atölye Çalışması-1

7/18/2019 Atölye Çalışması-1

http://slidepdf.com/reader/full/atoelye-calismasi-1 1/203

T.C. ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹ YAYINI NO: 2576 AÇIKÖ⁄RET‹M FAKÜLTES‹ YAYINI NO: 1546

ATÖLYE ÇALIMASI-I

Yazarlar

Doç.Dr. Ahmet enol AYBEK (Ünite 1, 4, 5) Doç.Dr. Evren TURAN (Ünite 2) Doç.Dr. Metin KUL (Ünite 3, 8)

Yrd.Doç.Dr. Salih KÖSE (Ünite 6, 7)

Editör

Prof.Dr. Muhsin ZOR

ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹



Bu kitab›n bas›m, yay›m ve sat› haklar› Anadolu Üniversitesine aittir.“Uzaktan Ö¤retim” tekni¤ine uygun olarak haz›rlanan bu kitab›n bütün haklar› sakl›d›r.

‹lgili kurulutan izin almadan kitab›n tümü ya da bölümleri mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik kay›t veya baka ekillerde ço¤alt›lamaz, bas›lamaz ve da¤›t›lamaz.

Copyright © 2012 by Anadolu University All rights reserved

No part of this book may be reproduced or stored in a retrieval system, or transmittedin any form or by any means mechanical, electronic, photocopy, magnetic tape or otherwise, without

permission in writing from the University.

UZAKTAN Ö⁄RET‹M TASARIM B‹R‹M‹

Genel KoordinatörDoç.Dr. Müjgan Bozkaya

Genel Koordinatör Yard›mc›s›Doç.Dr. Hasan Çal›kan

Ö¤retim Tasar›mc›lar›Yrd.Doç.Dr. Seçil Banar

Ö¤r.Gör.Dr. Mediha Tezcan

Grafik Tasar›m YönetmenleriProf. Tevfik Fikret Uçar

Ö¤r.Gör. Cemalettin Y›ld›zÖ¤r.Gör. Nilgün Salur

Grafikerler Hilal Küçükda¤aan

Aysun avl›

Kitap Koordinasyon BirimiUzm. Nermin Özgür

Kapak DüzeniProf. Tevfik Fikret Uçar

Ö¤r.Gör. Cemalettin Y›ld›z

DizgiAç›kö¤retim Fakültesi Dizgi Ekibi

Atölye Çal›mas›-I

ISBN978-975-06-1247-3

2. Bask›

Bu kitap ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹ Web-Ofset Tesislerinde 5.000 adet bas›lm›t›r.ESK‹EH‹R, May›s 2013



‹çindekiler Önsöz ............................................................................................................ vii

Elektrik Kaça¤›ndan Korunma ............................................... 2G‹R‹ .............................................................................................................. 3GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹ ............................................................................... 3Laboratuvarda Elektrik Güvenli¤i................................................................. 4Evlerimizde Elektrik Güvenli¤i ................................................................... 5TEOR‹K B‹LG‹ ............................................................................................... 6‹nsan Davran›lar›ndan Kaynaklanan Elektrik Kaçaklar›............................ 6Teknik Nedenlerden Kaynaklanan Elektrik Kaçaklar›................................ 7Elektrik Kazalar› ........................................................................................... 7

Elektrik oku ........................................................................................... 7Elektrik K›v›lc›m›n›n Özellikleri ............................................................. 9Elektrik Kaçaklar›ndan Kaynaklanan Patlamalar................................... 10

Kaçak Ak›m Anahtar› .................................................................................... 10Kaçak Ak›m Anahtar›n›n Çal›mas› ....................................................... 11Kaçak Ak›m Devresi ............................................................................... 11

DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER .......................................... 12Güç Kayna¤› .................................................................................................. 13Elektrik Devresini Oluturan Modüller ........................................................ 13Ba¤lant› Kablolar›.......................................................................................... 15Timsah A¤z› ................................................................................................... 15Kaçak Ak›m Sigortas› .................................................................................... 15Zil ................................................................................................................. 15‹nsan Modeli.................................................................................................. 16DENEY I......................................................................................................... 16Deney Düzene¤inin Kurulmas› .................................................................... 16Deneyin Yap›l›› ............................................................................................ 19DENEY II ....................................................................................................... 21Deney Düzene¤inin Kurulmas› .................................................................... 21Deneyin Yap›l›› ............................................................................................ 22DENEY SONUÇLARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹......................................... 23Deney I .......................................................................................................... 23Deney II......................................................................................................... 24BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI ?........................................................... 24Özet................................................................................................................ 25Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 26Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 27S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 27

Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 27

Tellerin Uzunlu¤una ve Kesit Alan›na Ba¤l› Direnci ........... 28G‹R‹ .............................................................................................................. 29GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹ ............................................................................... 29

TEOR‹K B‹LG‹ ............................................................................................... 30‹letkenin Direncinin Uzunlu¤una Ba¤l›l›¤› .................................................. 32‹letkenin Direncinin Kesit Alan›na Ba¤l›l›¤› ................................................ 34

‹çindekiler iii

1. ÜN‹TE

2. ÜN‹TE



DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER .......................................... 36DENEY DÜZENE⁄‹N‹N KURULMASI .......................................................... 37DENEY‹N YAPILII ....................................................................................... 44Direncin Telin Uzunlu¤una Ba¤l›l›¤›............................................................ 44Direncin Telin Kesit Alan›na Ba¤l›l›¤›.......................................................... 46DENEY SONUÇLARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹......................................... 48Birinci K›sm›n Sonuçlar›n›n De¤erlendirilmesi............................................ 48‹kinci K›sm›n Sonuçlar›n›n De¤erlendirilmesi............................................. 49BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI? ............................................................ 50Özet ............................................................................................................... 51Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 52Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 53S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 53


Elektrik Enerjisinin Mekanik Enerjiye Dönüümü................ 56G‹R‹ .............................................................................................................. 57GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹ ............................................................................... 57TEOR‹K B‹LG‹ ............................................................................................... 58DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER .......................................... 61DENEY DÜZENE⁄‹N‹N KURULMASI .......................................................... 62DENEY‹N YAPILII ....................................................................................... 68Enerji Dönüümü .......................................................................................... 68Elektrik Motorunun Verimi........................................................................... 70DENEY SONUÇLARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹......................................... 72BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI? ............................................................ 73Özet................................................................................................................ 74

Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 75Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 76S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 76


Rüzgâr Enerjisinden Elektrik Enerjisi Üretimi ..................... 78G‹R‹ .............................................................................................................. 79GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹ ............................................................................... 79TEOR‹K B‹LG‹ ............................................................................................... 80Üretilen Enerjinin Hesaplanmas› .................................................................. 83Rüzgâr Enerjisi Kaynaklar› ve Ekonomisi .................................................... 83Rüzgâr Enerjisinin Avantajlar›....................................................................... 86

Rüzgâr Enerjisinin Dezavantajlar› ................................................................. 86DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER .......................................... 86Güç Kayna¤› .................................................................................................. 87Çelik Raylar.................................................................................................... 88

Ayaklar ........................................................................................................... 88Rüzgâr Kayna¤› (Fan) ................................................................................... 88Ba¤lant› Kablolar›.......................................................................................... 88Elektrik Devresini Oluturan Modüller ........................................................ 88Rüzgâr Türbini ve Pervaneler....................................................................... 90DENEY DÜZENE⁄‹N‹N KURULMASI .......................................................... 90DENEY‹N YAPILII ....................................................................................... 95Rüzgâr Enerjisinin Elektrik Enerjisine Dönütürülmesi............................... 96Rüzgâr Enerjisinin Mekanik Enerjiye Dönütürülmesi................................ 96Rüzgâr Enerjisinden Elektrik Enerjisi Depolanmas› .................................... 97Kondansatörde Depolanan Enerjinin Kullan›lmas› ..................................... 98

‹çindekileriv

3. ÜN‹TE

4. ÜN‹TE



DENEY SONUÇLARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹......................................... 99BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI ?........................................................... 100Özet ............................................................................................................... 101Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 102Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 103


Hidrojen Enerjisinden Elektrik Enerjisi Üretimi.................. 104G‹R‹ .............................................................................................................. 105GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹ ............................................................................... 106TEOR‹K B‹LG‹ ............................................................................................... 106Suyun Elektrolizi ........................................................................................... 107Proton De¤iim Zar› ile Elektroliz................................................................ 108Hidrojen Yak›t Hücresi ................................................................................. 110Dünyada Hidrojen Enerjisi .......................................................................... 111

Türkiye’de Hidrojen Enerjisi Potansiyeli .................................................... 112DENEYDE KULLANILACAK ARAÇ VE GEREÇLER ..................................... 113Güç Kayna¤› .................................................................................................. 113Elektrik Devresini Oluturan Modüller ........................................................ 114

Ampermetre / Voltmetre............................................................................... 115Saf Su ............................................................................................................. 117Koruyucu Gözlük.......................................................................................... 117Kronometre.................................................................................................... 117Su/Gaz Hortumlar› ........................................................................................ 118Hortum S›k›t›rma Kelepçeleri...................................................................... 118DENEY DÜZENE⁄‹N‹N KURULMASI VE DENEY‹N YAPILMASI .............. 118H2 Gaz›n›n Elde Edilmesi ............................................................................. 118

Deneyin Yap›l›› ........................................................................................... 125Hidrojenden Elektrik Elde Edilmesi............................................................. 128Deneyin Yap›l›› ............................................................................................ 129DENEY SONUÇLARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹......................................... 132BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI ?........................................................... 133Özet ............................................................................................................... 134Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 135Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 136S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 136


Seri ve Paralel Ba¤l› Güne Pilleri ......................................... 138G‹R‹ .............................................................................................................. 139GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹ ............................................................................... 140TEOR‹K B‹LG‹ .............................................................................................. 140Seri Ba¤lama.................................................................................................. 142Paralel Ba¤lama............................................................................................. 142DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER .......................................... 142DENEY DÜZENE⁄‹N‹N KURULMASI .......................................................... 143Deney I .......................................................................................................... 145

Deneyin Yap›l››...................................................................................... 145Deney II......................................................................................................... 147

Deneyin Yap›l››...................................................................................... 147Deney III........................................................................................................ 149

Deneyin Yap›l››...................................................................................... 149DENEY SONUÇLARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹......................................... 151Deney I .......................................................................................................... 151

‹çindekiler v

5. ÜN‹TE

6. ÜN‹TE



Deney II......................................................................................................... 151Deney III........................................................................................................ 152BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI? ............................................................ 152Özet................................................................................................................ 153Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 154Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 155S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 155


Güne Pillerinden Elde Edilen Elektrik EnerjisininDepolanmas›............................................................................. 156

G‹R‹ .............................................................................................................. 157GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹ ............................................................................... 158TEOR‹K B‹LG‹ .............................................................................................. 158Tekrar Doldurulabilen Piller (Aküler).......................................................... 159

Birincil Piller ............................................................................................ 159‹kincil Piller ............................................................................................. 159DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER .......................................... 160DENEY DÜZENE⁄‹N‹N KURULMASI .......................................................... 161DENEY‹N YAPILII ....................................................................................... 165

Akünün Doldurulmas›................................................................................... 166 Aküdeki Enerjinin De¤erlendirilmesi........................................................... 167DENEY SONUÇLARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹......................................... 168BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI? ............................................................ 168Özet................................................................................................................ 169Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 170Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 171

S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 171 Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 171

Uzak Mesafe Yüksek Gerilim Hatt› Modeli .......................... 172G‹R‹ .............................................................................................................. 173GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹ ............................................................................... 174TEOR‹K B‹LG‹ ............................................................................................... 174Transformatörler ............................................................................................ 175Elektrik Enerjisi ‹letim Hatlar›....................................................................... 178Elektrik Enerjisi ‹letim Hatlar›ndaki Kay›plar .............................................. 180DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER .......................................... 183DENEY DÜZENE⁄‹N‹N KURULMASI .......................................................... 183

DENEY‹N YAPILII ....................................................................................... 186K›sa Mesafede Enerji ‹letimi ......................................................................... 186Uzun Mesafede Enerji ‹letimi ....................................................................... 188Uzun Mesafede Yüksek Gerilim ile Enerji ‹letimi....................................... 189DENEY SONUÇLARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹......................................... 192BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI? ............................................................ 193Özet ............................................................................................................... 194Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 195Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 196S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 196


‹çindekilervi

7. ÜN‹TE

8. ÜN‹TE



ÖnsözGenel anlamda bütün ülkelerin en önemli sorunlar›n›n aras›nda enerji üst s›ra-

larda yer almaktad›r. Bu sorun do¤u-bat› ay›r›m› yapmadan, az gelimilik-çok ge-limilik durumuna bakmadan her ülke için önemlidir ve önemini uzun süre ko-ruyacakt›r.

1974-1975 y›llar›nda ba gösteren petrol krizinin ülkeleri ne kadar etkiledi¤i veülkelerin ne kadar hassas ve zay›f olduklar› aç›k bir ekilde görülmütür. Bu kriz,enerji üretiminde önemli bir paya sahip fosil yak›tlardan petrolün vanalar›n›n k›-s›lmas›yla ortaya ç›km›t›. Alternatif enerji kaynaklar› ile ilgili yo¤un çal›malar›nbalamas› da bu krizden dolay› olmutur.

Fosil yak›tlar milyonlarca y›lda olumutur. ‹lk kullan›lmaya balad›¤› y›llardan

itibaren hem üretim h›z› artm› ve hem de tüketim h›z› artm›t›r. Bu birlikte art›-›n bozuldu¤u dönemin balad›¤› söylenmektedir. Öyle ki; enerji ihtiyac› artarken,fosil yak›tlar›n yer alt›ndan ç›kar›lmas›, tükenme durumuna geldikleri için, azal-maktad›r. Kaba bir tabirle, sudan ucuz olarak niteleyebilece¤imiz petrolün ve do-¤algaz›n tükenmesi, çok iyimser bir ifadeyle yüz y›l içinde gerçekleecektir. Fosil

yak›tlar›ndaki tükenmeye ba¤l› azalma, onlar›n fiyatlar›n›n da h›zl› bir ekilde art-mas›na sebep olacakt›r. Bu da fosil yak›tlar›ndan elde edilen enerjinin çok paha-l› olaca¤› anlam›na gelir.

Alternatif, yenilenebilir enerji kaynaklar›ndan elde edilen enerjinin maliyeti,

fosil yak›tlar›ndan elde edilen enerjinin maliyetine göre, bundan yirmi sene önce-si dikkate al›nd›¤›nda makul düzeye gelmitir. Gelimi ülkeler gelecekteki enerjiihtiyaçlar›n› yenilenebilir enerji kaynaklar›ndan kar›layabilmek için imdiden kol-lar› s›vam›lard›r.

Enerji sorununa ülkemiz aç›s›ndan bakacak olursak, d›ar›ya ciddi bir ekildeba¤l› oldu¤umuz görülür. 2013 y›l› içinde enerjiye harcanan paran›n 65 milyar do-lar civar›nda oldu¤u ve bunun önemli bir k›sm›n›n do¤algaz ve petrol için harcan-d›¤› ifade edilmektedir. Üzerimize düen görev, ilk etapta %10’lara varabilecekenerji tasarrufuna yapabilece¤imiz katk›d›r. Enerjinin özverili ve titiz bir ekildedikkatli kullan›lmas›yla bu tasarruf k›sa zamanda sa¤lanabilir.

Ülkemizin gelimesine paralel olarak artan enerji ihtiyac›m›z› kar›layabilmek,çevremizin do¤al ortam›n› korumak ve temiz bir enerji için yenilenebilir enerjikaynaklar›n›n faaliyete geçirilmesi ve kullan›lmas› artt›r. Siz de¤erli ö¤rencilerimi-ze laboratuvar ortam›nda sözü edilen imkânlar› sunabilmek amac›yla bu laboratu-

var kitab› haz›rlanm›t›r. Dolayl› veya dolays›z katk›s› olan bütün arkadalar›maçok teekkür ederim.

Torunlar›m›za temiz, yaanabilir bir Dünya ve bir müzede numunelik petrol,kömür ve do¤algaz b›rakabilmek dile¤iyle.

EditörProf.Dr. Muhsin ZOR

Önsöz vii



Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Elektrik kaçaklar›n›n nedenlerini s›ralayabilecek,Elektrik kaçaklar›n›n etkilerini aç›klayabilecek,Elektrik kaçaklar›na kar› güvenlik önlemlerini ifade edebilecekbilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz.

‹çindekiler

• Güvenlik• Elektrik Kaçaklar›• Elektrik oklar›

• Elektrik K›v›lc›mlar›• Kaçak Ak›m Devresi• Kaçak Ak›mlardan Korunmak

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

Atölye Çal›mas›-I Elektrik Kaça¤›ndanKorunma

• G‹R‹• GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹• TEOR‹K B‹LG‹• DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE

GEREÇLER• DENEY I• DENEY II• DENEY SONUÇLARININ

DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹• BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI?

1ATÖLYE ÇALIMASI-I



G‹R‹Günlük yaant›m›zda vazgeçemedi¤imiz önemli ihtiyaçlardan biri de enerjidir.Enerji dendi¤inde ilk akla gelen elektrik enerjisidir. Herhangi bir enerjiden yarar-lan›lmak isteniyorsa elektrik enerjisine dönütürme ihtiyac› ortaya ç›kar. Elektrikenerjisinin di¤er enerjilere kolayca dönütürülebilmesi özelli¤i, elektrik enerjisininkullan›m›n› cazip duruma hatta zorunlu hale getirmektedir. Bu durum elektrikli ci-hazlar›n günümüz yaant›s›nda oldukça yayg›n kullan›lmas›na neden olmaktad›r.

Elektrik enerjisi çeitli kaynaklardan elde edilmektedir. Kömür, petrol, do¤al-gaz gibi kaynaklar yayg›n olarak elektrik enerjisi üretiminde kullan›lmaktad›r. Bukaynaklar gün geçtikçe sürekli azalan kaynaklard›r. Ülkemiz enerji üretiminde kul-

land›¤› kaynaklar›n büyük miktar›n› ülke d››ndaki kaynaklardan sa¤lamaktad›r.Elektrik enerjisini elde etmek ne kadar önemli ise elde edilen enerjinin verimli birekilde boa harcanmadan kullan›lmas› çok daha önemlidir. Enerjinin verimli birekilde kullan›lmas›n›n en önemli kural› kay›p ve kaçaklar› önlemektir.

Elektrik enerjisi üretilirken ya da kullan›l›rken ortaya ç›kan kay›p ve kaçaklar›önlemek enerjinin verimli kullan›lmas›n›n ilk ad›mlar›ndan olacakt›r.

Elektrikli cihazlar›n kullan›m›n›n artmas›, cihazlarda meydana gelen veya gele-bilecek hatalara, kazalara kar› çeitli tedbirlerin al›nmas› önemli olmaktad›r. Buünitede elektrikli cihazlarda, binalara elektri¤i ta›yacak iletim hatlar›nda meydanagelebilecek elektrik kaçaklar›n›n nelerden kaynaklanabilece¤i ve elektrik kaçakla-r›n› önlemeye yönelik çal›malar hakk›nda bilgi verilecek, hatal› tesisat, cihaz ve

önemli ölçüde ihmallerden kaynaklanan, önemsenmeyen eksik ve kusurlar›n ne-lere mal olabilece¤ini ve bu tür olumsuzluklar›n önüne geçilebilmesi için yap›labi-lecekleri kavrayabilecek deneyler yapacaks›n›z.

Bu ünitenin amac› kapsam›nda iki ayr› deney yapacaks›n›z. Birinci deneyde, ha-tal› tesisat ve elektrikli cihazlarda olabilecek ba¤lant› kusurlar›n›n, dikkatsizli¤imizide önemseyerek deneyim kazanacaks›n›z. ‹kinci deneyde de, ilk k›s›mda kar›la›-labilecek olumsuzluklar›n nas›l giderilebilece¤i hususunda bilgilendirileceksiniz.

GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹Bulundu¤umuz her ortamda çok çeitli tehlikelerle veya kazalarla kar› kar›ya ka-labilmekteyiz. Özellikle çal›t›¤›m›z ortamlarda tehlike veya kazalarla daha fazla

kar›lamaktay›z. Dikkatimizi yapt›¤›m›z çal›malara yo¤unlat›rd›¤›m›zdan tehli-keleri önceden fark etmemiz veya bazen de dikkatsizce davranmam›z nedeniyle

Elektrik Kaça¤›ndanKorunma



tehlikelerle yüz yüze kal››m›z artmaktad›r. Her eyden önce bulundu¤umuz or-tamda tehlikelere kar› dikkatli, güvenlik önlemlerini alarak davranmal›y›z. Bulun-du¤umuz ortamlar, çal›ma yerleri veya okullardaki laboratuvarlar, atölyeler oldu-

¤unda hem ö¤renciler olarak hem de görevliler olarak güvenlik önlemlerini en üstseviyede tutma zorunlulu¤u vard›r. E¤er çal›anlar veya görevliler kendi güvenlik-lerinde dikkatli davran›rlarsa, bulunduklar› ortam›n güvenli¤ini de sa¤lam› ola-caklard›r. Bu ünitede laboratuvarda kurulan model bir deneyde elektrik kaça¤›n›nnas›l meydana geldi¤i ve elektrik kaça¤›n önlenmesi için yap›lmas› gerekenler ko-nusunda çal›ma yap›lacakt›r. O halde güvenli¤e dikkat edece¤imiz yer elektrik la-boratuvar› ve amac›m›z laboratuvarda nas›l güvenli kalabiliriz.

Elektrik laboratuvar›nda çal›maya balamadan önce, laboratuvardaki görevli-ler ö¤rencilere bir tehlike an›nda laboratuvardaki elektri¤i kesecek ana elektrik pa-nosunun yerini ve elektrik enerjisinin nas›l kesilece¤ini ö¤retmelidirler. Ö¤rencile-re, herhangi bir kaza an›nda itfaiyeye, sa¤l›k görevlilerine ve okulda bulunan gö-

revlilere nas›l haber verecekleri konusunda bilgi verilmelidir. Ülkemizde ‹TFA‹- YE’ye 110, HIZIR AC‹L SERV‹S‹’ne 112 ve POL‹S’e 155 numaral› telefonlardan ko-layca ve ücretsiz haber verilebilmektedir. Bu telefon numaralar›n›n ak›ldan ç›kar›l-mamas› çok önemlidir.

