Elektrik enerjisi günlük hayatta ısıtmadan soğutmaya, haberleşmeden
bilgisayara, aydınlatmadan (Görsel 1.1) harekete kadar birçok alanda
kullanılır.
Pil, akü ve jeneratör gibi araçların ürettiği elektrik enerjisi el feneri,
telefon, bilgisayar hatta trafikteki sayısı giderek artan elektrikli otomobillerde
de kullanılır. 21. yüzyılda elektrik enerjisi ile çalışan otomobiller
(Görsel 1.2), insanlığın ihtiyaç duyduğu temiz çevreyi sağlayacak
önemli değişimlerden biri olacaktır.
Basit bir elektrik devresi (Şekil 1.1: a), su tesisatına benzer (Şekil 1.1: b).
Elektrik devresindeki üreteç su tesisatındaki pompaya, anahtar vanaya,
direnç de kıvrımlı boruya benzetilebilir. Musluk açıldığında pompa çalışır
ve su borudan akar. Basit elektrik devresinde ise bu durum, anahtar
kapatıldığında devrede akımın oluşmasına karşılık gelir.
Bir su tesisatındaki borularda daima suyun bulunması gibi elektrik
yükleri de iletken telde hazır bulunur. Suyun borularda dolaşması su
pompasının çalıştırılmasıyla gerçekleşir. Elektronların hareket edebilmesi
için de bir etki gereklidir. Bu etki üreteç tarafından sağlanan
potansiyel farkıdır.
Birim yükün devreyi dolaşması için gerekli enerjiye potansiyel
farkı denir. Potansiyel farkı V sembolüyle gösterilir. SI’da birimi
Volt’tur. Kapalı bir elektrik devresindeki elektronları hareket ettiren etkiye
elektromotor kuvveti denir.
Bir iletkenin dik kesitinden birim zamanda yük cinsine bakılmaksızın
geçen toplam yük miktarına (mutlak değerce toplamına) akım şiddeti
denir. Akım şiddeti Ι sembolüyle gösterilir. SI’da birimi Amper’dir (A).
Temel büyüklüklerden olup skaler bir büyüklüktür.
Elektrik akımının yönü, negatif yüklerin hareket yönüyle zıt yönde kabul
edilir. Bu nedenle elektrik devrelerinde elektrik akımının yönü üretecin
artı (+) kutbundan eksi (-) kutbuna doğrudur.
Yük miktarları farklı özdeş K ve L iletken kürelerini birbirine bağlayan
iletken tel üzerindeki S anahtarı kapatıldığında L küresinden K küresine
doğru yük akışı olur (Şekil 1.2: a, b). Yük akışı, küreler özdeş olduğu
için yük miktarları eşitleninceye kadar devam eder. Bu esnada elektronların
hareketinden dolayı elektronların hareketine ters yönde K den
L ye doğru akım oluşur.
Elektrik akımını iletebilen maddelere iletken madde denir. Bütün
metaller oda sıcaklığında iletkendir. Bakır ve alüminyum, elektrik tesisatlarında
sıklıkla kullanılan iletken maddeler olarak ön plana çıkar.
Elektronların, üzerinde serbestçe hareket edemediği (elektrik akımını
iletemeyen) maddelere yalıtkan madde denir. Plastik, cam ve porselen
gibi maddeler yalıtkan maddelerdir. Yalıtkan maddeler elektrik devrelerinde
iletken tellerin dış kısımlarında yalıtkanlık sağlayarak elektrik
akımının oluşturabileceği olumsuz etkileri önlemek amacıyla kullanılır
(Görsel 1.3).
İletkenin uçlarına uygulanan potansiyel farkı nedeniyle iletkenin içerisinde
düzenli bir şekilde hareket eden serbest elektronlar, katı iletkenlerde
elektrik akımının oluşmasına neden olur (Şekil 1.3).
İyonik bağlı bileşiklerin sıvı çözeltilerinde pozitif ve negatif iyonlar bulunur.
İyonik bağlı bileşiklerin sıvı çözeltilerinde elektrik akımı bu iyonların
hareketiyle meydana gelir. Elektrik devresinde pozitif iyonlar eksi
uca (katot) hareket ederken negatif iyonlar artı uca (anot) hareket eder
(Şekil 1.4). Hareket eden toplam iyon miktarı elektrik akımını oluşturur.
Saf su içerisinde iyon bulundurmadığı için elektrik akımını iletmezken
tuzlu su içerisinde bol miktarda iyon bulunduğu için elektrik akımını
iletir.
