahip olan ve 17 hayatını kaybeden Sam'in hayatından alınacak dersler var.

Sekiz milyonda bir kişide görülen ve en fazla 13 yaşına kadar yaşar denilen Berns, yaşama tutkusuyla ABD'lilerin kalbini kazanmıştı. 

Tıpta Progeria yani erken yaşlanma hastalığı olarak bilinen sendrom teşhisini 22 aylıkken alan Sam Berns'in ölümü Amerika'da büyük üzüntüye neden oldu. 

Hayatı belgesel olan talihsiz gencin yaşlılıkla bağlantılı, kas ve kemik kaybı, kalp damar yetersizliğine bağlı hayatını kaybettiği açıklandı.

Dünyada sadece 350 çocuğun sahip olduğu bir hastalığı var Sam'in. Fakat bu durum onun hayattan zevk almasına engel olmamış. Hayaller kurmuş Sam Berns ve hayallerinin bazısını da gerçekleştirebilmiş.

Sam'in mutlu olmak için benimsediği 3 felsefe:

1. Yapamayacağınız şeyleri kabullenin çünkü yapabileceğiniz çok şey var.

2. Etrafınızı birlikte olmayı istediğiniz kaliteli insanlarla çevirin.

3. Her zaman ileriye bakın ve yaşamınızı zenginleştirmeye çalışın.

Sam ve ailesi, hastalık süreci ve diğer merak ettiğiniz bilgiler için aşağıdaki linke tıklayabilirsiniz.

http://blog.milliyet.com.tr/bir-anne-ve-ogulun-hikayesi--sam-e-gore-yasam/Blog/?BlogNo=451061

Statik Elektriğin Zarar Verebileceği Ortamlarda Alınacak Önlemler Nelerdir?

Statik Elektriğin Zarar Verebileceği Ortamlarda Alınacak Önlemler

Statik elektriğin birçok faydasının yanında birtakım olumsuz etkileri ve zararları da vardır. Statik elektrik bazı durumlarda sağlığımızın bozulmasından tutun da bazı hassas cihazların düzgün çalışmamasına, zarar görmelerine hatta bozulmalarına sebep olabilmektedir. Bazen patlamalar ve yangınlara da sebebiyet verebilmektedir.

Statik elektriğin zararlı etkilerinden korunmak için gerekli önlemlerin bir kısmı aşağıda listelenmiştir:

1- Evlerdeki metal eşyalar topraklanmalıdır.

2- Yanıcı ya da patlayıcı madde bulunan ortamların döşemeleri antistatik malzemelerle kaplanmalıdır.

3- Yanıcı ve patlayıcı malzeme bulunan ortamlarda antistatik elbise, önlük, ayakkabılar giyilmelidir.

4- Kullanılan cihaz ve makineler topraklanmalıdır.

5- Yanıcı ve patlayıcı madde taşıyan araçlarda yerle teması olan zincirler ya da esnek metaller bulundurulmalıdır.

6- Hassas cihazların bulunduğu ortamlarda antistatik önlük, ayakkabı ve eldiven giyilmelidir.

7- Elektronik devrelerle çalışırken antistatik bileklik, antistatik giysi ve antistatik araç-gereç kullanılmalıdır.

8- Yüksek binalara ya da metal aksamı çok olan yapılara paratoner tesisatı kurulmalıdır.

9- Nemin sakıncalı olmadığı ortamlar nemlendirilmelidir.

Antistatik çalışma ortamı

1.Cihaz ve Araçları Statik Elektriğe Karşı Topraklama

Gerekli önlemler alınmadığı takdirde statik elektrik daha önce de belirtildiği gibi üzücü olaylara hatta felaketlere neden olabilir.

Bütün elektrikli cihazlar kaçak akımlara karşı topraklanmaktadır. Topraklama kısaca cihazın metal aksamı ile (gövdesi) toprağa gömülmüş uygun büyüklük ve iletkenlikteki bir levha arasına iletken tel çekilmesi olayıdır.

Bazı ortamlarda bir işte kullanılan ama elektrikle çalışmayan malzeme, araç-gereçler de vardır. Elektrikli-elektriksiz bütün cihazların birbirlerine iletken tellerle bağlanarak yük dengesinin sağlanması ve yüklerin toprakla irtibatlandırılması olayına statik elektriğe karşı topraklama denir. Elektrostatik topraklama ihtiyaç duyulan ortamlarda mutlaka yapılmalıdır.

Bir tesiste makinelerin statik elektriğe karşı topraklanması


Bir tankerin statik elektriğe karşı topraklanması

Örneğin, bir tankerin deposu bir makine değil, sadece bir kaptır. Bu nedenle tankerde elektriksel topraklama söz konusu değildir, ancak tanker ve ortamda bulunan bütün cihazların bir iletkenle birbirleri ile temasları sağlanırsa birinde biriken yük anında diğerlerine de dağılacağı için ortamda bir potansiyel fark olmayacak ve statik deşarjların (yük boşalmaları) önüne geçilmiş, olası tehlikeler önlenmiş olunacaktır.

Yanıcı ve patlayıcı ortamlardaki bütün makine ve cihazlar statik elektriğe karşı topraklanmalıdır. Örneğin benzin istasyonlarındaki pompalar, gaz, petrol tankerleri, kimya sektöründe kullanılan makineler statik elektriğe karşı mutlaka topraklanmalıdır.

Topraklama basitçe cihazın ya da makinenin metal aksamına bağlanan bir kablonun diğer makine, cihaz vb. donanımlarla irtibatı sağlandıktan sonra toprakla irtibatlandırılması şeklinde yapılır.

2.Çalışacak Kişinin Statik Elektriğe Karşı Topraklama Bileziği Kullanımı

Bazı elektronik devre elemanları ve cihazları çok küçük gerilimlerle çalışmaktadırlar.

Vücudunuzda bazen binlerce volt değerinde statik elektrik birikmektedir. Bazı eleman ya da cihazlarla temas ettiğimizde vücudumuzdaki yüksek voltaj eleman ya da cihazların devrelerinde anlık ya da kalıcı bozulmalar meydana getirir.

Örneğin, hiçbir önlem almadan bilgisayar kasasını açıp devrelere dokunursanız bazı elemanlar zarar görebilir, bir daha çalışmayabilirler.



Bu nedenle statik elektriğin zararlı olduğu ortamlarda diğer önlemlerin yanında topraklama bileziği kullanmalısınız.

Topraklama bileziğini bileğinize taktıktan sonra, bir ucu bilezikte olan topraklama kablosunun diğer ucunu da çalışacağınız daha önce toprakla bağlantısı sağlanmış malzemeye bağlamalısınız. Bileziği az kullandığınız bileğinize takmanız daha rahat çalışmanız açısından faydalı olabilir.