Bir tehlike an›nda ülkemizde herhangi bir telefondan ‹TFA‹YE’yi 110, HIZIR AC‹L SERV‹-S‹’ni 112 veya POL‹S’i 155 numaral› telefonlardan aray›n›z.

Güvenli bir ortamda deney yapabilmek için, görevliler güvenlik önlemlerinedikkat ederken ö¤renciler de önce kendi güvenliklerini sonra da kullanacaklar› la-boratuvar›n, deney araç ve gereçlerin güvenli¤ini sa¤lamada sorumludurlar, bu ay-

n› zamanda vatandal›k görevimizdir.

Laboratuvarda Elektrik Güvenli¤iElektrik laboratuvar›nda, elektrikle çal››lan bir atölye veya i yerinde kendi gü-

venli¤imiz konusunda dikkat edilecek genel noktalar aa¤›da belirtilmitir.• Görevlilerin yapaca¤› uyar›lar dikkatle dinlenmeli ve uygulanmal›d›r.• Güvenlik levhalar›nda yap›lan uyar›lara uymak oldukça önemlidir.• Giysiler çok bol veya çok dar olmamal›, mümkünse laboratuvar önlü¤ü gi-

yilmeli ayakkab›lar aya¤a tam oturmal›d›r.• Deneye veya bir ie balamadan önce e¤er gerekiyorsa ilave giysiler kulla-

n›lmal›d›r. Baz› durumlarda, baa koruyucu kask, gözlük, eldiven veya ila-

ve olarak koruyucu önlük gibi koruyucular kullan›lmas› gerekebilir.• E¤er ilk kez bir laboratuvarda veya i yerinde çal›maya balanm›sa elektrik

panosu, yang›n söndürücü ve ilk yard›m dolab›n›n yerleri ö¤renilmelidir.• Yüksek gerilim hatlar› veya cihazlara çok yaklamay›n›z.• Düük gerilimli enerji alt›nda çal›acaksan›z; toprakla yal›t›m›n›z› sa¤lay›n›z,

sa¤ elle çal››n›z, iinize yo¤unla›n›z.• Laboratuvarda çal›maya balamadan önce, yapaca¤›n›z deneyde kullanaca-

¤›n›z cihazlar›n kablolar›n›n prizlerde tak›l› olup olmad›¤›n› kontrol ediniz,tak›l› ise fileri prizlerden ç›kart›n›z.

• Laboratuvarda deney yapmak üzere kullan›lacak prizler toprakl› olmal›d›r.• Deney yapaca¤›n›z masalar›n üzerinde deney araç ve gereçlerin d››nda giy-

si, defter, kitap, kalem, hesap makinas› gibi araçlar bulundurmay›n›z.

4 Atölye Çal›mas›-I

D ‹ K K A T



• Kullanaca¤›n›z cihazlar›n kablolar›nda çatlaklar, y›rt›klar, kopmalar olup olma-d›¤›n› kontrol ediniz. Belirtilen aksakl›klar›n bulunmas› durumunda bu cihaz-lar› kullanmay›n›z ve gerekli onar›mlar›n yap›lmas› için görevlileri uyar›n›z.

• Laboratuvarda kullanaca¤›n›z ampermetre, voltmetre veya multimetre gibiölçü aletleri hassas oldu¤undan bir yerden baka bir yere ta›rken dikkatliolunuz, çarpmay›n›z, üzerine vurmay›n›z.

• Yapaca¤›n›z deneyi belirtilen yönergeye göre kurduktan sonra görevliler-den onay al›n›z. Görevlilerden “deneye balayabilirsiniz” onay›n› almadandevreye elektrik enerjisi vermeyiniz.

• Cihazlarda kullan›lan filerin prizlere tam olarak tak›ld›¤›n› kontrol ediniz,e¤er filer prizlere tam olarak tak›lmazsa filer fazla ak›m çekerek ›s›nma,

yan›k, yang›n veya patlama gibi kazalara neden olabilir.• Deney yaparken veya çal››rken, cihazlar›n çal›ma kapasitelerine uygun ça-

l››n›z. A›r› voltaj uygulamaktan veya yüksek ak›m çekmekten kaç›n›n›z. Bu

gibi durumlar hem cihazlar› ar›zaland›raca¤›ndan ve hem de kazalara sebepolaca¤›ndan cihazlara fazla elektrik enerjisi uygulamay›n›z.• Deneyler yap›l›p sonuçlar al›nd›ktan sonra cihazlar› kapat›n›z ve filerini

prizlerden ç›kart›n›z. Deney masas›nda bulunan cihazlar›, araç ve gereçleritehlike yaratmayacak bir ekilde düzenli hale getiriniz.

• Deneylerinizi veya çal›man›z› tamamlad›¤›n›z› görevlilere bildiriniz. Labo-ratuvar› veya çal›ma alan›n› dikkatli bir ekilde terk ediniz.

• Laboratuvarda veya bir i yerinde elektrik kazas› meydana geldi¤inde elek-trik enerjisini elektrik panosundan kesiniz. Kazaya u¤rayan biri varsa do-kunmay›n›z kazazedeyi elektrik ak›m›ndan ay›rmak gerekiyorsa bunu bir

yal›tkan kullanarak yap›n›z.

Burada bir elektrik laboratuvar›nda veya küçük bir atölyede kar›la›labilecektehlikeler ve al›nabilecek genel önlemler s›ralanm›t›r. Elektrik enerji santralleri,büyük trafolar, fabrikalar, büyük miktarda enerji üreten veya tüketen iletmelerdeçok çeitli riskler göz önünde bulundurularak daha ayr›nt›l› önlemlere ihtiyaç var-d›r. Büyük ölçekli iletmelerde güvenlik tedbirleri ile ilgili e¤itimler kurum içinde

verilir. Çal›anlar kendi güvenlikleri ve çevre güvenli¤i için bu kurallara uymal›d›r-lar. Ayr›ca daha önce hiç kar›la›lmam› bir tehlike veya kaza ile kar›la›labilir.Bu durum hemen görevlilere bildirilmeli ve e¤er bir çözüm önerisi varsa bu konu-da bilgi verilmelidir. Bu her eyden önce bir insanl›k borcumuzdur.

Evlerimizde Elektrik Güvenli¤iEvlerimizde kulland›¤›m›z buzdolab›, çama›r makinas› veya f›r›n gibi elektrikleçal›an cihazlar ihtiyaç duyduklar› elektrik enerjisini 220V’luk ehir ebekesindenal›rlar. Evlerimize elektrik faz (pozitif) ve iki nötr (yüksüz) uçlarla üç hat ile sigor-ta kutusuna verilir. ‹ki nötr uçtan biri toprak hatt› olarak isimlendirilir. Sigortadanç›kan faz, nötr ve ayr›ca toprak iletim hatlar› evin ihtiyaç duyulan bölümlerindekiprizlere da¤›t›l›r. Elektrik iletimi evimizin içindeki prizlere de faz, nötr ve toprak ol-mak üzere üç hat olarak ta›nmak zorundad›r aksi hâlde elektrik kullanma izni ve-rilmez. Güvenlik konusunda bizlerin bireysel olarak sorumluluklar›m›z bu nokta-da balar. Evlerde elektrikli cihaz kullan›rken göz önünde bulundurulacak güven-lik önlemlerini aa¤›daki gibi s›ralayabiliriz.

• Evlerde kullan›lacak elektrikli cihazlar›n çekebilece¤i ak›m ihtiyac›na uygun

elektrik sigortas› kullan›lmal›d›r. Ayr›ca kaçak ak›m sigortas› veya rölesi bu-lunmas› tercih edilmelidir.

51. Ünite - Elektrik Kaça¤›ndan Korunma



• Elektrik prizleri mutlaka toprakl› ( faz ve iki nötr) ve çocuklar için koruma-l› olmal›d›r.

• Prizlerden çoklu ara kablolarla veya uzun kablolarla a›r› yük çekilmeme-

lidir.• Elektrikli cihazlar›n hepsi ayn› anda mümkünse çal›t›r›lmamal›d›r. Elektriksigortas› a›r› miktarda elektrik enerjisi çekilmesine imkân verse bile cihaz-lar›n hepsi çal›t›r›lmamal›d›r.

• Elektrik enerjisi ta›yan kablolara veya cihazlara nemli veya ›slak dokunul-mamal›d›r.

• Elektrik fii tak›l› iken kablolar veya elektrikli cihazlar tamir edilmemelidir.• Prizlerde, kablolarda ve elektrikli cihazlarda elektrik kesintisi varsa ar›za,

kontrol kalemi veya uygun ölçü aletleriyle kontrol edilmelidir.• Banyolarda ›s›tma amaçl› elektrik sobas› kullan›lmamal›d›r.• Filer prizlerden, kablosu tutularak de¤il, fi tutularak ç›kart›lmal›d›r.

Evlerimizde elektrik kazalar›ndan korunmak için yap›lacak ilk i prizlerde faz,nötr ve toprak ba¤lant›lar›n›n do¤ru olup olmad›¤›n› bir yetkiliye kontrol ettirmeli ve e¤er eksiklikler varsa gidermelidir. Kulland›¤›m›z cihazlar›n kablolar› çatlak, y›r-t›k veya bir bölümü kopmu olmamal›d›r.

TEOR‹K B‹LG‹Elektrik enerjisinin üretilmesinde, iletiminde ve tüketiminde iletkenler kullan›l›r.Elektrik ak›m›n› ileten malzemelere iletkenler diyoruz. Elektrik enerjisinin ta›nma-s› ve da¤›t›lmas›nda kullan›lan iletkenler çeitli metallerden yap›lmaktad›r. Bunlar-dan en çok kullan›lan› bak›r tellerdir. ‹letken teller kullan›m yerlerine göre çeitlikal›nl›kta, boyda ve ekillerde üretilmektedir. Enerji üretim ve iletim alanlar›nda

kullan›lan teller her zaman ç›plak tel olarak kullan›lmazlar. Enerjinin iletim hatt›içinde kay›plara u¤ramadan üretildi¤i noktadan tüketilece¤i noktaya kadar ulat›-r›lmas› çok önemlidir. Bu durumda iletkende meydana gelecek kay›plar›, kaçakla-r› azaltmak için iletkenin üzeri elektri¤i iletmeyen bir malzemeyle kaplan›r. Elek-tri¤i iletmeyen malzemelere yal›tkan diyoruz.

Elektri¤i ileten malzemelere iletken denir.

Elektrik enerjisi ta›yan iletkenlerin kay›plar› azaltmak için yal›tkan malzemey-le kaplanmas›na ra¤men, yal›tkan malzemede meydana gelecek çatlaklar, y›rt›klar

veya malzemenin bir bölümünün tamamen kopmas› gibi durumlar çeitli neden-

lerden meydana gelebilmektedir. Bu durum elektrik enerjisinin üretilmesini, iletil-mesini zorlat›ran nedenlerdir. Elektrik iletiminin zorlamas› elektrik enerjisi ka-çaklar›n› veya kay›plar›n› ortaya ç›karmaktad›r. Elektrik enerjisi kay›p veya kaçak-lar›n›n nedenleri iki temel grupta ifade edilmektedir. Bunlar ‹nsan davran››ndankaynaklanan kay›plar ve teknik nedenlerden kaynaklanan kay›plard›r.

Elektri¤i iletmeyen malzemelere yal›tkan denir.

‹nsan Davran›lar›ndan Kaynaklanan Elektrik Kaçaklar›‹nsan davran›lar›ndan kaynaklanan elektrik enerjisi kay›plar›,

a. Yap›lan i hakk›nda yeterli bilgiye sahip olmamak, bilgisizlik veya tecrübe-

sizlik.


D ‹ K K A T

D ‹ K K A T



b. ‹i önemsememek. Çal››rken yap›lan iin uygunlu¤una göre koruyucu giy-si, araç ve gereç kullanmamak veya usulüne uygun kullanmamak.

c. Tedbirsizlik.

d. Dikkatsiz davranmak, aceleci olmak, dalg›nl›k, moral bozuklu¤u veya yor-gunluk.

Teknik Nedenlerden Kaynaklanan Elektrik Kaçaklar›Teknik nedenlerden kaynaklanan elektrik enerjisi kay›plar›

a. Elektrik enerjisinin bulundu¤u ortama uygun iletkenlerin, yal›t›m malzeme-sinin, sigortalar›n kullan›lmamas›, topraklama, s›f›rlama gibi koruma tedbir-lerinin al›nmamas› veya bunlar›n özelliklerini kaybetmesi ve amac›na uygunkullan›lmamas›.

b. Elektrik enerjisiyle çal›an devre elemanlar›n›n aktif bölgelerinde yeterli ya-l›t›m›n olmamas› ya da yal›t›m özelli¤inin kaybolmas›.

Elektrik enerjisi alt›nda bulunan bölümler makine ve cihazlar›n di¤er bölümle-rinden yal›tkan malzemelerle yal›t›l›r. Yal›tkan malzemeler, a›r› ve yanl› çal›maartlar› nedeniyle d› etkenlere kar› (s›cakl›k, nem) zamanla özelliklerini kaybe-derler ve bu da elektrik enerjisinin aktif olan elemanlar›n d››na ç›karak hem zarar

verir hale gelmesine ve hem de sarfiyat›n artmas›na neden olur.Dikkat edilecek olursa enerji kay›p ve kaçaklar› insandan da kaynaklansa, tek-

nik nedenden de kaynaklansa bunlar ayn› zamanda elektrik kazalar›n› oluturansebepler olarak da s›ralanabilir. Elektrik enerjisi kay›plar› bir taraftan kullan›lanenerjinin masraf›n› artt›r›rken di¤er taraftan da çeitli tehlike ve elektrik kazalar›naneden olmaktad›r.

Elektrik Kazalar›Elektrik kazalar›n›n elektrik enerjisi kay›plar›n›n bir sonucu oldu¤u yukar›da dasöz edilmiti. Elektrik enerjisi kayb›n›n bulundu¤u noktada do¤rudan temas elek-trik kazalar›n›n bal›ca sebeplerindendir. Enerji kayb›n›n bulundu¤u noktaya insan

veya herhangi bir canl› dokunmas›, enerji hatt›n›n kopup topra¤a de¤mesi enerji-nin topra¤a akmas›na neden olur. Bu ilem k›sa sürelerde meydana geldi¤indenenerjinin topra¤a do¤rudan akmas› çeitli olaylar› meydana getirir. Elektrik kazas›elektrik enerjisinin direncin en düük oldu¤u hattan topra¤a iletilmesi olarak ta-n›mlanabilir.

Elektrik enerjisinin topra¤a en k›sa yoldan ulamas› temelde üç ekilde kar›-m›za ç›kar. ‹lki ve en yayg›n olan› elektrik oku (elektrik çarpmas›), ikincisi elek-

trik yan›klar› ve üçüncüsü ise patlamalard›r. Patlamalarda buharlaan iletken par-çac›klar›n›n havada da¤›lmas› ve bunlar›n kazazede taraf›ndan patlamadan hemensonraki nefesle ci¤erlerine çekilmesidir.

Elektrik okuElektrik oku, insan vücudu veya bir canl› elektrik devresinin bir parças› oldu¤un-da meydana gelir. Bu üç de¤iik ekilde gerçekleir;

i. ‹nsan vücudu bir iletkenle birlikte devreyi oluturdu¤unda,ii. ‹nsan vücudu topraklanmam› iletken ile toprak uca dokundu¤unda,iii. ‹nsan vücudu toprak ile topraklanmam› bir iletkene dokundu¤unda.

Yüksek gerilim ve alçak gerilim terimleri birbirine ba¤l› terimlerdir. Örne¤in

elektrik enerjisi iletim hatlar› terminolojisinde düük voltaj, 600 V’tan daha büyük voltaj de¤erleri için kullan›l›rken, evlerimizde kulland›¤›m›z 220 V’luk gerilim de-




¤eri ile k›yaslad›¤›m›zda oldukça büyüktür. Bu durumda alçak gerilim ifadesinihangi voltaj de¤erleri için kullanaca¤›z?

24 V ile 600 V aras›ndaki voltaj de¤erleri için alçak gerilim ifadesi kullan›lmas›

yayg›nd›r. 600 V’a kadar gerilim de¤erleri için alçak gerilim ifadesi kullan›lmas›onun tehlikesiz olaca¤› anlam›n› ta›maz. Aksine alçak gerilim de¤erlerinde ölüme varan kazalar meydana gelmesi çok s›k kar›la›lan durumlardand›r. Alçak gerili-me sahip bir enerji hatt›na dokunan bir kii bu hatta dokunmadan hattaki enerji-nin varl›¤›n› hissedemez ve hatta dokundu¤u anda yukar›da s›ralad›¤›m›z üç du-rumdan biri nedeniyle elektrik enerjisinin k›sa yoldan topra¤a akmas›na ve bu ne-denle kazaya neden olur. Bu kaza bazen ölümle sonuçlanabilir.

600 V’a kadar gerilim de¤erlerine alçak gerilim denir.

Yüksek gerilim ifadesi 600 V’tan büyük gerilim de¤erleri için kullan›lmaktad›r.

Yüksek gerilim ta›yan enerji hatlar›na belli bir mesafe yakla›ld›¤›nda bile elektrikkazalar› meydana gelmektedir. Elektrik okundan kaynaklanan yaralanmalarda,a. Vücuttan geçen ak›m miktar›,b. Ak›m›n yolu,c. Ak›m›n vücuda uygulanma süresi

etken olan nedenler olarak s›ralan›r.

600V’tan büyük gerilim de¤erlerine yüksek gerilim denir.

Elektrik oku nedeniyle vücuttan geçen ak›m›n miktar› gerilimin büyüklü¤üne ve dirence ba¤l›d›r. Vücuttan geçen ak›m küçük ise vücutta kar›ncalanma hissin-

den ölüme kadar etkiler yapmaktad›r. Bir elektrik oku insan vücudunda aa¤›das›ralanan etkiler meydana getirir;i. iddetli bir ok kalbinizi veya nefes alman›z› sa¤layan kaslar› durdurabilir.

Her ikisi ayn› anda durabilece¤i gibi bunlardan sadece birisi durabilir. Heriki durumun sonucu da ölümle sonuçlanabilir.

ii. Özellikle elektrik ak›m›n›n girdi¤i ve ç›kt›¤› noktalarda, ak›m›n s›cakl›k etki-si büyük bir yan›¤a neden olmaktad›r.

Di¤er etkiler, kanama, nefes alma zorlu¤u ve kalp at›› bozukluklar›d›r. Ayr›ca,bir eyin çarpmas› veya oktan kaynaklanan baka bir kaza meydana gelebilir. Çi-zelge 1.1’de elektrik ak›m›n›n insan vücudundaki etkileri s›ralanm›t›r.

Elektrik ak›m›, elektrik oklar› içinde ölümcül bir faktördür. Voltaj insan vücu-

dunun sahip oldu¤u direncin üzerinden geçecek ak›m›n büyüklü¤ü ölçüsündeönemlidir. 10 watt’l›k bir ampulü yakmak için gerekli ak›m bir insan›n ölümüne


D ‹ K K A T

D ‹ K K A T

Ak›m (miliamper) Etkileri1 veya daha az Herhangi bir etki yok.1-3 Ac› vermeyen bir his.3-10 Ac› hissi veren bir ok.10-30 Kaslarda kontrol kayb› veya kas›lma.30-75 Solunum durmas›.75-4000 Kalp ritminin bozulmas›.4000 ve üzeri Doku yanmas›. Kalp kaslar›n›n kas›lmas› ve kalp durmas›.

Çizelge 1.1Elektrik Ak›m›n›n ‹nsan Vücudu Üzerine Etkisi



neden olan ak›mdan 8 veya 10 kat daha fazlad›r. 120 volt’luk bir gerilim insan›nölümüne neden olan ak›mdan birkaç kat daha büyük ak›m› oluturmaya yeterlidir.

‹nsan, vücudunun nemli veya kuru bölgelerindeki direnç de¤erlerine göre

elektrik oku ile kar› kar›ya kalabilmektedir. Çizelge 1.2’de insan vücudunun çe-itli durumlar› için direnç de¤erleri verilmitir.

Örne¤in ›slak ellerimizle yere göre 12 voltluk potansiyele sahip bir hatta do-kundu¤umuzu düünelim. Islak deri için direnç de¤erini yakla›k 1.200 ohm kabuledersek vücudumuzdan 10mA’lik ak›m geçecek demektir. Çizelge 1.1’den bu ak›m

de¤erine kar›l›k ac› hissi veren bir elektrik okuyla kar›laaca¤›m›z› anl›yoruz. 12 V gibi küçük bir gerilim de¤eri bile insan vücudu için önemli risk oluturmaktad›r. Ayr›ca insan vücuduna uygulanan gerilimin artmas›yla vücudun elektriksel diren-cinin oldukça azald›¤› bilindi¤ine göre 10 mA’lik ak›m de¤eri de buna ba¤l› olarakartacakt›r ve dolay›s›yla tehlike daha da artacakt›r.

Elektrik ak›m›n›n büyüklü¤ünün insan vücuduna etkisi önemli olmakla birlikteak›m›n vücudu etkileme süresi de oldukça önemlidir. ‹nsan kalbinin çal›ma peri-

yodu (iki t›k aras›nda geçen süre) 750 milisaniye olarak kabul edilir. Ak›m›n kalpüzerindeki etki süresi 200 milisaniye oldu¤unda önemli bir etkisinin olmad›¤› ifa-de edilmektedir. Ak›m›n kalbe etki süresi 750 milisaniye’den daha büyük oldu¤un-da ise tehlikeli olmaya balad›¤› ifade edilmektedir. Yap›lan çal›malarda ak›m›n

büyüklü¤ü ile ak›m›n vücudu etkileme süresi aras›ndaki ba¤›nt›

(1.1)

olarak verilmektedir. Burada I elektrik ak›m›, K sabit t ise zamand›r. Bu ifade, ak›-m›n 8 milisaniye ile 5 s süre ile kalp üzerinden geçmesi hali için geçerli oldu¤u ifa-de edilmektedir. 1 saniyelik süre tehlikeli ak›m s›n›r› olarak kabul edilmektedir. Buifadeden de anla›laca¤› üzere küçük ak›mlar›n uzun süre, büyük ak›mlar›n sürek›sa olsa bile kalp üzerinden geçmesi oldukça tehlikelidir.

http://www.teias.gov.tr/ eBulten/makaleler/ 2009 okulyeni2/ elektrik/ elektrik_akimi.pdf

Elektrik K›v›lc›m›n›n ÖzellikleriElektrik ile çal›anlar s›k s›k kuvvetli bir elektrik k›v›lc›m› verebilecek enerji yüklühatlar›n yak›n›nda olabilirler. Bir elektrik okuna maruz kalmak için enerji yüklübir iletkene dokunmak gerekli de¤ildir. Bir kii hal› kapl› bir oday› geçtikten son-ra kap›y› açmak üzere metal kap› kilidine uzanmas› bile k›v›lc›m yaratabilir. E¤er

voltaj yeteri kadar büyük ve artlar sa¤lanm›sa iletken bir yüzeyden di¤erine ara-da hava olmas›na ra¤men elektrik ak›m› geçebilir.

Bir y›ld›r›m dümesi, 1.000.000 volt’luk bir gerilimin birkaç kilometre uzakl›¤akadar bir elektrik k›v›lc›m› oluturmas›d›r. Benzer bir ekilde, elektriksel i, ikinokta aras›nda potansiyel fark meydana geldi¤inde, artlar sa¤lan›rsa bir k›v›lc›m

meydana gelir. Bir elektrik k›v›lc›m iletkenden sadece insana geçmekle kalmaz ya-n›klar, patlamalar meydana getirebilir.

I = K

t


Kuru deri 100.000-600.000 ohmNemli veya ›slak deri 1.000 ohmAyaktan ele kadar olan bölgenin direnci 400-600 ohmBir kula¤›ndan di¤er kula¤›na kadar olan bölgede 100 ohm

Çizelge 1.2‹nsan Vücudu ‹çin Direnç De¤erleri

‹ N T E R N E T



Genel olarak k›v›lc›mlar küçük mesafelerde meydana gelir. Güvenli yaklamamesafeleri de¤iik çal›ma artlar›na ve yanl› yap›lacak hareketler de göz önündebulundurularak belirlenmi bir güvenlik faktörüne sahip olmal›d›r.

Elektrikle çal›anlar ellerindeki iletken aletleri gerilim hatlar›na yaklat›r›rlarkenk›v›lc›m meydana gelebilece¤ine kar› dikkatli olmal›d›rlar. Personeli koruyucuekipmanlar (giysiler, eldivenler, ayakkab›lar, maskeler) mevcut enerji kayna¤›naba¤l› olarak gerekli olabilir.

Güçlü bir k›v›lc›m iyonize olmu hava ve buharlaan iletken anlam›na gelir.‹letken malzeme s›cakl›¤›n yakla›k 3.000°C’ye ulamas›yla buharla›r. Kazazedek›v›lc›m›n birkaç metre uza¤›nda olmas›na ra¤men, yüksek enerjili k›v›lc›mlardankaynaklanan yan›klar ölümcül olabilir ve on metreden biraz daha uzaklarda ciddi

yan›klar meydana getirmesi oldukça s›k kar›la›lan durumlard›r. Elbiselerin birkaçmetre mesafe uza¤›ndaki k›v›lc›m, elbiselerin tutumas›na sebep olabilir. Bu ölüm-cül bir durum meydana getirebilir, çünkü giysi çarçabuk ç›kar›lamayaca¤›ndan ve-

ya söndürülemeyece¤inden insan vücudunda ciddi yan›klar meydana getirebile-cektir.

Elektrik Kaçaklar›ndan Kaynaklanan Patlamalar Elektrikle çal›anlar elektrik oku ve k›v›lc›m tehlikelerine ilave olarak patlamala-ra da maruz kalabilmektedirler. Patlama elektrik k›v›lc›m›n›n bir sonucu olarakmeydana gelir. E¤er ak›m yeteri kadar büyükse k›v›lc›m bir yaralanmaya ve ateeneden olabilir. Yüksek enerjili k›v›lc›mlar kullan›lan metallerin, giysilerin parçalan-mas›na ve her yöne da¤›lmas›na neden olabilir. Düük enerjili k›v›lc›mlar patlay›-c› gaz, buhar veya yan›c› tozlar içeren ortamlarda iddetli patlamalar meydana ge-tirebilir.

Patlaman›n bir sonucu olarak s›cak metal buhar› havadaki oksijenle birleerekmetal oksit buhar› oluturur. Bu erimi parçac›klar dokunduklar› yüzeyleri de eri-terek daha içlere nüfuz ederler. Erimi parçac›klar›n elbiselere de¤mesi sonucun-da ciddi yaralanmalara neden olurlar. Ayr›ca vücudumuz bir patlama kar›s›nda iç-güdüsel olarak çokça hava soluyarak bir tepki gösterir. Bu ani tepki vücuda erimimetal parçac›klar› veya metal oksitlerin girmesine neden olur. Bu durum solunumsistemine ciddi zarar verir akci¤er, bo¤az ve yemek borusu yanar.

Elektrikle çal›anlar› patlamalardan koruyabilecek herhangi bir koruyucu yok-tur. Ancak, patlaman›n etkisini azaltacak baz› önlemler al›nabilir.

• Yüksek elektrik enerjisi ile çal›an cihazlar›n yan›nda uzun süre kalmamal› veya cihazlarla uzun süre yüksek enerji ile çal››lmamal›d›r.

• Gerekmedikçe yüksek elektrik enerjisi ile çal›an cihazlara veya hatlara yak-la›lmamal›d›r.

• Patlama olmas› muhtemel bölge ile aran›zda sa¤lam bir malzeme bulunma-l›d›r.

• Patlamalara kar› sa¤lam elbiseler kullan›lmal›d›r.

Kaçak Ak›m Anahtar›Elektrik enerjisi kay›plar›ndan meydana gelecek kazalar›n bir k›sm› elektrik devre-sinde kullan›lacak kaçak ak›m anahtarlar›yla önlenebilmektedir. Elektrik tesisat›n-da küçük görülen; ancak zararlar› bak›m›ndan hiç de küçümsenmeyecek kaçakak›mlar› fark ederek devreyi açan, devreden elektrik ak›m›n› kesen, anahtarlara

kaçak ak›m koruma anahtarlar› denmektedir. Bir elektrik devresinde ak›m bütündevre elemanlar›ndan geçerek devreyi tamamlar. E¤er devreye ilave küçük de¤er-




de bir direnç ba¤lanacak olursa ak›m bu iletken üzerinden geçecektir. Elektrikdevresine küçük de¤erde iletken eklemek, bir insan›n elektrik ak›m› geçen devre-

ye ç›plak elle dokunmas›yla da mümkündür. Bu durumda ak›m insan üzerinden

geçecek ve devreden geçen ak›m de¤erini de¤itirecektir.Elektrik devresinde meydana gelen kaçak ak›mlar› fark ederek devreyi açan, devredenelektrik ak›m›n› kesen, anahtarlara kaçak ak›m koruma anahtarlar› denmektedir.

Kaçak Ak›m Anahtar›n›n Çal›mas›Kaçak ak›m koruma anahtarlar›, herhangi bir binadaki elektrik devresinde gelen

ve giden ak›mlar›n toplam›n›n s›f›r olmas› esas›na göre çal››r. Bir elektrik devre-sinde gelen ak›mlar›n meydana getirdi¤i manyetik alanla giden ak›mlar›n meyda-na getirdi¤i manyetik alan birbirine eit büyüklükte fakat birbirlerine z›t yöndedir.Burada binadaki elektrik tesisat›n›n bir veya üç fazl› olmas› sonucu de¤itirmez.

Kaçak ak›m koruma anahtar›n›n ak›m bobini, bir fazl› devreler için faz ile nötr,içinden geçecek ekilde ba¤land›¤›ndan, elektrik devresine gelen ve giden ak›m-lar›n bilekesinden etkilenmektedir. Gelen ve giden ak›mlar birbirine eit ise bile-ke alan s›f›r olaca¤›ndan, cihaz›n ak›m bobinine etki eden alan bulunmayacakt›r.

Ancak tesisat›n herhangi bir yerinden küçük bir kaçak ak›m varsa, gelen ak›m gi-den ak›ma eit olmayaca¤›ndan cihaz›n ak›m bobini üzerinde manyetik alan fark›meydana gelerek bir voltaj oluturur. Bu voltaj, kaçak ak›m koruma anahtar›n›n aç-ma s›n›r›na ulat›¤›nda devreyi otomatik olarak kesmektedir (ekil 1.1). 300-500mA’de devreyi açanlar yang›n koruma anahtar› olarak isimlendirilir. Kaçak ak›mkoruma anahtar› evde ve iyerinde tesisat›n ana giriine, yang›n koruma anahtar-lar› ise ana kolon hatt› giriine ba¤lanmal›d›r. Kaçak ak›m koruma anahtar›n›n tam

görevini yapabilmesi için tesisin topraklamas›n›n iyi yap›lm› olmas› ve toprakla-ma iletkeninin yal›t›lm› iletkenden olmas› gerekir.

Kaçak Ak›m Devresi‹letken üzerindeki yal›tkan malzemelerdeki hatalar elektrik ak›m›n›n güvenli birekilde iletilmesini zorlat›r›rlar. Yal›tkan malzemenin yeteri kal›nl›kta olmamas›,

çatlak, y›rt›k veya bir bölümünün tamamen kopmu olmas› çeitli kazalara ve ay-n› zamanda elektrik kay›plar›na neden olur. Bu tür durumlarla evlerimizde çokça


D ‹ K K A T

eki l 1.1

IFaz INötrIFaz= I Nötr => kaçak ak›m yok

IFaz= I Nötr => kaçak ak›m var

Kaçak Ak›m Anahtar›n›n ematik Gösterimi



kar›la›r›z. Elektrikli aletleri kullan›rken bu tür kazalardan korunmak için devreyekaçak ak›m devresi ilave edilir. Ak›mdaki küçük bir art› devredeki sigortaya ula-›r ve sigorta bu ak›m› ta›yamayaca¤›ndan devredeki elektrik ak›m›n› keserek teh-

likeleri önler. ekil 1.2’de kaçak ak›m devre emas› verilmitir.Kaçak ak›m sigortas›n›n elektrik devresindeki görevi nedir?

Devrede ehir ebekesinden gelen faz (pozitif uç) üzerinde sigorta ve sigorta-dan ç›kan uç cihaza ba¤lanm›t›r. Bu cihaz kulland›¤›m›z ütü, buzdolab›, radyo

matkap gibi herhangi bir elektrikli alet olabilir. Hattan gelen nötr (yüksüz, toprakhatt›) uç do¤rudan kulland›¤›m›z cihaza ba¤lanm›t›r. Ayr›ca ehir ebekesindengelen nötr uçtan bir ba¤lant› daha al›p üçüncü bir uç elde edilmitir. Bu uç devre-de oluabilecek fazla ak›m› ta›yacak nötr uçtur.

DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLERDeneyde kullan›lacak araç ve gereçler ekil 1.3’te verilmitir.


SIRA S‹ZDE 1

L

N Nötr

Faz

‹letken

Sigorta

(a) (b)

eki l 1.2

a) Kaçak Ak›m Devre emas› b) Kaçak Ak›m Sigortas›

1

7

23

4 65

eki l 1.3

Deneylerde Kullan›lacak Araç ve Gereçler



Deneyde kullan›lacak araç ve gereçler,1. Güç kayna¤›2. Elektrik devre modülleri

3. Ba¤lant› kablolar›4. Timsah a¤z›5. Kaçak ak›m sigortas›6. Zil7. ‹nsan Modeli

Güç Kayna¤›Elektrik devresinde devreyi de¤iken ac (alternative current) ak›m ile besleyecekgüç kayna¤› ekil 1.4’te gösterilmitir. Güç kayna¤›n›n bölümleri aa¤›da s›ralan-m›t›r.

1. Voltaj ayar dü¤mesi

2. Ak›m ayar dü¤mesi3. AC ç›k› voltaj›4. DC ç›k› voltaj›Güç kayna¤› devreyi 0-6-12 V ac voltaj veya 0-12 V dc voltaj ile besleyebilmek-

te, dc ak›m ve voltaj de¤erleri ayarlanabilmektedir. Bu deneyde sabit de¤erde ac12 V’luk gerilim kullan›lacakt›r. 12 V’luk ac gerilimi ehir ebekesinde kullan›lan220 V’luk ac gerilimi temsil etmektedir.

Elektrik Devresini Oluturan Modüller Elektrik devresini oluturan modüller, üzerinde iletim yollar› belirtilmi ve içlerin-de iletken teller bulunan plastik kutulard›r. Bunlar birbirleriyle kolayca ba¤lanarakçeitli elektrik devreleri oluturulabilmektedir. Modüllerin birbirine tak›lma aama-lar› ekil 1.5a-d’de gösterilmitir.


eki l 1.4

1 2

34

Güç Kayna¤›



ekil 1.6’dan da görülece¤i üzere modüller çeitli ekillerde elektrik iletimini yönlendirebilecek ekilde oluturulmulard›r.

‹letim modülleri:1. Tek tarafl› yuval› modül, .................................. 4 adet2. Köe modül, ..................................................... 3 adet3. Yuval› köe modül, ......................................... 1 adet4. T-modül, .......................................................... 1 adet5. Lamba modül, ................................................. 1 adet6. Anahtar modül, ................................................. 1 adet7. Çift yuval› modül, ............................................ 1 adet


(a)

(c)

(b)

(d)

eki l 1.5

Modüllerin Birbirine Tak›lmas›

1

23

4 5 6 7

ekil 1.6

‹letim Ba¤lant› Modülleri



Ba¤lant› Kablolar›Uçlar›na filerin monte edildi¤i 50 cm’lik iki mavi

ve k›rm›z› kablo, 25 cm’lik iki adet mavi ve k›rm›-

z› kablo (ekil 1.7). Kablolar, elektrik enerjisinigüç kayna¤›ndan elektrik devresine ta›mada veelektrik devresindeki modüller aras› iletimde kul-lan›lacakt›r. Ba¤lant› kablolar›n› gerçek hayattaehir ebekesinde veya enerji hatlar›nda kullan›-lan iletim hatlar› olarak düünebiliriz.

Timsah A¤z›Timsah a¤z› (5 adet), iletim kablolar›ndaki fileretak›labilir ve filerin devre ba¤lant›s› için uygun

olmad›¤› durumlarda kullan›l›r (ekil 1.8).

Kaçak Ak›m Sigortas›Kaçak ak›m sigortas› devredeki kaçak ak›m›tespit edip devreden daha fazla ak›m geçme-sini önleyerek ak›m› keser ve bir kazan›n,

yang›n›n meydana gelmesini engeller (ekil1.9). Devreden geçen çeitli kaçak ak›m de-¤erlerine göre de¤iik tepki süreleriyle dev-redeki ak›m› keserler. Örne¤in 30 mA’lik bir

kaçak ak›m sigortas›ndan 15 mA’lik bir kaçak ak›m geç-ti¤inde sigorta atmaz, baka bir deyile devreden geçenak›m› kesmez. Sigorta üzerinden 30 mA’lik bir ak›m geç-ti¤inde sigorta maksimum 300 ms’de (milisaniye) tepki

vererek devreden geçen ak›m› kesmektedir. Kaçak ak›mmiktar› 150 mA oldu¤unda sigortan›n ak›m› kesme süre-si 40 ms’ye dümektedir. Kaçak ak›m sigortas›, büyükkaçak ak›m de¤erinde daha k›sa sürede devreden geçenak›m› keserek tehlikeyi önlemektedir.

Kaçak ak›m sigortalar› kullan›lan ak›m de¤erinin bü-

yüklü¤üne göre de farkl› kaçak ak›m de¤erlerini alg›layarak devredeki ak›m› kesmektedirler. Örne¤in 30mA’den 3.000 mA’e kadar kaçak ak›m de¤erlerineduyarl› kaçak ak›m sigortalar› üretilmektedir.

ZilDeneyde kullan›lan zil modülü, elektrik hatt›naba¤l› bir çama›r makinas›, ütü, f›r›n, bozuk priz

veya bir s›yr›lm› kabloyu temsil edecektir (ekil1.10).


eki l 1.7

Ba¤lant› Kablolar›

eki l 1.8

Timsah A¤›zlar›

eki l 1.9

Kaçak Ak›m Sigortas›

ekil 1.10

Zil Modülü



‹nsan Modeli‹nsan modeli deneylerde gerçek hayattaki insan› temsiletmektedir (ekil 1.11). Model üzerinde 2 adet ellerde 1

adet ayakta yuvalar›n oldu¤u görülmektedir. Eldeki yuvalardan yap›lacak ba¤lant›lar insan›n dokunmas›n› ayak-taki yuvadan yap›lacak ba¤lant› insan›n devreye ba¤la-narak bir devre eleman› olmas› ve üzerinden ak›m›n geç-mesini temsil edecektir.

DENEY IBu k›s›mda; topraklama hatas›n›n, kullan›lan elektrikli ev aletlerinde olabilecek

kusurlu kablolamalar›n ve bizlerden kaynaklanan dikkatsizliklerin sebep olabile-ce¤i tehlikelerin bireyleri nas›l etkileyece¤i ile ilgili deney yapacaks›n›z.

Deney Düzene¤inin Kurulmas›Deney düzene¤ini kurmadan önce güç kayna¤› fiinin tak›l› olup olmad›¤›n› kon-trol ediniz ve tak›l› ise fii prizden ç›kart›n›z. Deney düzene¤inin kurulmas› s›ras›n-da parçalar› birbirine birletirirken zorlamay›n›z ve dikkatli bir ekilde ilemleriad›m, ad›m gerçekletiriniz.

Deney düzene¤ini oluturmak üzere ekil 1.12’de verilen devreyi modüllerikullanarak kurunuz.

Bu deneyde elektrik devresinde kaçak ak›m sigortas› olmad›¤› durumda dev-rede bir kaçak ak›m meydana geldi¤inde nelerle kar›laaca¤›m›z› ö¤renece¤iz.Üzerinde zil bulunan modülü elektrik kaça¤›n› meydana getirecek bir elektriklialet veya s›yr›lm› kablo, bozuk priz olarak düünece¤iz. ‹nsan modeli ise bizitemsil edecektir.


eki l 1.11

‹nsan Modülü

eki l 1.12

Deney I’de Kulan›lacak Devre



Güç kayna¤›n›n (güç kayna¤›n›n fii prize tak›l› olmamal›d›r) 0-12 volt’luk ac

voltaj ç›k››na 50 cm’lik k›rm›z› ve mavi kablolar› tak›n›z (ekil 1.13a). ‹nsan mo-delinin iki elini temsil eden yuvalardan birine 25 cm’lik k›rm›z› kablolardan birini ve ayaklar›n› temsil eden yuvaya mavi kablolardan birini tak›n›z ve k›rm›z› kablo-nun ucuna bir timsah a¤z› tak›n›z (ekil 1.13b).

ekil 1.14’te gösterildi¤i gibi devredeki tek tarafl› yuval› modüllere 25 cm’likk›rm›z› ve mavi kablolardan tak›n›z. Bu kablolar›n di¤er uçlar›n› devrenin di¤erbölümüne takarak devreyi tamamlay›n›z. (ekil 1.15). Devredeki anahtar›n aç›k ol-

mas› gerekti¤ini unutmay›n›z‹zolesiz iletkeni, hatal› cihaz ba¤lant›s›n›, elektrikle çal›an bir cihazdaki hatal›

yap›lanmay› temsil eden zil modülünü ekilde görüldü¤ü gibi devredeki T-modü-le tak›n›z (ekil 1.15).


eki l 1.13

(a) (b)

Ba¤lant› Kablolar›n›n a) Güç Kayna¤›na ve b) ‹nsan Modeline Tak›lmas›

eki l 1.14

K›rm›z› ve Mavi Kablolar›n Devredeki Modüllere Tak›lmas›



‹nsan modeline tak›l› mavi kablonun bota kalan ucunu devrede gösterildi¤i gi-bi köe modülündeki yuvaya tak›n›z (ekil 1.16).


eki l 1.15

Elektrik Devresinin Kurulmas›

eki l 1.16

Elektrik Devresine Insan Modelinin Tak›lmas›



ekil 1.17’de görüldü¤ü gibi güç kayna¤›na tak›lan k›rm›z› ve mavi kablolar›nbota kalan uçlar›n› devrenin giri terminalleri olan iki yuval› modüle tak›n›z. Böy-lelikle Deney I için gerekli devre kurulmu oldu. Bu elektrik devresi bir binadakielektrik tesisat›n› temsil etmektedir. Elektrik devresine tak›lan zil modülü elektrikdevresindeki elektrik kaça¤›n› meydana getirecek cihaz olarak veya hatal› kablo-lanm› elektrikli bir ev aletini temsil edecektir.

Deneyin Yap›l››Güç kayna¤›n›n voltaj ve ak›m dü¤melerini s›f›rlay›n›z, güç dü¤mesinin kapal› ol-du¤unu kontrol ederek güç kayna¤›n›n fiini dikkatli bir ekilde prize tak›n›z.

Devrenin do¤ru bir ekilde kuruldu¤u onay›n› almadan devreye elektrik ak›m› vermeyiniz.


eki l 1.17

Güç Kayna¤›n›n Devreye Tak›lmas›

eki l 1.18

Deney I Elektrik Devresi

D ‹ K K A T



Elektrik devresindeki anahtar›n aç›k (devreden ak›m geçmez) oldu¤unu kon-trol ederek güç kayna¤›n›n açma kapama anahtar›n› (POWER) kullanarak devreyeenerji veriniz. Modüldeki anahtar aç›k oldu¤undan devreden ak›m geçmeyecek ve

devrede bulunan ampul ››k vermeyecektir (ekil 1.18).

Elektrik devresindeki anahtar modülün anahtar›n› kapatarak devreden ak›mgeçmesini sa¤lay›n›z. Devreden ak›m›n geçti¤ini devredeki ampulün yanmas›ylakontrol edebilirsiniz (ekil 1.19). Bu durumda devreye 12 V ac sabit gerilim uygu-lanmakta devreden ak›m geçmektedir. Baka bir deyimle, devredeki her elemanüzerinde bir enerji yüklüdür. Devreye bir ucuyla ba¤l› bulunan zil devrenin bir ele-man› de¤ildir. Hâlbuki ampul bir devre eleman›d›r. Zili bu deneyiniz kapsam›ndaevinizde fii prize tak›l› bir çama›r makinesi veya f›r›n gibi düünebilirsiniz. Budurumda zilin insan modülünün aya¤›n›n ba¤l› oldu¤u devredeki noktaya (köemodül) göre bir potansiyeli vard›r. Evlerimizde bu potansiyel fark›n 220 V’a kadarolabilece¤ini farz ediniz.

Elektrik devrelerinde devreden ak›m geçsin veya geçmesin izoleli olmayan iletken k›s›m-lardan tutmay›n›z.

ekil 1.20’de görüldü¤ü gibi devredeki insan modeline takt›¤›n›z k›rm›z› kablo-nun ucundaki timsah a¤z›n› fiin yal›tkan k›sm›ndan tutarak zile dokundurunuz.


eki l 1.19

Elektrik Devresine Enerji Verilmesi

D ‹ K K A T

ekil 1.20

‹nsan Modeline Ba¤l› Kablonun Zile

Dokundurulmas›



Bu hareketin günlük yaant›m›zdaki kar›l›¤›, ak›m ta›yan bir ç›plak kabloya, ci-haza dokunmakt›r. ‹nsan modelinin ayn› anda mavi kablo ile devreyi tamamlad›-¤›na dikkat ediniz. Bu durumda insan modeli üzerindeki de¤iikli¤e dikkat ediniz.

Elektrik ak›m› hem devreden hem de insan modeli üzerinden geçmektedir. ‹nsanmodeli üzerinde yanan ››klar insan›n tehlikeli durumla kar›lat›¤›n› iaret etmek-tedir. Devre anahtar›n› açarak ve tekrar kapatarak bu ilemi deney yapan arkada-lar›n›z›n hepsinin yapmas›n› sa¤lay›n›z.

Birinci deneyle ilemlerinizi tamamlad›¤›n›za karar verdikten sonra, anahtar›ak›m kesecek duruma (aç›k) getiriniz ve güç kayna¤›n› power dü¤mesinden kapa-t›n›z, fiini ç›kart›n›z. Güç kayna¤›n›n önündeki “yeil ››k” yanm›yor olarak görü-lecektir.

Deneyi yaparken iletkenlere dokunulmamas› neden önemlidir?

DENEY IIBu bölümde; birinci k›s›mda kar›la›lan ve insan hayat›n› tehlikeye atan olumsuz-luklar›n, kusurlar›n, ihmallerin, dikkatsizliklerin nas›l ve ne ekilde önlenebilece¤iile ilgili deney yapacaks›n›z.

Deney Düzene¤inin Kurulmas›ekil 1.20’de görüldü¤ü gibi elektrik devresinde elektrik kaça¤›ndan insan›n, ci-hazlar›n korunmas›n› sa¤layacak veya kaça¤› ortadan kald›racak herhangi bir ön-lemin al›nmad›¤›n› görmekteyiz. Bir elektrik devresinde meydana gelen kaçakak›mdan kaynaklanacak kazalardan korunmak için devreye özel bir sigorta ba¤-lanmal›d›r. ekil 1.20’deki elektrik devresine kaçak ak›m sigortas› ba¤layal›m.

ekil 1.21’de görüldü¤ü gibi k›rm›z› ve mavi kablolar›n birer uçlar›n› modüller-den ç›kart›n›z. Kablolar›n bu uçlar›na timsah a¤›zlar›n› tak›n›z. Anahtar ve ampulmodüllerinin ba¤l› bulundu¤u devredeki tek tarafl› yuval› modüllere 25 cm’lik k›r-m›z› ve mavi kablolar› tak›n›z. Bu kablolar›n uçlar›na da timsah a¤z› tak›n›z.


SIRA S‹ZDE

2

eki l 1.21

K›rm›z› ve Mavi Kablolar›n Devreden Ç›kar›lmas›



Kaçak ak›m sigortas›n› devreye ekil 1.22’de görüldü¤ü gibi ba¤lay›n›z. Deney II devresi kurulmu oldu.

Timsah a¤›zlar›n›n tak›l› oldu¤u kablolar›n uçlar› (fi+timsah a¤z›) oldukça uzun oldu-¤undan, kaçak ak›m sigortas›na ba¤larken birbirleriyle temas etmemesine dikkat ediniz.

Deneyin Yap›l››Elektrik devresini dikkatlice inceleyecek olursak, devreden geçen ak›m ayn› za-manda sigorta üzerinden de geçecektir. Devredeki anahtar›n aç›k (devreden ak›m

geçmez) ve sigortan›n kapal› (OFF) konumda oldu¤unu kontrol ediniz.

Devrenin do¤ru bir ekilde kuruldu¤u onay›n› almadan deneyin yap›l››na geçmeyiniz.

Güç kayna¤›n›n voltaj ve ak›m dü¤melerini s›f›rlay›p, güç dü¤mesinin kapal› ol-du¤unu kontrol ederek güç kayna¤›n›n fiini dikkatli bir ekilde prize tak›n›z.

Güç kayna¤›n› açarak devreye 12 V’luk ac elektrik enerjisi veriniz. Devredekisigorta anahtar›n› (ON) konumuna getiriniz ve anahtar modülündeki anahtar› ka-

pat›p devreden ak›m geçmesini sa¤lay›n›z. Devreye ba¤l› ampulün yanmas› devre-den ak›m›n geçti¤ini gösterir (ekil 1.23).


ekil 1.22

Kaçak Ak›m Sigorts›n›n Elektrik

Devresine Ba¤lanmas›

D ‹ K K A T

D ‹ K K A T

eki l 1.23

Elektrik Devresine Enerji Verilmesi ve Sigortan›n “ON” Konumuna

Getirilmesi



‹nsan modeline tak›l› bulunan k›rm›z› kablonun iletken ucunu Deney I’de ol-du¤u gibi zile dokundurunuz. Devredeki ampulün söndü¤üne sigortan›n att›¤›na(OFF) dikkat ediniz (ekil 1.24). Zaten sigortan›n atarken ç›kard›¤› ses sizin dikka-

tinizi çekecek düzeydedir. Bu durumda devreden geçen ak›m kesilecek ve ciddibir tehlike önlenmi olacakt›r. Devredeki ampulün sönmesi devreden geçen ak›-m›n kesildi¤ine iaret etmektedir. Dikkat edilmesi gereken noktalardan birisi detimsah a¤z›n›n zile dokundurulmas›yla insan modelinin bu durumdan etkilenme-di¤idir. Kaçak ak›m sigortas› bulunan devrede insan modeli kaçak ak›m›n muhte-mel tehlikesinden korunmu oldu. Ünitenin ba›nda verdi¤imiz bilgilerle de kaçakak›m sigortas›n›n fonksiyonu anla›lm› olmaktad›r.

DENEY SONUÇLARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹

Deney IDevre ile insan modeli aras›ndaki mavi kabloyla yap›lan ba¤lant›n›n önemi nedir?

Aa¤›daki bolu¤a yaz›n›z........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Güç kayna¤›n›n GÜÇ/POWER dü¤mesine bas›p devrede iletim sa¤land›¤›nda ne-ler gözledi¤inizi aa¤›daki bolu¤a yaz›n›z.

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

...................................................................................................

K›rm›z› kabloya tak›l› timsah a¤z›n› zile dokundurdu¤unuzda gözlediklerinizi aa-¤›daki bolu¤a yaz›n›z...........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................


eki l 1.24

‹nsan Modelinden Ç›kan Kablonun Ç›plak ‹letkene

Dokundurulmas› Sonucu Sigortan›n Atmas›



Deney IIGüç kayna¤›n›n GÜÇ/POWER dü¤mesine bas›p devrede iletim sa¤land›¤›nda ne-ler gözledi¤inizi aa¤›daki bolu¤a yaz›n›z.

..............................................................................................................................................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

...................................................................................................

Timsah a¤z›n› zile dokundurdu¤unuzda gözlediklerinizi aa¤›daki bolu¤a yaz›n›z.........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI ?Bu deneyde elde eti¤iniz bilgilerden ve deney sonuçlar›ndan yararlanarak deneyinsize kazand›rd›klar› hakk›ndaki düüncelerinizi aa¤›daki bolu¤a yaz›n›z.........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................





Günlük yaant›m›zda vazgeçemedi¤imiz ihtiyaçlardan

biri de enerjidir. Enerji dendi¤inde ilk akla gelen elek-trik enerjisidir. Herhangi bir enerjiden yararlan›lmak is-teniyorsa elektrik enerjisine dönütürme ihtiyac› ortayaç›kar. Elektrik enerjisinin di¤er enerjilere kolayca dö-nütürülebilmesi özelli¤i, elektrik enerjisinin kullan›m›-n› cazip duruma hatta zorunlu hale getirmektedir.Elektrik laboratuvar›nda çal›maya balamadan önce,laboratuvardaki görevliler ö¤rencilere bir tehlike an›n-da laboratuvardaki elektri¤i kesecek ana elektrik pano-sunun yerini ve elektrik enerjisinin nas›l kesilece¤iniö¤retmelidirler. Ö¤rencilere, herhangi bir kaza an›nda

itfaiyeye, sa¤l›k görevlilerine ve okulda bulunan görev-lilere nas›l haber verecekleri konusunda bilgi verilmeli-dir. Ülkemizde ‹TFA‹YE’ye 110, HIZIR AC‹L SERV‹S‹’ne112 ve POL‹S’e 155 numaral› telefonlardan kolayca veücretsiz haber verilebilmektedir. Bu telefon numaralar›-n›n ak›ldan ç›kar›lmamas› çok önemlidir.Enerji ta›yan iletkenlerin kay›plar› azaltmak için yal›t-kan malzemeyle kaplanmas›na ra¤men, yal›tkan malze-mede meydana gelecek çatlaklar, y›rt›klar veya malze-menin bir bölümünün tamamen kopmas› gibi durumlarçeitli nedenlerden meydana gelebilmektedir. Bu du-rum elektrik enerjisinin üretilmesini, iletilmesini zorla-t›ran nedenlerdir. Elektrik iletiminin zorlamas› elektrikenerjisi kaçaklar›n› veya kay›plar›n› ortaya ç›karmakta-d›r. Elektrik enerjisi kay›p veya kaçaklar›n›n nedenleriiki temel grupta ifade edilmektedir. Bunlar ‹nsan davra-n››ndan kaynaklanan kay›plar ve teknik nedenlerdenkaynaklanan kay›plar.Elektrik oku, insan vücudu veya bir canl› elektrik dev-resinin bir parças› oldu¤unda meydana gelir. Bu üç de-¤iik ekilde meydana gelir.i. ‹nsan vücudunun bir iletkenle birlikte devreyi olu-

turmas›ii. ‹nsan vücudunun topraklanmam› iletken ile toprak

uca dokunmas›iii. ‹nsan vücudunun toprak ile topraklanmam› bir ilet-

kene dokunmas›.24 V ile 600 V aras›ndaki voltaj de¤erleri için alçak ge-rilim ifadesi kullan›lmas› yayg›nd›r. 600 V’a kadar geri-lim de¤erleri için alçak gerilim ifadesi kullan›lmas› onuntehlikesiz olaca¤› anlam›n› ta›maz. Aksine alçak geri-lim de¤erlerinde ölüme varan kazalar meydana gelebil-mektedir. Alçak gerilime sahip bir enerji hatt›na doku-nan bir kii bu hatta dokunmadan hattaki enerjinin var-

l›¤›n› hissedemez ve hatta dokundu¤u anda yukar›da

s›ralad›¤›m›z üç durumdan biri nedeniyle elektrik ener-jisinin k›sa yoldan topra¤a akmas›na ve bu nedenle ka-zaya neden olur. Bu kaza bazen ölümle sonuçlanabilir.

Yüksek gerilim ifadesi 600 V’tan büyük gerilim de¤er-leri için kullan›lmaktad›r. Yüksek gerilim ta›yan enerjihatlar›na belli bir mesafe yakla›ld›¤›nda bile elektrikkazalar› meydana gelmektedir.Bir y›ld›r›m dümesi, 1.000.000 volt’luk bir geriliminbirkaç kilometre uzakl›¤a kadar bir elektrik k›v›lc›m›oluturmas›d›r. Benzer bir ekilde, elektriksel i, iki nok-ta aras›nda potansiyel fark meydana geldi¤inde, artlar

sa¤lan›rsa bir k›v›lc›m meydana gelir. Bir elektrik k›v›l-c›m› iletkenden sadece insana geçmekle kalmaz yan›k-lar, patlamalar meydana getirebilir.Elektrikle çal›anlar›n elektrik oku ve k›v›lc›m tehlike-lerine ilave olarak patlamalara da maruz kalabilmekte-dirler. Patlama elektrik k›v›lc›m›n bir sonucu olarakmeydana gelir.Kaçak ak›m koruma anahtarlar›, herhangi bir binadakielektrik devresinde gelen ve giden ak›mlar›n toplam›-n›n s›f›r olmas› esas›na göre çal››r.

Özet




1. Bir yang›nda ilk arayaca¤›n›z telefon numaras› aa-¤›dakilerden hangisidir?

a. 110b. 112c. 154d. 155e. 161

2. Evimizdeki elektrik güvenli¤i için aa¤›dakilerdenhangisi yap›lmal›d›r?

a. Sigorta kullan›lmamal›d›r.b. Prizlerden yüksek enerji uzun süre kullan›lmal›c. Toprakl› prizler kullan›lmal›.d. Prizler faz ve nötr uçlar› olmal›d›r.e. Ç›plak iletkenlere dokunabiliriz.

3. ‹letken malzemelerin tan›m› aa¤›dakilerden hangi-sinde do¤ru olarak tan›mlanm›t›r?

a. Yal›tkan malzemelerdir.b. Elektrik enerjisini iletmeyen malzemelerdir.c. Elektrik enerjisini kesen malzemelerdir.d. Elektrik direnci büyük malzemelerdir.e. Elektri¤i ileten malzemelerdir.

4. Elektrik oku hangi durumda ortaya ç›kar?a. ‹nsan vücudu bir iletkenle birlikte devreyi olu-

turdu¤undab. ‹nsan vücudu ç›plak iletkene de¤medi¤indec. ‹nsan vücudu yal›tkana de¤di¤inded. ‹nsan vücudunu etkilemeze. ‹ki direnç birine dokunduruldu¤unda

5. Kaçak ak›m sigortas›n›n görevi nedir?a. Elektrik devresindeki kaçak ak›m› fark ederek

devreye ilave ak›m verir.b. Elektrik devresindeki kaçak ak›m› fark ederekdevredeki ak›m› keser.

c. Elektrik devresinde direnci artt›r›r.d. Elektrik devresinde ak›m› azalt›r.e. Ak›m› kesmeden gerilimi artt›r›r.

6. Deneyde kullan›lan zil gerçekte neyi temsil etmek-tedir?

a. Enerji ta›yan yal›tkan bir malzemeyib. Elektrik kaça¤› meydana getiren cihaz veya aletc. Enerji ta›mayan iletken bir malzemeyid. Enerji ta›mayan yal›tkan malzemeyie. Enerji tasarrufunu

7. Deney I deki ampulün görevi nedir?a. Deney sistemini ayd›nlatmakb. Devrede kaçak ak›m oldu¤unu göstermekc. Devrenin do¤ru bir ekilde kuruldu¤unu gös-

termekd. Devreden ak›m geçmedi¤ini göstermeke. Deney sistemini ›s›tmak

8. Deneydeki güç kayna¤›n›n görevi nedir?a. Devreyi hareket ettirmekb. Devredeki ak›m› kesmekc. Devredeki direnci zamana ba¤l› olarak artt›rmakd. Devreye elektrik ak›m› sa¤lamake. Devredeki cihazlar› ›s›tmak

9.Kullan›lan insan modelinin görevi nedir?a. Enerjinin kesilmesini sa¤lar.b. Devrede büyük de¤erli dirençtir.c. Yal›tkan malzemedir.d. Enerji iletimini sa¤lar.e. Gerçek hayattaki insan› temsil eder.

10.Deney II deki kaçak ak›m sigortas›n›n görevi nedir?a. Devredeki direnci artt›rmakb. Devredeki ak›m› artt›rmakc. Devredeki enerjiyi artt›rmak

d. Devrede kaçak ak›m meydana geldi¤inde ak›m›kesmeke. Devrede yal›t›m› sa¤lamak

Kendimizi S›nayal›m




1. a Yan›t›n›z yanl› ise “Güvenlik Önlemleri”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

2. c Yan›t›n›z yanl› ise “Evlerimizde Elektrik Güven-li¤i” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

3. e Yan›t›n›z yanl› ise “Teorik Bilgi” konusunu ye-niden gözden geçiriniz.

4. a Yan›t›n›z yanl› ise “Elektrik oku” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

5. b Yan›t›n›z yanl› ise “Kaçak Ak›m Anahtar›”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

6. b Yan›t›n›z yanl› ise “Deney I” konusunu yeni-den gözden geçiriniz.

7. c Yan›t›n›z yanl› ise “Deney I” konusunu yeni-den gözden geçiriniz.

8. d Yan›t›n›z yanl› ise “Deney I” konusunu yeni-den gözden geçiriniz.

9. e Yan›t›n›z yanl› ise “Deney I” konusunu yeni-den gözden geçiriniz.

10. d Yan›t›n›z yanl› ise “Deney II” konusunu yeni-den gözden geçiriniz.

S›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1Devrede meydana gelecek kaçak ak›m› fark ederekdevredeki ak›m› kesmek.

S›ra Sizde 2Elektrik okuna maruz kalabiliriz, devredeki bir cihaz›n

yanmas›na neden olabiliriz.

Elektrik Elektronik Teknolojisi Temel Elektrik Malze-meleri Megep Projesi, Milli E¤itim Bakanl›¤›, 2007,

Ankara. Ac›elma F. Usta M., (2003).Elektrik Atölye ve labora-

tuvar ‹ ve ‹lem Yapraklar› , Ankara Saray mat-baac›l›k.

Electrical Safety Hazards Awareness Energy Facility Contractor Group, http://www.efcog.org/, 2012

Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›Yararlan›lan Kaynaklar



Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Bir elektrik devresini kurabilecek,Bir multimetreyi hem voltmetre ve hem de ampermetre olarak kullanabilecek,

Ampermetre ve voltmetrenin devreye nas›l ba¤lanaca¤›n› aç›klayabilecek,Güç kayna¤›n›n ne oldu¤unu tan›mlayabilecek,Direncin telin uzunlu¤una göre nas›l de¤iti¤ini ifade edebilecek,Direncin telin kesit alan›na göre nas›l de¤iti¤ini ifade edebilecek,Direncin malzemenin geometrik yap›s›na göre nas›l de¤iti¤ini aç›klayabilecek,Ohm yasas›n›n nas›l uygulan›ld›¤›n› aç›klayabilecekbilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz.

‹çindekiler

• Ak›m• Voltaj• Direnç

• Ohm Yasas›• Özdirenç

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z



GEREÇLER• DENEY DÜZENE⁄‹N‹N

KURULMASI• DENEY‹N YAPILII• DENEY SONUÇLARININ


Tellerin Uzunlu¤unave Kesit Alan›naBa¤l› Direnci




G‹R‹Elektrik ve enerji program›nda mesle¤inizle ilikili bir çok bilgi edindiniz. Ö¤ren-di¤iniz bilgileri kullanabilece¤iniz sahalara ç›kmadan önce, sizlere el becerilerinizigelitirmenize ve ö¤rendi¤iniz teorik bilgileri kullanabilme becerileri kazand›rma-

y› amaçlayan bu ünitemizde konumuz dirençtir.Bir elektrik devresinin vazgeçilmezi olan direnç; ak›m›n geçmesini zorlat›ran

yani ak›m› kontrol etmemize imkan sa¤layan bir devre eleman› olarak ifade edile-bilir. Yap›ld›¤› malzemeye ve geometrik yap›s›na ba¤l› olarak s›f›rdan, deyim ye-rindeyse, sonsuza kadar de¤erlerde elde edilebilir.

Bu deneyde konstantan (bak›r-nikel ala›m›) malzemesinden yap›lm› telin di-

renç de¤erinin geometrik yap›ya nas›l ba¤l› oldu¤unu inceleyece¤iz. Bu de¤erlen-dirmeyi yapabilmek için dirençlerin ayn› malzemeden yap›lm› olmas› gerekmek-tedir. E¤er malzemeye göre k›yaslama yapacak olsayd›k; o zaman ayn› geometrikekle sahip farkl› malzemelerden yap›lm› dirençleri incelerdik.

Direnç ve direncin uzunlu¤u ile kesit alan›na ba¤l›l›¤› hakk›nda teorik bilgiedindikten sonra, basit bir elektrik devresinde ö¤rendi¤iniz bilgileri kullanarak uy-gulama yapma olana¤›na sahip olacaks›n›z. Uygulama ile ilgili verilerin ve ö¤reni-len bilgilerin de¤erlendirilmesi ile deneyinizi tamamlayacaks›n›z.

GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹ Yapaca¤›n›z elektrik devresi uygulamas›nda çal››rken güvenlik önlemlerine dik-

kat etmeniz gerekir. Kendi güvenli¤inizin öncelikli oldu¤unu unutmay›n›z. Aa¤›-da verilen baz› güvenlik önlemlerini dikkatli bir ekilde okuyarak uygulamayaözen gösteriniz.

• Toprakla yal›t›m›n›z›n olup olmad›¤›n› kontrol ediniz. Ayaklar›n›z› statikelektrik birikimini önleyen uygun bir ayakkab› ile koruyunuz.

• Elektrik çarpmalar› ile ilgili ilk yard›m bilgilerini ö¤reniniz. ‹lk yard›m uygu-lamak durumunda kal›rsan›z, aceleci ve heyecanl› olmamaya çal››n›z. Aksihalde olas› bir kazaya u¤ram› arkada›n›z›n yaam›n› yitirmesine nedenolabilirsiniz.

• ‹lk yard›m gereçlerinin kullan›labilir durumda oldu¤undan emin olunuz.• Gerekli ilk yard›m merkezlerinin telefon numaralar›n› kolayca ulaabilece¤i-

niz bir yere not ediniz.• Deney araç ve gereçlerinizin do¤ru çal›t›¤›ndan emin olunuz.

Tellerin Uzunlu¤una veKesit Alan›na Ba¤l› Direnci



• Ar›zal› araç ve gereçleri laboratuvarda sorumlu görevliye bildiriniz.• D› yal›t›m› olmayan kablolar›, çok k›sa veya kopmu ba¤lant›lar› ve ar›zal›

cihazlar› kesinlikle kullanmay›n›z.

• Ar›zal› oldu¤unu düündü¤ünüz cihazlar› kesinlikle tamir etmeye çal›may›n›z.• Sisteme enerji vermeden önce yetkiliden izin al›n›z ve çal›ma arkadalar›-n›z› uyar›n›z.

• Devrenin kurulma aamalar›nda enerjinin verilmesini önlemek için arkada-lar›n›z› uyar›n›z.

• Ölçüm al›rken ellerinizi devredeki ba¤lant›lara temas ettirmeyiniz.• Ölçüm al›rken arkadalar›n›zla konumay›n›z. Dikkatli olunuz, dalg›nl›k

yapmay›n›z.• Mecbur olmad›kça enerji alt›nda sürekli çal›may›n›z.• Ölçümlerinize ara verdi¤inizde güç kayna¤›n›z› mutlaka kapat›n›z.• Bütün dikkatinizin yapt›¤›n›z i üzerinde olmas›na özen gösteriniz.

• Aceleci ve telal› olmay›n›z. Sakin olunuz.• Arkadalar›n›za aka yapmay›n›z.

TEOR‹K B‹LG‹Malzemeleri tan›mlarken hem kimyasal ve hem de fiziksel özelliklerini belirterektan›mlar›z. Yeryüzünde malzemeler kokusuyla, tad›yla, rengiyle, esnekli¤iyle, yo-¤unlu¤uyla, kat›-s›v›-gaz halleriyle birbirlerinden farkl›l›k gösterir. Malzemeninelektriksel özellikleri de fiziksel özelliklerinden bir tanesidir. Elektriksel özellikkapsam›nda en yayg›n olarak kullan›lan kavram malzemenin direncidir.

Do¤ada bulunan kat› maddeleri elektriksel özelliklerine göre iletken, yal›tkan ve yar›iletken olmak üzere üç bal›k alt›nda s›n›fland›rabiliriz. ‹letken maddele-

rin (genellikle metallerdir) direnci küçüktür ve elektrik ak›m›n› iletirler. Elektrikenerjisi iletiminde iyi birer iletken olan bak›r ve alüminyum metalleri kullan›l›r. Alt›n ve gümüün de çok iyi iletken olmas›na ra¤men maliyeti yüksek oldu¤uiçin elektrik enerjisi iletiminde kullan›lmaz. Yal›tkan maddelerin direnci büyük-tür ve elektrik ak›m›n› iletmezler. Cam ve plastik yal›tkan malzemelere birer ör-nektir. Yar›iletken dedi¤imiz kat›lar›n ise elektriksel dirençleri iletkenler ile yal›t-kanlar aras›ndad›r. Yar›iletkenlerin elektriksel iletkenli¤i iletkenlerden daha kü-çük ve yal›tkanlardan daha büyüktür.

ekil 2.1’de verilen basit bir elek-trik devresini inceleyelim. ‹ki metalba¤lant› telleri (mavi renkli) bir elek-

trik devresi oluturmak üzere bir ba-taryaya (pil, üreteç) ba¤lanm›t›r. Ba-tarya veya herhangi bir do¤ru ak›mkayna¤› sembolü ilegösterilir. Bataryan›n pozitif ucu(uzun bacak) yüksek potansiyel venegatif ucu (k›sa bacak) ise düük po-tansiyeldedir. Bu elektrik devresini bir

direnç ile tamaml›yoruz. Devredesembolü ile gösterilen direnç, el feneri, cep telefonu gibi günlük

hayat›m›zda kulland›¤›m›z do¤ru ak›mla çal›an herhangi bir ayg›t olabilir.

+ -


+ -

c d

ab

R

V

I

ekil 2.1

Bataryaya Ba¤lanm› R Direncinden Oluan Basit Bir Elektrik Devresi



Devredeki üreteç metal tellerdeki hareketli serbest elektronlara enerji vererekonlar›n ak››n› sa¤lar. Böylece devrede I ile gösterilen ak›m gözlenir. Devredekiba¤lant› tellerinin yük ak››na direnç göstermediklerini kabul ediyoruz, yani ba¤-

lant› tellerinin direncini ihmal ediyoruz. Bu durumda, b ve c noktalar› ile a ve d noktalar› aras›nda yüklerin hareketleri süresince enerjilerinde bir de¤iiklik olmaz.Devredeki bataryan›n V ile gösterilen potansiyel fark› (voltaj›), direncin uçlar› ara-s›ndaki voltaja eit olur. Bir baka ifadeyle, batarya sa¤lad›¤› elektriksel güç ile R di-rencini besler ve el feneri veya cep telefonumuz gibi cihazlar›n çal›mas›n› sa¤lar.

Direncin c ucu bataryan›n pozitif kutbuna ba¤l› oldu¤undan di¤er ucu oland’den daha yüksek potansiyeldedir. Direnç üzerinden geçen ak›m›n yönü yüksekpotansiyele sahip ucundan düük potansiyelli ucuna do¤rudur. Bunun anlam› çokaç›kt›r. öyle ki; bataryadan belirli bir enerjiyi kazanarak ç›kan hareketli yükler, birelektrik cihaz› temsil eden R’nin c ucundan cihaza girerek kazand›klar› enerjiyi ci-haza aktararak d ucuna gelirler. Bu arada cihaza aktar›lan elektrik enerjisi cihaz›n

ilevine uygun olarak di¤er enerji türlerine de dönütürülerek kullan›lm› olur. Ha-reketli yükler tekrar a ’dan b ’ye gelerek enerji kazan›rlar ve devrede dolaarak ci-haz› beslemeye devam ederler. Devrede ak›m›n gözlendi¤i bu durum, bataryan›ndevreyi besleyemez hale gelinceye kadar devam eder.

ekil 2.1’de gösterilen devreyi ele ald›¤›m›zda, dirençten geçen ak›m I , dirençR ve potansiyel V aras›nda bir ba¤›nt› Ohm yasas› ile verilmitir. Bu yasa,

veya V=IR (2.1)

olarak ifade edilir.Burada V devreye uygulanan voltaj› (volt, V) ve I devreden geçen ak›m› (am-

per, A) gösterir. Direncin birimi, SI (System International’in ba harfleridir, ulusla-raras› sistem demektir) birim sisteminde ohm (Ω)’dur ve

(2.2)

olarak tan›mlan›r.Eitlik (2.1) ile verilen ifadeden, elektrik devrelerinde devrenin iki ucu aras›na

uygulanan voltaj ile devreden geçen ak›m aras›nda bir orant› vard›r. Bir devreninuçlar›na uygulanan voltaj artt›kça devreden geçen ak›m artar. Devrenin uçlar›nauygulanan voltaj sabit ise devreden geçen ak›m da sabittir. Dolay›s›yla voltaj ileak›m do¤ru orant›l›d›r. Sonuç olarak, bir devrenin uçlar›na uygulanan voltaj›n odevreden geçen ak›ma oran› sabittir. Bu sabit de¤ere devrenin R direnci diyoruz.

Bir direncin (malzemenin) uçlar› aras›ndaki voltaj›n ak›m iddetine ba¤l› de¤iim grafi¤i e-kil 2.2’de verilmitir. Bu grafikte voltaj›n ak›maoran›, grafi¤in e¤imi olup malzemenin direncineeittir. Dolay›s› ile ak›m - voltaj grafi¤inin e¤i-minden o malzemenin direnci,

(2.3)

eitli¤i ile hesaplanabilir.

E im ğ = = =tan V

I Rθ

1Ω 1V

1A≡

R = V

I

312. Ünite - Tellerin Uzunlu¤una ve Kesit Alan›na Ba¤l› Direnci

eki l 2.2Voltaj (V)

Ak›m (A)

Ak›m-Voltaj De¤iimi Grafi¤i



Ohm yasas›, ço¤u metaller dahil olmak üzere bir çok madde için, uygulanan voltaj›n ak›ma oran›n›n sabit oldu¤unu söyler. Bununla birlikte, Ohm yasas› do¤a-n›n temel bir kanunu de¤ildir ve sadece belirli malzemeler için geçerli olan deney-

sel bir ba¤›nt›d›r. Ohm yasas›na uyan yani V ile I aras›nda lineer (do¤rusal) bir ili-ki gösteren malzemeler omik malzemeler olarak isimlendirilir. Ohm yayas›na uy-mayan maddeler omik olmayan malzemeler olarak bilinir. Bir maddenin omiközelli¤e sahip olup olmad›¤› deneysel olarak belirlenebilir.

ekil 2.1’de gösterilen devrede V=5 V ve R=4,6 k Ω olarak veriliyor. R direnci üze- rinden geçen I ak›m› kaç miliamper (mA)’dir?

Çözüm:Ohm yasas›n› kullanarak R direnci üzerinden geçen ak›m› hesaplayabiliriz.

Ohm yasas›,

V=IR

eitli¤i ile verildi¤ini biliyoruz. ekil 2.1’deki gibi bir devrede V=5V ve R=4,6 kΩ=4,6.103 Ω de¤erlerini bu eitlikte yerine yazd›¤›m›zda, R direnci üzerinden geçenI ak›m›,

olarak bulunur.

Aa¤›da verilen elektrik devresinde Ohm yasas›n› kullanarak R= 3 kΩ direnci üzerinden

geçen ak›m› miliamper (mA) olarak bulunuz.

‹letkenin Direncinin Uzunlu¤una Ba¤l›l›¤›Bir iletkenin direnci yap›ld›¤› malzemeye ve geometrik yap›s›na ba¤l› olarak s›f›r-dan sonsuza kadar de¤erlerde elde edilebilir. Ayn› geometrik yap›ya sahip fakatfarkl› metallerden yap›lm› iletken tellerin dirençleri de farkl› olur. Bir di¤er deyi-le, ayn› uzunlukta ve ayn› kesit alan›na sahip iki iletken tel farkl› maddelerden ya-p›lm› ise dirençleri de farkl› olur.

Örne¤in ayn› uzunlu¤a ve kesit alan›na sahip bak›r ve demir tellerini kar›lat›-racak olursak, demir telin direnci daha büyüktür. Dolay›s›yla demir tel bak›r telegöre üzerinden geçen ak›ma daha fazla kar› koyacakt›r. Di¤er bir ifadeyle demirtel elektri¤i daha az iletir, bak›r tel elektri¤i daha iyi iletir.

Yapaca¤›n›z bu deneyde direncin malzemeye göre de¤iimini inceleme ile ilgi-li bir uygulama yapmayacaks›n›z. E¤er malzemeye göre k›yaslama yapacak olsay-

I = VR

= (5V)

(4,6.10 Ω)= 1,09.10 A = 1,09mA

3-3


Ö R N E K

SIRA S‹ZDE

1

+

-

9 V 3 k

eki l 2.3

Tek Dirençli Elektrik Devresi



d›k; o zaman ayn› geometrik ekle sahip farkl› malzemelerden yap›lm› dirençleriincelerdik.

Bir iletkenin direnci R ile o iletkenin yap›ld›¤› malzemeye özgü olan ve bu

malzemenin elektriksel özelli¤ini belirleyen özdirenci ρ (ro diye okunur) aras›nda-ki iliki;

(2.4)

eklinde ifade edilir. Bu ifadede, ρ iletkenin özdirencini gösterir ve SI birim siste-minde ohm.metre ( Ω –m) birimine sahiptir. l iletkenin uzunlu¤unu (m) ve A iletke-nin kesit alan›n› (m 2) gösterir. Bu durumda, direnç R , ohm olarak bulunur.

Malzemenin özdirenci önemli bir fiziksel özelliktir. Özdirenç malzemenin geo-metrik yap›s›na ba¤l› de¤ildir, ancak s›cakl›¤a göre de¤iiklik gösterir. Bu sebeple-dir ki, malzemenin özdirencinden söz ederken hangi s›cakl›kta belirlendi¤ini desöylememiz gerekir.

Eitlik (2.4) ile verilen ifadeden, direncin malzemenin geometrik yap›s›na ba¤-l› oldu¤unu aç›k ve net olarak görmektesiniz. Bu ifadedeki l telin uzunlu¤u veyaA kesit alan› de¤iirse telin direnci de de¤iecektir. Deneyimizdeki amac›m›z, ayn›malzemeden (konstantan: bak›r-nikel ala›m›) yap›lm› tellerin uzunluk ve kesitalan›na göre dirençleri aras›ndaki ilikiyi belirlemektir.

ekil 2.4’te verilen kesit alanlar› ve yap›ld›klar› malzeme ayn› (özdirençleri eit),uzunluklar› farkl› olan iki iletken teli ele alal›m. Eitlik (2.4) ile verilen direnç ifa-desine göre, uzunluklar› farkl› olan bu tellerin direnç de¤erleri de farkl› olur. ‹let-ken telin uzunlu¤u artt›kça direnci de artar.

ekil 2.4’te gösterilen iletken teller, bak›r-nikel ala›m›ndan yap›lm› konstantan tellerdir. Konstantan telin 20°C s›cakl›kta özdirenci ρ= 4,9.10 -7 (Ω.m)’dir. Tellerin kal›nl›klar› eit d= 0,3 mm, uzunluklar› s›ras›yla l 1= 4 cm ve l 2 = 7 cm olarak veriliyor. Tellerin dirençleri kaç Ω’dur? (π=3,14)

Çözüm:Eitlik (2.4) ile verilen ifadeden tellerin direncini hesaplayabiliriz. Bununla bir-

likte, önce tellerin kesit alan›n› bulmal›y›z.ekil 2.4’te verilen teller silindir eklinde oldu¤una göre, tellerin kesit alan›,

A= π r 2 (2.5)

ile verilir. Kesit alan›n› hesaplayabilmemiz için telin r yar›çap›n› bilmeliyiz. Prob-lemde tellerin kal›nl›klar› (d ) bilindi¤ine göre buradan telin yar›çap› r ,

R = A

ρ


eki l 2.4

Özdirençleri ρ ,Kesit Alanlar› A ve Uzunluklar› (a) l 1ve (b) l 2 Olan ‹letken Teller

Ö R N E K



d =2r

veya

olacakt›r. ekil 2.4’te verilen tellerin kal›nl›klar› eit oldu¤una göre yar›çaplar› daeit olacakt›r. Böylece,

olarak bulunur. Burada milimetre (mm) olarak olarak verilen kal›nl›k de¤erini,metre (m)’ye dönütürerek eitlikte yerine yaz›yoruz. 1 mm= 1.10 -3 m oldu¤unuhat›rlayal›m.

Örnek problemde size verilen uzunluk ve kal›nl›k de¤erlerinin farkl› birimlerde oldukla-r›na dikkat edelim. Eitliklerde kullanaca¤›n›z tüm fiziksel niceliklerin ayn› birim sisteminde olmas› gerekti¤ini unutmayal›m.

Tellerin kesit alanlar›,

A = πr2= (3,14) (1,5.10-4m)2= 7,07.10-8 m2

bulunur. Böylece ekil 2.4a’da gösterilen telin direnci R 1 ve ekil 2.4b’deki telin di-renci R 2 için,

de¤erleri bulunur. Burada santimetre (cm) olarak verilen uzunluk de¤erini, metre(m) olarak eitlikte yerine yaz›yoruz. 1 cm= 1.10 -2 m oldu¤unu hat›rlayal›m.

Buldu¤umuz sonuçlar› kar›lat›rd›¤›m›zda, iletken tellerin yaln›zca uzunlukla-r›n›n farkl› olmas› sonucu direnç de¤erlerindeki farkl›l›k kolayl›kla görülebilir. Te-lin yap›ld›¤› madde ve kesit alan› ayn› olmak üzere, iletken telin uzunlu¤u artt›k-ça direnci de artar.

ekil 2.4’te gösterildi¤i gibi bak›rdan yap›lm› tellerin 20 ºC s›cakl›kta özdirenciρ=1,72.10-8 (Ω.m)’dir. Tellerin kal›nl›klar› eit ve d= 0,4 mm, uzunluklar› s›ras›ylal 1= 10cm vel 2= 20 cm olarak veriliyor. Tellerin dirençleri kaç Ω’dur? (π=3,14)

‹letkenin Direncinin Kesit Alan›na Ba¤l›l›¤›‹letken telin direncinin geometrik yap›s›na ba¤l›l›¤›n› incelememize devam ediyo-ruz. Bu aamada ekil 2.5’te gösterildi¤i gibi, uzunluklar› ve yap›ld›klar› madde ay-n› (özdirençleri eit), kesit alanlar› farkl› olan iki iletken teli ele alal›m.

R A2

2 72

8 24 9 10

7 10

7 07 10= = Ω−

−

−ρ [ , . ( . )] .

( , . )m

m

m= Ω0 485,

R A1

1 72

8 24 9 10

4 10

7 07 10= = Ω−

−

−ρ [ , . ( . )]

.

( , . )m

m

m= Ω0 277,

r r r 1 2

340 3 10

21 5 10= = = =

−−( , . )

, .m

m

r d

=

2


D ‹ K K A T

SIRA S‹ZDE 2



Ayn› malzemeden yap›lm› ve ayn› uzunlu¤a sahip iki iletken telin kesit alan-lar› farkl› ise dirençleri de farkl› olacakt›r. Direnç, iletken telin kesit alan› ile tersorant›l›d›r. Bir di¤er ifadeyle, iletken telin kesit alan› artt›kça direnci azal›r.

ekil 2.5’te gösterilen iletken teller, bak›r-nikel ala›m›ndan yap›lm› konstantan

tellerdir. Konstantan telin 20°C s›cakl›kta özdirenci ρ= 4,9.10 –7

(Ω.m)’dir. Tellerin uzunluklar› eit l= 5 cm, kal›nl›klar› s›ras›yla d 1= 0,2 mm ve d 2= 0,4 mm olarak veriliyor. Tellerin dirençleri kaç Ω’dur? (π=3,14)

Çözüm:Eitlik (2.4) ile verilen ifadeden tellerin direncini hesaplayabiliriz. Tellerin özdi-

rençleri ve uzunluklar› eit, kesit alanlar› farkl›d›r. ‹lk olarak tellerin A 1 ve A 2 kesitalanlar›n› bulmal›y›z.

ekil 2.5’te verilen teller silindir eklinde oldu¤una göre, tellerin kesit alan›,

ile verilir. Kesit alan›n› hesaplayabilmemiz için telin r yar›çap›n› bilmeliyiz. Problem-de tellerin kal›nl›klar› (d ) bilindi¤ine göre, buradan tellerin yar›çaplar› r 1 ve r 2,

olacakt›r. Burada milimetre (mm) olarak olarak verilen kal›nl›k de¤erini, metre (m)olarak eitlikte yerine yaz›yoruz.

Böylece, tellerin kesit alanlar›,

olarak bulunur. ekil 2.5a’da gösterilen telin direnci R 1 ve ekil 2.5b’deki telin di-renci R 2, eitlik (2.4) ile verilen direnç ifadesine göre,

R A1

1

72

8 24 9 10

5 10

3 14 10= = Ω−

−

−ρ [ , . ( )]

.

, .m

m

m= Ω

= = Ω−−

0 780

4 9 10 5 10

12 56 12 2

72

,

[ , . ( )] .

, . R

Aρ m

m

000 195

8 2−= Ω

m,

A r

A r

1 12 4 2 8 2

2 22

3 14 1 10 3 14 10

3

= = =

= =

− −π

π

( , )( . ) , .

( ,

m m

114 2 10 12 56 104 2 8 2) ( . ) , .− −=m m

r d

r d

11

34

22

32

0 2 102

1 10

20 4 10

2

= = =

= = =

−−

−

( , . ).

( , . )

mm

m22 10 4.

−m

A r

A r

1 12

2 22

=

=

π

π


eki l 2.5

Özdirençleri ρ ,Uzunluklar› l ve Kesit Alanlar› (a) A 1 ve (b) A 2 Olan ‹letken Teller

Ö R N E K



de¤erleri bulunur. Burada santimetre (cm) olarak verilen uzunluk de¤erini, metre(m) olarak eitlikte yerine yaz›yoruz.

Buldu¤umuz sonuçlar› kar›lat›rd›¤›m›zda, iletken tellerin yaln›zca kesit alan-

lar› yani kal›nl›klar› farkl›d›r ve bunun sonucunda direnç de¤erleri de farkl› olur.Telin yap›ld›¤› malzeme ve uzunlu¤u eit olmak üzere, iletken telin kesit alan›n›nartmas› sonucu iletkenin direncinin 0,780 Ω de¤erinden 0,195 Ω de¤erine azald›-¤›n› görüyoruz.

ekil 2.5’te gösterilen konstantan tellerin 20 ºC s›cakl›kta özdirenciρ= 4,9.10-7 (Ω.m)’dir. Tellerin uzunluklar› eit l= 7,5 cm, kal›nl›klar› s›ras›yla d1= 0,2 mm ve d2= 0,6 mm ola-rak veriliyor. Tellerin dirençleri kaç Ω’dur? (π=3,14)

Elektrikli araçlar yap›l›rken araçlar›n kullan›m amac›na göre iletken teller seçi-lir. Is› üretmek için yap›lan elektrikli araçlarda daha fazla ›s› enerjisinin aç›¤a ç›k-

mas› için kullan›lan malzemenin direncinin küçük olmas› gerekir. Direnç büyürsedirençten geçen ak›m azal›r ve daha az ›s› enerjisi aç›¤a ç›kar. Direnç yerine bir telba¤lanm› olsa (k›sa devre durumu) o kadar yüksek ak›m geçer ki tel eriyebilir.Bu, tehlikeli bir durumdur. Bu sebeple devrelere sigorta ba¤lan›r.

Is› enerjisi üretmek için kullan›lan elektrikli araçlarda ›s›t›c› elaman olan nikel -krom teller kullan›l›rken, bu araçlara elektrik enerjisi ta›yan iletken teller genellik-le bak›r metalinden yap›l›r.

DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLERBu deneyde kullanaca¤›m›z gerekli araç ve gereçler aa¤›da listelenmitir. Bu araç

ve gereçler, listede belirtilen numaralar› ile ekil 2.6’da gösterilmitir.

1. DC güç kayna¤›.......................................................................................1 adet(0...12 V dc / 6 V, 12 V ac)2.Analog multimetre................................................................................2 adet

3. Kostantan tel makara...............................................................................1 adet(15.6 ohm/m, d = 0.2 mm, = 100 m)Kostantan tel makara...............................................................................1 adet(6.9 ohm/m, d = 0.3 mm, = 100 m)Kostantan tel makara...............................................................................1 adet(0.98 ohm/m, d = 0.4 mm, = 50 m)

4. Devre tamamlay›c› modüller (düz)........................................................3 adet5. Devre tamamlay›c› modüller (dik aç›l›)..................................................2 adet

6. Devre tamamlay›c› modüller (dik aç›l› ve yuval›)..................................2 adet7. Devre tamamlay›c› modüller (iki yuval› ucu aç›k).............................. .2 adet8. Devre tamamlay›c› modüller (düz yuval›)..............................................2 adet9. Devre tamamlay›c› modül (yuval› eklem) .............................................2 adet10. Devre tamamlay›c› modül (anahtarl›) ....................................................1 adet11. Ba¤lant› fii..............................................................................................2 adet12. Krokodil (timsah) uç...............................................................................2 adet13 Cetvel (50 cm uzunlu¤unda, plastik).....................................................1 adet14. 25 cm uzunlu¤unda mavi ba¤lant› kablosu ..........................................1 adet

25 cm uzunlu¤unda k›rm›z› ba¤lant› kablosu .......................................1 adet15. 50 cm uzunlu¤unda mavi ba¤lant› kablosu ..........................................2 adet

50 cm uzunlu¤unda k›rm›z› ba¤lant› kablosu .......................................2 adet


SIRA S‹ZDE3



Deneye balamadan önce yukar›da listelenen ve ekil 2.6’da gösterilen araç vegereçlerin tam oldu¤unu kontrol ediniz.

Sizden sonra gelecek arkadalar›n›z için, deneyinizi yapt›¤›n›z süre içerisinde deney araç ve gereçlerini do¤ru ve temiz kullanmaya özen gösteriniz.

DENEY DÜZENE⁄‹N‹N KURULMASIDeneyi yapmaya devreyi kurmakla bal›yoruz. Deney devresini kurmak için, ekil2.6’da gösterilen ve farkl› ba¤lant›lar içeren mavi renkte devre tamamlay›c› modül-leri kullanaca¤›z. Bu modüllerin içerdikleri ba¤lant›lar, her modülün üzerinde be-

yaz çizgiler ile temsil edilmitir. Deneyde kullanaca¤›m›z modüllerden üç tanesiekil 2.7’de örnek olarak gösterilmitir.

ekil 2.7a’da gösterilen düz yuval› ba¤lant› modülünün sa¤ ve sol kenarlar›nauzanan beyaz çizgiler bu modülün her iki taraf›na baka iki modül eklenerek dev-rede süreklilik oluturulabilir anlam›na gelir. Ayn› zamanda, üzerinde bulunan yu-

va ile bu modüle bir baka giri yap›labilir.


D ‹ K K A T

eki l 2.6

1

2

3

4

5 6 7

8

9

10

11

12

13

14

15

Deneyde Kullan›lan Araç ve Gereçler

eki l 2.7

(a) (b) (c)

(a) Düz Yuval›,(b) Aç›l› ve Yuval›,(c) Yuval› Ucu Aç›k Devre Tamamlay›c› Modüller



ekil 2.7b’de gösterilen aç›l› ve yuval› ba¤lant› modülü ile devrenin köe ba¤-lant›s›n› oluturabiliriz. Bu modülün üzerine yuva ile de baka bir giri yap›labilir.

ekil 2.7c’deki iki yuval› ucu aç›k ba¤lant› modülünün sa¤ ve sol kenarlar›na

uzanan beyaz çizgiler bu modülün her iki taraf›na baka iki modül eklenebilir an-lam›na gelir. Bununla birlikte, bu iki beyaz çizgi uçlar›ndaki yuvalar aras›nda her-hangi bir ba¤lant› yoktur. Bu iki beyaz çizgi ve yuvalar devrenin d›ar›ya olan ba¤-lant›lar›n› devreye dahil eder. Deneyde kullanaca¤›m›z di¤er modüller de üstleri-ne çizilen ve ba¤lant›lar›n› temsil eden çizgilere göre isimlendirilmitir.

Deney devresini kurmaya ilk olarak bu devre tamamlay›c› modülleri birletir-mekle balayal›m. ekil 2.8’de iki adet düz devre tamamlama modülünün birbirle-rine ba¤lanmas› gösterilmitir. Öncelikle bu modüller devrede süreklilik olutura-cak ekilde üstünde belirtilen çizgilere uygun olarak kar› kar›ya getirilir (ekil2.8a). Daha sonra iki düz modülün girinti ve ç›k›nt›lar› birbirlerini kar›layacak e-kilde birisi yukar›da di¤eri aa¤›da tutulur (ekil 2.8b), bu noktalardan birbirlerine

yavaça geçirilir ve ek ayn› seviyeye getirilir (ekil 2.8c). Böylece her iki modülünbeyaz çizgileri birbirlerini tamamlam› olur (ekil 2.8d).

Araç ve gereçler listesinde verilen bütün modülleri, belirtilen say›larda kendiaralar›nda gruplayal›m. Modülleri deney düzene¤imize uygun olarak ve üstündebelirtilen çizgilerle uyumlu olacak ekilde yukar›da anlat›ld›¤› gibi, birbirlerine ge-çirerek ba¤layal›m. Oldukça e¤lenceli bir i oldu¤unu göreceksiniz. ekil 2.9’da,devre modüllerinin birbirlerine do¤ru ekilde ba¤lanm› durumu gösterilmitir.Dikkat ederseniz bu devre aç›k bir devredir. Anahtar›n da aç›k oldu¤u düünülür-se, devre dört ayr› noktada aç›kt›r.


(a)

(c)

(b)

(d)

eki l 2.8

Düz Devre Tamamlay›c› Modüllerin Birletirilme Aamalar›



Daha sonra deneyde kullanaca¤›m›z ölçü aletlerini devreye ba¤layal›m. Deney-de voltaj ölçümü ve ak›m ölçümü yapaca¤›z. Voltaj ölçümleri voltmetre ve ak›m

ölçümleri ampermetre ile yap›l›r. Bunlar sadece voltaj ve sadece ak›m ölçen cihaz-lar olabilece¤i gibi; voltaj, ak›m, direnç gibi ölçümleri yapabilecek ekilde düzen-lenmi ölçüm aletleri de olabilir. Böyle çoklu ölçüm yapabilen aletlere multimet-re ad› verilir.

Ölçümler için analog multimetreler kullan›yoruz. Elektrik ile yap›lan ölçümler-de dijital ya da analog multimetreler kullan›labilir. Her iki tip multimetrenin kulla-n›lma yöntemleri ayn›d›r. Aralar›ndaki fark, ölçüm de¤erlerini okudu¤umuz gös-tergeleridir. Analog multimetreler, göstergeli ve ibreli ölçü aletleridir. Yapaca¤›m›zdeneyde, ö¤retici olmas› aç›s›ndan, ölçümlerimizi al›rken analog multimetrelerikullanaca¤›z.

ekil 2.10’da deneyde voltmetre olarak kul-

lanaca¤›m›z analog multimetre verilmitir. Da-ha önce yapt›¤›n›z uygulamalardan da hat›rla- yaca¤›n›z gibi, multimetre ile ne ölçmek isti- yorsan›z, multimetreyi o amaç için kullan›mauygun hale getirmelisiniz. Multimetreyi dc vol-taj ölçümleri için voltmetre olarak ayarlamakistiyoruz. Bunun için multimetrenin ortas›ndabulunan büyük, siyah kademe dü¤mesini düzçizgiler ve V harfi ile gösterilen dc voltaj öl-çüm bölgesine getirelim.

ekil 2.10’da görüldü¤ü gibi, bu bölgede

ölçme s›n›r›n› gösteren farkl› rakamlar bulu-nur. Bu rakamlar multimetrenin o de¤erdemaksimum ölçme s›n›r›n› gösterir. Voltmetrekademelerinde baz› rakamlar›n yan›nda bulu-nan m harfi milivolt (mV) ve µ (mikro diyeokunur) iareti ise mikrovolt ( µ V) anlam›nagelir. ‹stedi¤imiz voltaj de¤erini hassas olarakölçebilmemiz için, bu bölgede gördü¤ünüz dc

voltaj ölçüm s›n›rlar›ndan en uygun olan›n› seç-meliyiz. Hangi voltaj bölgesinde ölçüm yapaca¤›m›z› seçerken, devreye uygulad›-¤›m›z voltaj de¤eri ipucu olabilir. ekil 2.10’da ölçme s›n›r› “dc 3 V” olarak seçil-

mitir. Bu durum, analog multimetreden maksimum 3 V voltaj de¤erini okuyabili-riz anlam›na gelir.


eki l 2.9

Devre Modüllerinin Deney Düzene¤ine Uygun Ba¤lanmas›

eki l 2.10

Voltmetre Olarak Ayarlanm› Analog Multimetre Gösterimi



Multimetrenin göstergelerine bakt›¤›m›zda, yukar›dan aa¤›ya do¤ru s›ras›ylasiyah, k›rm›z› ve siyah renklerde üç gösterge mevcuttur. Her bir gösterge kendiiçerisinde farkl› iki ekilde ölçeklendirilmitir. Bu üç göstergenin, multimetrenin

hangi amaç için kullan›lmas› durumunda geçerli olaca¤› sa¤ yan tarafta belirtilmi-tir. Yukar›dan aa¤›ya do¤ru s›ras›yla bunlar, “dc voltaj ve ak›m”, “ac voltaj veak›m” ve “ohmmetre” ölçüm göstergeleridir. ekil 2.10’da “düz çizgi” ve “V, A” ilegösterilen siyah göstergeleri voltaj ölçümleri için kullanabilece¤imizi görebiliriz.

Seçici dü¤me V bölgesinde oldu¤una göre, siyah göstergedeki maksimum de-¤erler 3 V olacakt›r. Yani ya 10 V’un oldu¤u yer ya da 30 V’un oldu¤u yer 3 V olur.E¤er “0...10 V” ölçüm aral›¤›na sahip göstergeden ölçüm sonucumuzu okumak is-tiyorsak, bu aral›ktaki bütün ölçekleri basit bir orant› kurarak 0,3 katsay›s› ile çarp-mam›z gerekir. E¤er “0...30 V” ölçüm aral›¤›n› kullanmak istiyorsak, 30 V’un oldu-¤u yer 3 V olaca¤›ndan bu göstergedeki bütün aral›klar› 10’a bölerek okumal›y›z.

Ölçüm bölgesini ayarlamak ile henüz multimetreyi voltmetre haline getirmedik.

Multimetrenin devre ile ba¤lant›lar›n› sa¤lamak için, cihaz›n üst k›sm›nda fileringirece¤i yuvalar vard›r. Bu yuvalar›n hangi amaca hizmet etti¤i ise gösterge pane-linin üst k›sm›nda ve her yuvan›n hizas›nda belirtilmitir. Multimetreden alaca¤›-m›z ç›k› uçlar› voltaj ölçümü için uygun olmal›d›r. ekil 2.10’da mavi ve k›rm›z›ba¤lant› kablolar› ile multimetrenin voltaj ölçümü için kullan›lan ç›k›lar gösteril-mitir. Mavi kablo toprak iareti ile gösterilen negatif ucu ve k›rm›z› kablo ise +V ile gösterilen pozitif ucu temsil etmektedir.

Bir elektrik devresinde pozitif (+) uç her zaman k›rm›z› renk ile ve negatif uç mavi veya bazen siyah renk ile temsil edilir. Devrede kullan›lan güç kaynaklar›nda ve ba¤lant› kab-lolar›nda ço¤unlukla k›rm›z› ve mavi renkte olmas›n›n sebebi budur. Siz de kolayl›k olma-

s› aç›s›ndan k›rm›z› ba¤lant› kablolar›n› pozitif uç ve mavi kablolar› negatif uç olarak kul-lanmaya özen gösteriniz.

imdi de di¤er multimetreyi ampermetre olarak ayarlayal›m. ekil 2.11’de de-neyde ampermetre olarak kullanaca¤›m›z analog multimetre gösterilmitir. Multi-metrenin seçici dü¤mesini dc ak›m ölçümü bölgesine getirelim. Bu bölge düz çiz-

gi ve A harfi ile gösterilmitir. Ölçme s›n›r›n›gösteren rakamlar, yukar›da ele ald›¤›m›z vol-taj ölçümü okumas› ile ayn› anlam› ifade eder.

Ampermetre kademelerinde baz› rakamlar›n yan›nda bulunan m harfi ise miliamper (mA)

anlam›na gelir. Ölçece¤imiz ak›m de¤erinegöre, hassas ölçüm yapabilmemiz için uygunak›m kademelerini seçmeliyiz.

Multimetreyi ampermetre haline getirmekiçin ç›k› uçlar›ndan uygun ba¤lant›lar› yapma-l›y›z. ekil 2.11’de mavi ve k›rm›z› ba¤lant› kab-lolar› ile multimetrenin ak›m ölçümü için kul-lan›lan ç›k› uçlar› gösterilmitir. Mavi kablo

voltmetrede oldu¤u gibi toprak iareti ile gös-terilen negatif ucu ve k›rm›z› kablo ise +A Ω ilegösterilen pozitif ucu temsil etmektedir. Art›k

multimetreyi ampermetre olarak kullanabiliriz.


ekil 2.11

Ampermetre Olarak Ayarlanm› Analog Multimetre Gösterimi

D ‹ K K A T



Multimetreleri voltaj ve ak›m ölçümleri için uygun hale getirdikten sonra dev-remize ba¤layal›m. ekil 2.12’de bu durum gösterilmitir. Ampermetre ve voltmet-reyi devreye ba¤larken pozitif ve negatif uçlar› do¤ru olarak ba¤lamal›y›z. E¤er uç-lar› hatal› ba¤larsak multimetre ibreleri ilerleme yönünde de¤il aksi yönde sapmagösterir.

Voltmetre iki uç aras›ndaki potansiyel fark› ölçtü¤ünden aç›k uçlar› birletirmegörevi görmez. Fakat, ampermetre iki ucu birletirme görevi görür. Böylece yuka-r›da sözünü etti¤imiz dört aç›k uç üçe inmitir.

Voltaj ölçümü yaparken voltmetreyi devreye paralel ve ak›m ölçümlerinde ampermetreyidevreye seri olarak ba¤laman›z gerekti¤ine dikkat etmeyi unutmay›n›z.

Bir sonraki aamada, ba¤lant› fileri yard›m›yla devreye krokodil uçlar› ilaveedelim. Krokodil uçlar›, direncini ölçece¤imiz telleri uçlar›ndan k›st›rmak için kul-lan›yoruz. ‹ki adet krokodile tak›l› ba¤lant› fiini uçlar› ekil 2.12’de gösterildi¤i gi-bi yuval› ba¤lant› modülleri üzerine yerletirelim. Bunu yaparken ekilde sa¤ taraf-ta gösterilen krokodil uç için a, b ve c olmak üzere üç farkl› yerleim olabilir. Bun-lar ekil 2.12’de gösterilmitir. Sa¤ taraftaki krokodil ucunun yerini de¤itirme ile-mini, devremizdeki direncin boyunu de¤itirmek için kullanaca¤›z.

Daha sonra devreye güç kayna¤›n› ba¤layal›m. Deneyde dc voltaj kullanaca¤›-m›zdan, önce güç kayna¤›nda kullanman›z gereken ç›k› uçlar›n› belirleyelim.


eki l 2.12

Voltmetre Ampermetre

c b a

Voltmetre ve Ampermetrenin Devreye Ba¤lanmas›

D ‹ K K A T



ekil 2.13’te deneyde kullan›lan güç kayna¤› gösterilmitir. Güç kayna¤› hemdc hem de ac güç kayna¤› olarak kullan›labilir. Deneyimizde biz dc güç kayna¤›kullan›yoruz. Devreye uygulayaca¤›m›z voltaj de¤erini ayarlamak için ekilde be-lirtilen ayar dü¤melerini kullan›yoruz. Ak›m dü¤mesi yaln›zca devreye voltaj uygu-lanmas›n› sa¤lamak ve ak›m› s›n›rlamak için kullan›l›r. Bu dü¤me ak›m kayna¤›olarak kullan›labilir anlam› ta›maz. ekil 2.13’te pempe çizgili dikdörtgen ile gös-terilen ç›k› uçlar› dc voltaj ç›k›lar›d›r. O halde güç kayna¤›n›n 0...12 V aral›¤›nda

ayarlanabilir negatif ve pozitif dc voltaj ç›k›lar›n› kullanmal›y›z. Bu uçlardan mavi ve k›rm›z› ba¤lant› kablolar›n› kullanarak ç›k› alal›m.Güç kayna¤›ndan ald›¤›m›z bu pozitif (k›rm›z›) ve negatif (mavi) uçlar› ekil

2.14’te gösterildi¤i gibi, devredeki pozitif ve negatif olarak belirledi¤imiz uçlaraba¤layal›m (ampermetre ve voltmetrenin ba¤lant› biçimlerinden). Burada güç kay-na¤›n› henüz açmad›¤›m›za dikkat edelim. Güç kayna¤›n›n ba¤lanmas›yla aç›k uçsay›s› ikiye inmitir.

Devre kurma ileminizi tamamlamadan güç kayna¤›n› açmay›n›z.

Devre kurma ilemini tamamlayabilmemiz için, son olarak direncini belirlemek

istedi¤imiz konstantan telini devreye yerletirelim. Deney araç ve gereçlerinde lis-telendi¤i gibi, üç farkl› kal›nl›¤a sahip konstantan tel makaralar vard›r. ‹lerleyenbölümlerde ifade edilece¤i gibi, iki aamal› olarak yapaca¤›m›z deneyde ilk olarakhangi kal›nl›ktaki konstantan telini devreye ba¤layaca¤›m›z önemli de¤ildir. Fakathangi kal›nl›¤a sahip teli devreye ba¤lad›¤›n›z› mutlaka not etmelisiniz.


Ak›m ayar

dü¤mesiVoltaj ayar

dü¤mesi

eki l 2.13

Deneyde Kullan›lan Güç

Kayna¤› ve Ç›k› Uçlar›n›n Gösterimi

D ‹ K K A T



Konstantan telin devreye ba¤lanmas› ekil 2.15’te gösterilmitir. Seçti¤iniz ma-karadan yakla›k 20 cm uzunlukta olacak ekilde konstantan tel keselim. Daha ön-ce devreye yerletirdi¤imiz (ekil 2.12) krokodil uçlara kesilen bu konstantan tel

parçay› biraz gergin olacak ekilde ba¤layal›m. ekil 2.15’te verildi¤i gibi üç farkl›konumdaki ( a, b ve c ) yuvalara ba¤lanabilen krokodil uçlar› a konumunda olacakekilde yerletirelim.

Konstantan telin devreye dahil edilmesiyle devrenin aç›k uç say›s› bire inmitir.Bu uç devre anahtar›n›n bulundu¤u uçtur.

Konstantan teli devreye ba¤lad›¤›n›zda, krokodil uçlar›ndaki sabit telin sarkma yapmama-s›na ve ayr›ca çok gergin olmamas›na dikkat ediniz.


eki l 2.14

Güç kayna¤› kapal›

+-

Güç Kayna¤›n›n Devreye Ba¤lanmas›

D ‹ K K A T

eki l 2.15

c b a

Konstantan Telin

Devreye Ba¤lanmas›



DENEY‹N YAPILIIBir önceki konuda deneyde kullanaca¤›m›z devreyi kurmam›z› tamamlad›k ve de-neyimizde ölçüm almaya balayabiliriz. Bir telin direncini uzunlu¤una ve kesit ala-

n›na ba¤l› olarak inceliyoruz. Deney iki k›s›mdan olumaktad›r. ‹lk deneyimizdedirencin uzunlu¤a ba¤l›l›¤›n› inceleyelim.

Direncin Telin Uzunlu¤una Ba¤l›l›¤›Deney devresini kurarken yerletirdi¤imiz konstantan telin hangi kal›nl›kta oldu-¤unu sonuçlar kesiminde size ayr›lan yere not ediniz. ‹stedi¤iniz kal›nl›ktaki bir te-li belirleyebilirsiniz.

Size verilen tel makaralar›n kal›nl›k de¤erleri, tele ait di¤er bilgilerle birliktemakaran›n üstünde verilmitir. Bu verilen de¤erlerden kal›nl›k φ simgesi ile göste-rilmitir. Makaradan okudu¤unuz kal›nl›k ayn› zamanda telin çap› anlam›na gelir.

Birinci deneyi yaparken aa¤›da verilen aamalar› s›ras›yla gerçekletiriniz.

• Devreye yerletirdi¤iniz konstantan telin, ilk olarak ekil 2.16’da gösterilen a konumunda oldu¤unu kontrol ediniz.

• Size verilen cetvel ile a konumundaki telin uzunlu¤unu ölçünüz. Uzunlu¤uölçerken iki krokodil ucu aras›ndaki mesafeyi almaya dikkat ediniz. Ölçümsonucunuzu Çizelge 2.1’e kaydediniz.

• Daha sonra devreye ba¤lad›¤›m›z voltmetrenin ölçüm bölgesini 1 V ve am-permetrenin ölçüm bölgesini 300 mA’e ayarlay›n›z.

Devrenizin haz›r oldu¤unu yetkili ö¤retim eleman›na bildiriniz ve deney ölçümlerine ba-lamak için izin vermesini bekleyiniz.


Devre Anahtar›

0,25 V

VoltmetreAmpermetre

a

eki l 2.16

‹lk Deneyde aKonumunun Gösterimi

D ‹ K K A T



• Güç kayna¤›n›n voltaj ayar dü¤mesini “s›f›r” konumuna getiriniz ve güç kay-na¤›n› arkas›nda bulunan “power” dü¤mesine basarak aç›n›z.

• ekil 2.16’da gösterilen anahtar› kapat›n›z. Bu aama ile devre kapal› duru-

ma getirilmitir.Bir elektrik devresinde bulunan anahtar›n kapat›lmas›, iki aç›k ucun birletirilmesi (te-

mas etmesi) olarak kullan›l›r. Anahtar aç›k ise devrede temas yoktur ve ak›m gözlenmez.

• Dikkatli bir ekilde güç kayna¤›ndan uygulanan voltaj› ayar dü¤mesini kul-lanarak yavaça artt›r›n›z. Voltmetreden 0,25 V voltaj de¤erini okudu¤unuz-da voltaj› artt›rmay› b›rak›n›z (ekil 2.16).

Bu tür voltaj ve ak›m ayarlar›nda tam ve kesin de¤eri elde edemeyebilirisiniz.Dikkatli ve özenli bir yakla›mla en yak›n de¤ere ulaabilirsiniz.

Devrede voltmetrenin do¤rudan konstantan tele paralel ba¤l› oldu¤una dikkat etmelisiniz. Ayarlad›¤›n›z 0,25 V tel üzerindeki voltajd›r. Güç kayna¤›ndan uygulad›¤›n›z voltaj olma-d›¤›na dikkat ediniz.

• Ampermetreden tel üzerinden geçen ak›m› okuyunuz ve bu de¤eri sonuçlarkesimindeki Çizelge 2.1’e kaydediniz. Deneyin bu aamas› tamamlanm›t›r.

• Güç kayna¤›ndan uygulad›¤›m›z voltaj› 0 V’a getiriniz.• Devredeki anahtar› aç›n›z.• Güç kayna¤›n› kapat›n›z.• ekil 2.16’da sa¤ taraftaki krokodil ucunu açarak telin bu ucunu ç›kar›n›z.• Sa¤ taraftaki bu krokodili a konumundan b konumuna ta›y›n›z. Bu durum

ekil 2.17’de gösterilmitir.

• Telin daha önce serbest b›rakt›¤›m›z taraf›n›, b konumundaki krokodilinucuna sabitleyiniz (ekil 2.17).

• Bu durumda telin uzunlu¤unu cetvel ile ölçünüz ve sonucu Çizelge 2.1’e

kaydediniz.• Anahtar› kapat›n›z.


D ‹ K K A T

D ‹ K K A T

eki l 2.17

0,25 V


b

‹lk Deneyde bKonumunun Gösterimi



• Güç kayna¤›n› aç›n›z.• Tekrar voltmetrede 0,25 V voltaj de¤erine ula›ncaya kadar güç kayna¤›nda-

ki voltaj› artt›r›n›z.• Ampermetreden b konumundaki tel üzerinden geçen ak›m› okuyunuz ve bu

de¤eri Çizelge 2.1’e kaydediniz. Deneyin bu aamas› da tamamlanm›t›r.• Güç kayna¤›ndan uygulad›¤›n›z voltaj› 0 V’a getiriniz.• Devredeki anahtar› aç›n›z.• Güç kayna¤›n› kapat›n›z.• ekil 2.17’de sa¤ taraftaki krokodil ucunu açarak telin bu ucunu ç›kar›n›z.• Sa¤ taraftaki bu krokodili b konumundan c konumuna ta›y›n›z. Bu durum

ekil 2.18’de gösterilmitir.• Telin boyu iki krokodil aras›nda olacak ekilde c konumundaki krokodile

sabitleyiniz.• Bu durumda telin boyunu ölçünüz ve Çizelge 2.1’e kaydediniz.• Anahtar› kapat›n›z.• Güç kayna¤›n› aç›n›z.• Güç kayna¤›n›n voltaj ayar dü¤mesini kullanarak, voltmetrede okudu¤unuz

de¤er 0,25 V olana kadar artt›r›n›z.• Tel c konumunda iken ampermetreden ak›m de¤erini okuyunuz.• Ampermetreden okudu¤umuz ak›m de¤erini Çizelge 2.1’e kaydediniz. De-

neyin ilk k›sm› tamamlanm›t›r.

Ampermetrenin ölçüm bölgesini de¤itirmeyiniz. Multimetrelerin iç direnci de¤iebildi-¤inden bu durum ak›m ve voltaj ölçümlerinizi etkiler.

• Güç kayna¤›ndan uygulad›¤›n›z voltaj› 0 V’a getiriniz.• Devredeki anahtar› aç›n›z.• Güç kayna¤›n› kapat›n›z.

Direncin Telin Kesit Alan›na Ba¤l›l›¤›Deneyimizin ikinci k›sm›nda tellerin kesit alan›na ba¤l› direncini inceleyece¤iz.Uygulama yapt›¤›m›z deneyde sadece tek bir de¤ikenimiz olmal›d›r. ‹lk deneyde

telin kesit alan›n› ve tele uygulanan voltaj› sabit tutup yaln›zca telin uzunlu¤unude¤itirmitik.


D ‹ K K A T

0,25 V


c

eki l 2.18

‹lk Deneyde cKonumunun Gösterimi



‹kinci deneyde ise telin uzunlu¤unu ve tel üzerindem geçen ak›m› sabit tutu- yoruz. Deneyimizde de¤iken parametre, telin kesit alan›d›r. Bu amaçla size üçfarkl› kal›nl›kta 0,2 mm, 0,3 mm ve 0,4 mm olmak üzere ayn› malzemeden (kos-

tantan) yap›lm› tel verilmektedir.Deneyin bu k›sm›n› yaparken aa¤›da verilen aamalar› s›ras›yla gerçekleti-riniz.

• ekil 2.19’da gösterildi¤i gibi, devredeki krokodil uçlar›n›n konumunu sabittutunuz.

• Konstantan tellerden d =0,2 mm kal›nl›kta olan makaradan yeteri kadar par-ça keserek, devredeki krokodil uçlara teli sabitleyiniz (ekil 2.19).

• Daha sonra devreye ba¤lad›¤›n›z voltmetrenin ölçüm bölgesini 1 V ve am-permetrenin ölçüm bölgesini 300 mA’e ayarlay›n›z.

• Güç kayna¤›n›n voltaj ayar dü¤mesini “s›f›r” konumuna getiriniz.• Devredeki gösterilen anahtar› kapat›n›z (ekil 2.19).• Güç kayna¤›n› arkas›nda bulunan “power” dü¤mesine basarak aç›n›z.• Dikkatli bir ekilde güç kayna¤›ndan uygulanan voltaj› ayar dü¤mesini kul-

lanarak yavaça artt›r›n›z.• Ampermetreden I = 250 mA ak›m de¤erini okudu¤unuzda voltaj› artt›rmay›

b›rak›n›z (ekil 2.19). Bu ayarlad›¤›m›z ak›m de¤eri telden geçen ak›md›r.

• Voltmetreden tel üzerindeki voltaj› okuyunuz ve bu de¤eri sonuçlar kesi-mindeki Çizelge 2.2’ye kaydediniz. Deneyin bu aamas› tamamlanm›t›r.

• Güç kayna¤›ndan uygulad›¤›n›z voltaj› 0 V’a getiriniz.• Devredeki anahtar› aç›n›z.• Güç kayna¤›n› kapat›n›z.• Krokodil uçlar›n› açarak d =0,2 mm kal›nl›ktaki tel yerine d =0,3 mm kal›nl›k-

taki tel parças›n› yerletiriniz (ekil 2.19).• Yukar›da yapt›¤›n›z ilemleri d =0,3 mm kal›nl›ktaki tel için tekrarlay›n›z.• Ampermetre I = 250 mA ak›m de¤erini gösterdi¤inde teldeki voltaj› oku-

yunuz ve Çizelge 2.2’ye kaydediniz. Deneyin bu aamas› tamamlanm›t›r.• Güç kayna¤›ndan uygulad›¤›n›z voltaj› 0 V’a getiriniz.

• Devredeki anahtar› aç›n›z.• Güç kayna¤›n› kapat›n›z.


eki l 2.19

250 mA


c

‹kinci Deneyin Gösterimi



• Bu k›sm›n son aamas›nda, d =0,4 mm kal›nl›ktaki teli daha önce yapt›¤›n›zekilde devredeki krokodil uçlara yerletiriniz.

• Devredeki anahtar› kapat›n›z.

• Güç kayna¤›n› aç›n›z.• Ampermetre I = 250 mA ak›m de¤erini gösterene kadar güç kayna¤›n›n vol-taj dü¤mesiyle voltaj› artt›r›n›z.

• d =0,4 mm kal›nl›ktaki teldeki voltaj› voltmetreden okuyunuz ve Çizelge2.2’ye kaydediniz.

• Güç kayna¤›n›n voltaj ayar dü¤mesini “s›f›r” konumuna getiriniz.• Devredeki anahtar› aç›n›z.• Güç kayna¤›n› kapat›n›z ve fiini kablosundan tutmadan çekip ç›kar›n›z.


Birinci K›sm›n Sonuçlar›n›n De¤erlendirilmesi‹lk k›s›mda direncin telin uzunlu¤una ba¤l›l›¤›n› incelediniz. Deneyde kulland›¤›n›ztelin kal›nl›¤›n› de¤itirmediniz. Kulland›¤›n›z telin kal›nl›¤›n› aa¤›ya not ediniz.

d =........................mm

Çizelge 2.1’e kaydetti¤iniz ölçüm verilerini kullanarak, telin her uzunluk de¤e-ri için direncini R =V / I eitli¤inden aa¤›da verilen yerde hesaplay›n›z. Buldu¤unuzsonuçlar› Çizelge 2.1’deki dördüncü sütuna kaydedeniz.

............................................................................................................................... R 1 = ...................................... R 2=........................................ R 3=............................................................................................................................................................................................................................................................................................

Telin her uzunluk de¤eri için hesaplad›¤›n›z direncin uzunlu¤a göre de¤iimgrafi¤ini size verilen grafik ka¤›d›na çiziniz. ekil 2.20’de çizece¤iniz grafik ka¤›d›ölçekli ve çizim eksenleri ile birlikte verilmitir.

Voltaj (V)(V)

Ak›m (I)(A)

Telin Uzunlu¤u ( )(m)

Direnç (R)(Ω)

R/(Ω / m)

0,25

0,25

0,25


Çizelge 2.1Direncin Telin Uzunlu¤una Ba¤l›l›¤› ile ‹lgili Deney Sonuçlar›



Çizelge 2.1’den elde edilen sonuçlar›n grafi¤ine bak›n›z. Direnç ( R ) ile tel uzun-lu¤u ( ) aras›nda nas›l bir iliki oldu¤unu aç›klay›n›z.

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

............................................................................................................................... Yukar›da buldu¤unuz ilikinin do¤rulu¤unu kontrol etmek için, R / oran›n› he-saplay›n›z. Sonuçlar›n›z› Çizelge 2.1’deki son sütuna kaydediniz. Buradan nas›l bir de-¤erlendirme yapabilirsiniz? K›saca aç›klay›n›z. Buradaki yorumunuz çok önemlidir.

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

‹kinci K›sm›n Sonuçlar›n›n De¤erlendirilmesi‹kinci deneyde, direncin telin kesit alan›na ba¤l›l›¤›n› incelediniz. Deneyde kullan-d›¤›n›z telin uzunlu¤unu de¤itirmediniz. Kulland›¤›n›z telin uzunlu¤unu aa¤›yanot ediniz.

=........................m

imdi Çizelge 2.2 ile çal›al›m.Çizelge 2.2’ye kaydetti¤iniz ölçüm verilerini kullanarak, telin her kesit alan› de-

¤eri için direncini R=V/I eitli¤inden hesaplay›n›z ve ilgili sütuna kaydediniz.............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................


eki l 2.20

(m)

Direncin Telin Uzunlu¤una Göre De¤iimi Grafi¤i



Çizelge 2.2’de ölçüm ald›¤›n›z her bir telin kesit alan›n› A =(π/4)d 2 ifadesindenhesaplay›n›z ve sonuçlar›n›z› ilgili sütuna kaydediniz. (π=3,14)

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................Çizelge 2.2’de direnç de¤erleri ile bunlara kar›l›k gelen dik kesit alan› aras›n-

da nas›l bir iliki kurabilirsiniz? K›saca aç›klay›n›z. Son sütunla ilgili yorumunuzçok önemlidir.

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI?..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

ekil 2.21a’da özdirenciρ olan, uzunlu¤una ve Akesit alan›na sahip bir iletken tel verilmitir. Bu telin direnci R olarak belirlenmitir. Ayn› tel, ekil 2.21b’de gösterildi¤i gibiuzunlu¤u 2 ve kesit alan› A' olacak ekilde bir ucundan çekilerek uzat›l›yor. Son durum-da bu telin direnci R ' kaç R olur?

Telin Kal›nl›¤› (d)(mm)

Ak›m (I)(A)

Voltaj (V)(V)

Direnç (R)(Ω)

Kesit alan› (A)(mm 2)

R × A(Ω mm 2)

0,2 0,25

0,3 0,25

0,4 0,25


Çizelge 2.2Direncin Telin Kesit Alan›na Ba¤l›l›¤› ile ‹lgili Deney

Sonuçlar›

SIRA S‹ZDE 4

A A1

(a) (b)

eki l 2.21

Bir Telin Uzat›lmas›




Malzemeleri tan›mlarken hem kimyasal ve hem de fi-

ziksel özelliklerini belirterek tan›mlar›z.Malzemenin elektriksel özellikleri de fiziksel özelliklerin-den bir tanesidir. Elektriksel özellik kapsam›nda en yay-g›n olarak kullan›lan kavram malzemenin direncidir.Bütün malzemeler elektrik ak›m›n›n geçiine kar› fark-l› direnç gösterirler. Her malzemenin kendine özgü di-renci vard›r ve bu direnç özdirenç olarak adland›r›l›r.Bir iletkenin birim uzunluk ve birim kesitteki parças›-n›n, elektrik ak›m›na kar› gösterdi¤i dirence özdirençdenir. Bir iletkenin özdirenci, iletkenin cinsine ve s›-cakl›¤›na ba¤l›d›r.

Bir iletkenin direnci iletkenin özdirencine, uzunlu¤una ve kesit alan›na ba¤l›d›r.Elektrik devrelerinde, devrenin iki ucu aras›na uygula-nan voltaj fark›ndan dolay› elektrik ak›m› oluur. Dev-renin uçlar›na uygulanan voltaj ile devreden geçen ak›maras›nda bir orant› vard›r. Sabit bir devrenin uçlar›nauygulanan voltaj artt›kça devreden geçen ak›m artar.Devrenin uçlar›na uygulanan voltaj sabit ise devredengeçen ak›m da sabittir. Dolay›s› ile voltaj ile ak›m do¤-ru orant›l›d›r. Sonuç olarak, bir devrenin uçlar›na uygu-lanan voltaj›n o devreden geçen ak›m iddetine oran›sabittir. Bu sabite devrenin direnci denir.

Ak›m, voltaj ve direnç aras›ndaki iliki olarak

ifade edilir. Bu ifade Ohm yasas› olarak bilinir.Deneyimizde ayn› malzemeden (konstantan: bak›r-ni-kel ala›m›) yap›lm› tellerin uzunluk ve kesit alan›nagöre dirençleri aras›ndaki ilikinin belirlenmesi amaç-lanm›t›r.

R = V

I

Özet




1. Bir malzemenin direnci ve özdirenci aras›nda nas›lbir iliki vard›r?

a. Direnç ile özdirenç do¤ru orant›l›d›r.b. Özdirenç direncin bir di¤er ismidir.c. Direnç, özdirençle ak›m aras›ndaki bir çarpand›r.d. Direnç, özdirençle voltaj aras›ndaki bir çarpand›r.e. Direnç ile özdirenç aras›nda bir iliki yoktur.

2. Bir malzemenin direnci aa¤›daki niceliklerden han-gisine ba¤l› de¤ildir?

a. Malzemeye uygulanan voltajab. Malzemenin s›cakl›¤›nac. Malzemenin uzunlu¤unad. Malzemenin kesit alan›nae. Malzemenin özdirencine

3. Bir malzemenin direncini artt›rmak için aa¤›daki i-lemlerden hangisi yap›lmal›d›r?

a. Uzunlu¤u artt›r›lmal›d›r.b. Kesit alan› artt›r›lmal›d›r.c. Uzunlu¤u k›salt›lmal›d›r.d. Kesit alan› artt›r›l›rken uzunlu¤u azalt›lmal›d›r.e. Özdirenci azalt›lmal›d›r.

4. Bir telin özdirenci aa¤›dakilerden hangisine ba¤l›d›r?a. Hangi materyalden yap›ld›¤›nab. Kesit alan›nac. Uzunlu¤unad. Kal›nl›¤›nae. Hepsi

5. Bir telin uzunlu¤u ve yar›çap› iki kat›na ç›kar›l›rsadirenci nas›l de¤iir?

a. 1/2 oran›nda artar.

b. 4 kat artar.c. 3 kat artar.d. 2 kat artar.e. De¤imez.

6. Özdirenci 2,5 .10-7 Ω m olan çelik telin yar›çap› 1,5mm ve uzunlu¤u 2,5 m’dir. Telin direnci kaç Ω’dur?(π=3,14)

a. 0,09b. 0,06c. 0,03d. 0,10e. 1,50

7. Yar›çap› 1,5 mm olan 2,5 m uzunlu¤undaki bir çeliktele 1,5 V’luk batarya ba¤lanm›t›r. Çelik telin özdiren-ci 2,5 .10-7 Ω m’dir. Telden geçen ak›m kaç amper’dir?(π=3,14)

a. 17b. 12c. 10d. 6e. 2

8. Direncin birimi aa¤›dakilerden hangisidir?a. ohmb. voltc. amper

d. ohm.metree. volt.metre

9. Özdirencin birimi aa¤›dakilerden hangisidir?a. ohm.metreb. ohmc. amperd. volte. metre

10. Bir telin direnci 20 Ω’dur. Telden geçen ak›m 0,2 A

oldu¤unda telin uçlar› aras›ndaki voltaj kaç volt olur?a. 4b. 8c. 12d. 15e. 23





1. a Yan›t›n›z yanl› ise “Teorik Bilgi” konusunu ye-niden gözden geçiriniz.










S›ra Sizde 1ekil 2.3 ile verilen devrede R= 3 kΩ direnci üzerindengeçen ak›m› Ohm yasas›n› kullanarak hesaplayabiliriz.Ohm yasas›,

V =I R

eitli¤i ile verildi¤ini biliyoruz. ekil 2.2’deV =9 VveV =3 kΩ=3.103 Ω de¤erlerini bu eitlikte yerine yazd›¤›-m›zda, R direnci üzerinden geçen I ak›m›,

olarak buluruz.

S›ra Sizde 2ekil 2.4’te verilen tellerin kal›nl›klar› eit oldu¤una gö-re yar›çaplar› da eit olacakt›r. Böylece,

olarak bulunur. Tellerin kesit alanlar›,

A =π r 2=(3,14)(2.10-4m)2=1,26.10-7m2

bulunur. Böylece ekil 2.3a’da gösterilen telin direnciR 1,

ekil 2.3b’deki telin direnci R 2 ise,

olarak bulunur.

S›ra Sizde 3ekil 2.5’te verilen tellerin kesit alanlar›n› bulal›m. Tel-lerin kal›nl›klar›n› (d ) bildi¤imize göre, buradan tellerin

yar›çaplar› r1 ve r2 ,

r d m

m

r d m

11

34

2

3

2

0 2 10

21 10

2

0 6 10

2

2

= = =

= = =

−−

−

( , . ).

( , . )33 10 4.

−m

Rl

11 8

2

7 21 72 10

10 10

1 26 10= = Ω−

−

−

ρ

Am

m

m, . ( )

.

( , .= Ω0 014,

r = r r 1 2

340 4 10

22 10= = =

−−( , . )

.m

m

IV

R

VA mA= =

Ω= =−( )

( . ).

9

3 103 10 3

3

3

Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›S›ra Sizde Yan›t Anahtar›

Rl

22 1 72 10

20 10

1 26 10

82

7 2= = Ω−

−

−

ρ

Am

m

m, . ( )

.

( , .= Ω0 027,




olacakt›r. Böylece, tellerin kesit alanlar›,

olarak bulunur. ekil 2.5a’da gösterilen telin direnci R 1 ve ekil 2.5b’deki telin direnci R 2 ise,

bulunur.

S›ra Sizde 4ekil 2.21a’daki telin direnci,

R =ρ ( /A )

eitli¤i ile verilir.ekil 2.21b durumunda ise direnç,

R '=ρ (2 /A ')

eklinde olacakt›r.Telin ilk durumdaki kesit alan› A ile sonraki durumda-ki A ' kesit alan› aras›ndaki iliki bilinirse R ' direncininkaç R oldu¤unu bulabiliriz.Tel, ekil 2.21b’deki gibi uzat›ld›¤›nda telin uzunlu¤u

ve kesit alan› de¤imesine ra¤men telin hacmi de¤ime-mitir.Telin hacmi,

Hacim= (Kesit alan›) × (Uzunluk)

oldu¤una göre,

A =A ' 2

olacakt›r. Buradan,

A '=A /2

olarak bulunur. Bu sonuç ikinci durum için R' ifadesin-de yerine yaz›l›rsa,

R '=ρ (2 /A /2)

ve böylece

R '= 4R olarak bulunur.

Serway, R. A. ve Beichner, R. J. (2007). Fen ve Mühen-dislik için Fizik , Cilt 2. Çev. ed. K. Çolako¤lu. An-kara: Palme Yay›nc›l›k.

Young, H. D. ve Freedman, R. A. (2008). University Physics. San Fransisco: Pearson Addison-Wesley.

Bueche, F. J. ve Jerde, D. A. (2000). Fizik ‹lkeleri, Cilt 2. Çev. ed. K. Çolako¤lu. Ankara: Palme Yay›nc›l›k.

Resnick, R ve Halliday, D. (1997). Fizi¤in Temelleri 2.Çev: C. Yalç›n. Ankara: Arkada Yay›nevi.

Fishbane, P. M., Gasiorowicz, S. ve Thornton, S. T.(2003). Temel Fizik, Cilt II. Çev. ed. C. Yalç›n. An-kara: Arkada Yay›nevi.

enyel, M. (Ed.) (2012). Teknolojinin Bilimsel ‹lkele-ri (Ünite 6), Eskiehir: Anadolu Üniversitesi Yay›n-lar›.

Orhun, Ö. (Ed.) (2007). Teknolojinin Bilimsel ‹lkele-ri (2. Bask›). Ankara: Nobel Yay›n Da¤›t›m Ltd. ti.

Rl

11

72

8 24 9 10

7 5 10

3 14 10= = Ω−

−

−

ρ

Am

m

m, . ( )

, .

( , .

= Ω

= = Ω−

1 170

4 9 107 5

22

7

,

, . ( ),

Rl

ρA

m..

( , .,

10

28 26 100 130

2

8 2

−

−= Ω

m

m

A r

A r

1 12 4 2 8 2

2 22

3 14 1 10 3 14 10

3

= = =

= =

− −π

π

( , ) ( . ) , .

( ,

m m

114 3 10 28 26 104 2 8 2) ( . ) , .− −=m m

Yararlan›lan Kaynaklar



Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Bir motor yard›m› ile elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönütürebilecek,Bir jeneratör yard›m› ile mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönütürebilecek,Bir yükü elektrik motoru yard›m› ile yukar›ya do¤ru kald›rarak elektrik mo-torunun verimini hesaplayabilecekbilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz.

‹çindekiler

• Enerji• Mekanik Enerji• Kinetik Enerji• Potansiyel Enerji• Elektrik Enerjisi

• Enerjinin Korunumu Yasas›• Elektrik Motoru• Jeneratör• Verim

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z






Elektrik EnerjisininMekanik EnerjiyeDönüümü




G‹R‹Enerji bir sistemin i yapabilme yetene¤i olarak tan›mlan›r. Enerji çeitli ekillerdes›n›fland›r›lmalar›na kar›n en çok kar›lat›¤›m›z mekanik (kinetik ve potansiyel),›s›, ››k, kimyasal, güne, nükleer, rüzgâr ve elektrik enerjisidir. Günümüzde en te-mel enerji tüketimi elektrik enerjisidir. Elektrik enerjisinin ta›n›m› ve kullan›m› ol-dukça kolay olmas›ndan dolay› en çok kullan›lan enerji türlerinden birisidir.

Bir sistemdeki enerji kinetik ve potansiyel gibi farkl› türler halinde bulunabilir.Bu enerji türleri kendi aralar›nda dönüüme u¤rayabilir. Hava sürtünmesinin olma-d›¤›n› kabul edersek potansiyel enerjinin tamam› kinetik enerjiye dönüür. Sürtün-meli ortamda mekanik enerji korunmaz ama toplam enerji korunur. Sistemde cis-

min sahip oldu¤u kinetik enerji cismin sürtündü¤ü yüzeyde ›s› enerjisine dönüür. Aç›¤a ç›kan ›s› enerjisi cismin kaybetti¤i kinetik enerjiye eittir. Yani sistemde top-lam enerji korunmutur. Elektrik enerjisi elektrikli f›r›nda ›s›ya, akkor lambada ››-¤a, mutfak robotunda hareket enerjisine dönüür. Bu dönüümlerde enerji kaybol-maz ve toplam enerji sabittir.

Enerji bir türden di¤er türe dönütürüldü¤ünde, sisteme verilen enerji miktar›ç›k›ta elde edilen enerjiye eit de¤ildir. Bir miktar enerji daima istenmeyen enerjitürüne dönüerek yap›lan i için kullan›lamayacakt›r. Bu sebeple sistemden ald›¤›-m›z kullan›labilir enerji miktar›n›n sisteme giren enerjiye oran› daima bir’den kü-çüktür. Bu oran sistemin verimi olarak adland›r›l›r.

Bu bölümde elektrik enerjisinin mekanik enerjiye ve mekanik enerjinin elektrik

enerjisine dönüümünü deneysel olarak inceleyece¤iz. Ayr›ca deneyde kulland›¤›-m›z elektrik motorunun verimini hesaplayaca¤›z.

GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹ Yapaca¤›n›z deneyde kendi sa¤l›¤›n›z için güvenlik önlemlerine dikkat etmeniz ge-rekir. Güvenli¤inizin hereyden önemli oldu¤unu unutmay›n›z. Aa¤›da verilen ba-z› güvenlik önlemlerini dikkatli bir ekilde okuyarak uygulamaya özen gösteriniz.

• Görevlilerin yapaca¤› uyar›lar dikkatle dinlenmeli ve uygulanmal›d›r.• E¤er ilk kez bir laboratuvarda çal›maya balam›san›z elektrik panosu, yan-

g›n söndürücü ve ilk yard›m dolab›n›n yerlerini ö¤renmelisiniz.• ‹lk yard›m gereçlerinin kullan›labilir durumda oldu¤undan emin olunuz.

• Gerekli ilk yard›m merkezlerinin telefon numaralar›n› kolayca ulaabilece¤i-niz bir yere not ediniz.

Elektrik Enerjisinin Mekanik Enerjiye Dönüümü



• Elektrik çarpmalar› ile ilgili ilk yard›m bilgilerini ö¤reniniz. ‹lk yard›m uygula-mak durumunda kal›rsan›z, aceleci ve heyecanl› olmamaya çal››n›z. Aksi haldeolas› bir kazaya u¤ram› arkada›n›z›n yaam›n› yitirmesine neden olabilirsiniz.

• Laboratuvarda çal›maya balamadan önce, yapaca¤›n›z deneyde kullanaca-¤›n›z cihazlar›n güç kablolar›n›n prizlerde tak›l› olup olmad›¤›n› kontrolediniz, tak›l› ise fileri prizlerden ç›kar›n›z.

• Laboratuvarda deney yapmak üzere kullan›lacak prizlerde toprak hatt›n›nbulunmas› zorunludur.


• Cihazlarda kullan›lan filerin prizlere tam olarak tak›ld›¤›n› kontrol ediniz.E¤er filer prizlere tam olarak tak›lmazsa filer fazla ak›m çekerek ›s›nma,

yan›k, yang›n veya patlama gibi kazalara neden olabilir.

• Yapaca¤›n›z deneyi belirtilen yönergeye göre haz›rlad›ktan sonra görevliler-den onay al›n›z. Deney düzene¤ini, yükün üzerinde bulundu¤u destek çu-bu¤unun alt ucuna bant sar›larak oluturulan frenleme sistemi veya ayaküzerine konulan sert köpük olmadan asla çal›t›rmay›n›z. Aksi takdirde, par-maklar›n›z yük ile ayak aras›nda s›k›abilir.

• Elektrik motoruna güç kayna¤›ndan sadece 4 V ’luk gerilim uygulanmas› ge-rekti¤ini unutmay›n›z.

• Ölçüm al›rken ellerinizi devredeki ba¤lant›lara temas ettirmeyiniz.• Görevlilerden “deneye balayabilirsiniz” onay›n› almadan devreye elektrik

enerjisi vermeyiniz.• Deneyi gerçekletirdikten sonra cihazlar› kapat›n›z ve filerini prizlerden ç›-

kart›n›z. Deney masas›nda bulunan cihazlar›, araç ve gereçleri tehlike yarat-mayacak bir ekilde düzenli olarak b›rak›n›z.• Deneyinizi tamamlad›¤›n›z› görevlilere bildiriniz.

TEOR‹K B‹LG‹Enerji, bir cismin ya da sistemin i yapabilme yetene¤idir. Enerji, üretildi¤i kayna¤agöre mekanik (kinetik ve potansiyel), ›s›, ››k, kimyasal ve elektrik enerjisi olarak s›-n›fland›r›l›r. Mekanik enerji bir cismin hareketinden dolay› sahip oldu¤u enerjidir.Mekanik enerji kullan›labilir veya depolanabilir bir enerjidir. Depolanan enerji po-

tansiyel enerji olarak adland›r›l›r ve cisimlerin birreferans düzleminden olan yükseklikleri ile

orant›l›d›r. ekil 3.1’deki gibim kütleli bir cisim yerden h yüksekli¤ine ç›kar›l›rsa E p ,

E p = Enerji potansiyel = mgh (3.1)

eitli¤i ile verilen bir potansiyel enerji depo-lar. Burada m kütle ve g yerçekimi ivmesidir.SI (Systeme International Frans›zca sözcükle-rine kar›l›k gelen) Uluslararas› ölçüm siste-minde kütle birimi kg (kilogram) , uzunluk(yükseklik) birimi m (metre) ve yerçekimiivmesi birimi m/s 2 oldu¤undan enerji birimi J (joule; jul diye okunur ) olarak belirlenir.


m

m

h

yeryüzü

ekil 3.1

m Kütleli Bir Cisim Yerden h Yüksekli¤ine Ç›kar›ld›¤›nda Yere Göre Bir Potansiyel Enerjiye Sahip Olur.



75 kg kütleli bir paraütçü yerden 4.000 m yükseklikteki bir uçaktan atl›yor. Yerçekimi iv- mesini 10 m/s2 kabul ederek paraütçünün atlama esnas›ndaki potansiyel enerjisi yere gö-

re kaç joule’dür?Hareket için kullan›lan enerji de kinetik enerji olarak adland›r›l›r. Kinetik ener-

ji cismin h›z›na ve kütlesine ba¤l› olarak de¤iir. Bir cismin kinetik enerjisi E k ,

(3.2)

eitli¤i ile verilir. Burada j cismin h›z›d›r.Enerjinin SI ölçüm sisteminde birimi joule (J) veya newton.metre (N.m) dir.

newton ve joule birimleri temel birimler cinsinden,

olarak ifade edilir.

Bir atletizm yar›mas›nda 55 kg kütleli Ahmet 8 m/s h›zla, 62 kg kütleli Mehmet 7 m/s h›z-la ve 58 kg kütleli Okan 8 m/s h›zla komaktad›rlar. Hangi yar›mac›n›n kinetik enerjisi enbüyüktür?

Elektrik enerjisi serbest elektronlar›n hareketi ile i yapan enerjidir. Tüm kat›laratomlardan olumaktad›r. Her bir atom bir veya daha fazla elektron içerir. Serbestelektronlar bir iletkende elektriksel kuvvete maruz kald›klar›nda bir yönde hareketederler ve elektrik ak›m›n› meydana getirirler. Elektrik enerjisi yenilenebilir olma-

yan (kömür, petrol, do¤al gaz, nükleer) ya da yenilenebilir enerji kaynaklar› (gü-ne, su, rüzgâr, jeotermal, biyomas) kullan›larak ikincil bir enerji olarak elde edil-mektedir. Elektrik enerjisinin ta›n›m› ve kullan›m› oldukça kolay olmas›ndan do-lay› en çok kullan›lan enerji türlerinden birisidir.

Enerjinin korunumu ilkesine göre enerji yoktan var edilemez, var olan enerji de yok edilemez, ancak bir türden di¤er bir türe dönüür ve toplam enerji miktar› ko-runur. E¤er bir cisim h yüksekli¤inden serbest b›rak›l›rsa, cisim yere göre potansiyel

enerjisini kaybederken kinetik enerji kazanmaya balar. Hava sürtünmesini ihmaledersek, cisim yere çarpt›¤› anda potansiyel enerjisinin tamam› kinetik enerjiye dö-nümü olur.

Sürtünmeli ortamda mekanik enerji korunmaz ama toplam enerji korunur. Sis-temde cismin sahip oldu¤u kinetik enerjinin bir k›sm› cismin sürtündü¤ü yüzeyde›s› enerjisine dönüür. Aç›¤a ç›kan ›s› enerjisi cismin kaybetti¤i kinetik enerjiyeeittir. Yani sistemde toplam enerji korunmutur.

Bir elektrik makinesi ya mekanik enerjiyi elektrik enerjisine ya da elektrikenerjisini mekanik enerjiye dönütürebilen bir ayg›tt›r. Böyle bir ayg›t mekanikenerjiyi elektrik enerjisine dönütürmek için kullan›ld›¤›nda jeneratör olarak ad-land›r›l›r. Hidroelektrik santrallerinde suyun baraj gölünden belli yükseklikten

aa¤›ya do¤ru dümesi ile su türbin çarklar›n› ve buna ba¤l› olarak jeneratör mi-lini döndürmesiyle elektrik enerjisi elde edilir. Böylece suyun mekanik enerjisi

1 1

1 1 1

2

2

2

N kg m

s

joule kg m

s N m

= ⋅

= ⋅ = ⋅

E Enerji mk kinetik 2

= =

12

j

593. Ünite - Elektrik Enerjisinin Mekanik Enerjiye Dönüümü

SIRA S‹ZDE

1

SIRA S‹ZDE

2



elektrik enerjisine dönütürülmü olur. Bununla birlikte, elektrik makinesi elek-trik enerjisini mekanik enerjiye dönütürmek için kullan›ld›¤›nda elektrik motoruolarak adland›r›l›r. Bu mekanik enerji hava üfleyen fanda veya ta›nacak yüklerin

kald›r›lmas›nda kullan›l›r. Elektrik motorlar› evlerde (mikser, matkap gibi) ve sa-nayide kullan›l›r.

Enerjinin bir türü di¤er bir türe dönütü¤ü zaman enerjinin korunumu yasas›na göre neolur?

Fizikte i kapsam›nda genellikle; bir cisme yerde¤itirmesi boyunca uygulanankuvvetin yapm› oldu¤u iten söz edilir. ekil 3.2’de görüldü¤ü gibi yatay düzlem-de duran bir cisim d mesafesi kadar yer de¤itirmi olsun. F

"

kuvvetinin yapm› ol-du¤u i, kuvvetin yerde¤itirme do¤rultusundaki bileeni ile yerde¤itirmenin çar-p›m›na eittir. ‹ ifadesi,

W = (Fcos θ ). d (3.3)

ile verilir. EitliktekiFcos θ , kuvvetin yerde¤itirme do¤rultusundaki bileenidir. Yap›lan i kuvvetin yatay eksenle (cismin hareket do¤rultusu ile) yapt›¤› θ aç›s›n›n

de¤erine göre s›f›r, art› veya ekside¤erler alabilir. ekil 3.2’de gö-rüldü¤ü gibi cismin hareket yö-nü ile uygulanan kuvvetin ( F

"

) yönü ayn› oldu¤undan yap›lani pozitif de¤erlidir. Cisim üzeri-ne etkiyen yerçekimi kuvvetimg

"

ile cismin hareket do¤rul-tusu birbirine dik oldu¤undan

yerçekimi kuvvetinin yapt›¤› is›f›rd›r. Cismin hareket yönü ile cisme etkiyen sürtünme kuvveti ( f

"

) ters yönlü ol-du¤undan sürtünme kuvvetinin yapt›¤› i negatif de¤erlidir. Bir kuvvetin yapm›oldu¤u iin negatif olmas› cismin çevreye i yapt›¤› anlam›na gelir. Kaybedilenenerji ise ›s›ya dönüür.

SI ölçüm sisteminde i birimi joule’dür. Dikkat ederseniz enerji birimi ile ayn›d›r.

www.animations.physics.unsw.edu.au

Birim zamanda yap›lan i miktar› güç olarak adland›r›l›r. Güç enerjinin bir for-mundan di¤erine dönütürülme h›z› olarak da tan›mlan›r. Güç,

(3.4)

ile verilir. SI ölçüm sisteminde güç birimi joule/saniye (J/s) veya watt (W) ’t›r. Birkiinin, makinenin veya cihaz›n gücünü hesaplamak için yap›lan ii veya dönütü-rülen enerjiyi ve zaman› bilmek gerekir.

Dinamo ve elektrik motoru hangi enerji türleri aras›nda dönüüm sa¤larlar?

P Gu Zaman

P W

t

=

=

ç ( ) =

watt(joule) İş

( )saniye


SIRA S‹ZDE 3

mm

d

F

f

F x

mg

ekil 3.2

Sabit Bir Kuvvet ile Çekilen Cisim

‹ N T E R N E T

SIRA S‹ZDE4



Verim enerji dönüümünden sonra kullan›labilir enerjinin bir ölçümüdür. Kul-lan›labilir kelimesi kullan›lan cihaz›n kullan›m amac›na ba¤l›d›r. E¤er cihaz birelektrikli ›s›t›c› ise kullan›labilir enerji ç›k›› ›s›d›r ve enerji girii elektriktir. Bu ci-

hazda elektrik enerjisi ›s›ya dönütürülür. Is› bir akkor lambada elektrikten de el-de edilebilir fakat kullan›labilir enerji de¤ildir. Lamban›n amac› elektrik enerjisini››k enerjisine dönütürmektir. Yüzde yüzlük bir dönüüm sürtünmeden, ses olu-umundan ve çeitli sebeplerden kaynaklanan enerji kayb›na ba¤l› olarak sözko-nusu de¤ildir. Bu nedenle kullan›labilir enerji miktar› daima verdi¤imiz enerji mik-tar›ndan azd›r. Verim sistemden ald›¤›m›z enerjinin sisteme verdi¤imiz enerjiyeoran› olarak tan›mlan›r.

(3.5)

‹, enerji ve güç konular› ile ilgili olarakTeknolojinin Bilimsel ‹lkeleri ve Geleneksel Enerji Kaynaklar› kitaplar›na bakabilirsiniz.

DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLERDeneyde kulan›lacak araç - gereç ve miktarlar› aa¤›da liste halinde verilmitir.

1. Güç kayna¤› (0-12 V (dc), 6 ve 12 V (ac))............................................ 1 adet2. Paslanmaz çelik destek çubu¤u (60 cm).............................................. 2 adet3. Elektrik motoru ba¤lant› kablosu (100 cm k›rm›z› renk)..................... 1 adet

Elektrik motoru ba¤lant› kablosu (100 cm mavi renk)......................... 1 adet4. Güç kayna¤› ba¤lant› kablosu (50 cm k›rm›z› renk)............................ 1 adet

Güç kayna¤› ba¤lant› kablosu (50 cm mavi renk)................................ 1 adet5. Multimetre ölçüm kablolar›: 50 cm k›rm›z› renk.................................. 2 adet

Multimetre ölçüm kablolar›: 50 cm mavi renk..................................... 2 adet6. Köeli modül......................................................................................... 4 adet7. Çift yuval› modül................................................................................... 3 adet8. Düz modül............................................................................................. 1 adet9. Ayak....................................................................................................... 1 adet10. Yuval› düz modül.................................................................................. 2 adet11. Yuval› T modül...................................................................................... 1 adet12. Üç yollu anahtar modülü...................................................................... 1 adet13. Dijital multimetre................................................................................... 2 adet

14. Lambal› modül ve akkor lamba (6 V / 0.5 A)....................................... 1 adet15. Makaral› elektrik motoru (12 V (dc)).................................................... 1 adet16. Zaman ölçer........................................................................................... 1 adet17. Bir ucunda kancas› olan yük................................................................. 1 adet18. ‹ki yönlü sabitleyici............................................................................... 1 adet19. erit metre: (2 m)................................................................................... 1 adet20. Çarpmay› önleyici sert köpük............................................................... 1 adet21. Yük ta›mak için makara ipi.................................................................. 1 adetDeneye balamadan önce yukar›da listelenen ve ekil 3.3’te gösterilen araç ve

gereçlerin tam olup olmad›¤›n› kontrol ediniz.

Verim Ald m z kullan labilir enerji

Ver = =η

ığı ı ı ( ) jouled di imiz enerjiğ ( ) joule


K ‹ T A P



DENEY DÜZENE⁄‹N‹N KURULMASI Aya¤›n iki köesinde bulunan sabitleme yataklar›na destek çubuklar›n› yerletire-rek vidalar ile ekil 3.4a’da görüldü¤ü gibi s›k›ca sabitleyiniz.

Elektrik motoru taraf›ndan yukar›ya ç›kar›lan yük en üst konumda iken serbestb›rak›ld›¤›nda, yukar›dan aa¤›ya do¤ru düerken aya¤a h›zla çarpmas›n› veya ta-›ma ipinin koparak yükün aya¤a çarpmas›n› önlemek için önlem al›nmal›d›r. Buamaçla yükün yerletirilece¤i destek çubu¤unun en alt ucundan yakla›k 5 cm yu-kar›s›ndaki bir yeri yükü durdurabilecek kal›nl›kta yap›t›r›c› bantla sar›n›z veyaekil 3.4b’de görüldü¤ü gibi destek çubu¤unun üst ucundan sert sünger köpü¤ügeçirerek en alt konuma yerletiriniz.


12

3

4

5

5

67 8 9

10 11 12

13141316 15

17 18

1920 21

ekil 3.3

Deneyde Kullan›lan

Malzemeler

Sert köpük

(a) (b)

ekil 3.4

(a) Aya¤a Çubuklar›n Ba¤lanmas› ve(b) Bir Destek Çubu¤una Sert Köpük Malzeme Yerletirilmesi



Yükü ta›yacak yakla›k 60cm’lik ipi makaradan keserekal›n›z. Ald›¤›n›z ipin bir ucunu yü-

kün üzerinde bulunan kancas›nahalka olacak ekilde s›k›ca ba¤lay›-n›z. ekil 3.5’te görüldü¤ü gibi or-tas›nda delik bulunan yükü sol ta-raftaki destek çubu¤unun üst ucun-dan geçiriniz ve aa¤› do¤ru kayd›-rarak en düük konuma indiriniz.

ekil 3.6’da görüldü¤ü gibi iki yönlü ayarlanabilir sabitleyici kul-lanarak sa¤ taraftaki destek çubu-¤unun üst ucuna makaral› elektrik

motorunu s›k›ca sabitleyiniz. Elek-trik motorunun makaras› di¤erdestek çubu¤unun yak›n›nda veayn› hizada olmal›d›r. Elektrik mo-toru ile sol taraftaki destek çubu-¤u birbirine temas etmemelidir.

ekil 3.7a’da görüldü¤ü gibi yüke ba¤l› ipin di¤er ucunu elek-trik motorunun makaras›nda bu-lunan bir gözden geçirip di¤ergözden d›ar› çekiniz. ‹pi dü¤üm

atarak s›k›ca ba¤lay›n›z ve maka-ray› saat yönünde elle çevirerekipi bir tur sar›n›z (ekil 3.7b). Yü-kü ta›yacak ipin biraz gergin ol-mas›n› sa¤lay›n›z.

Elektrik motorunun makaras› saat yönünde dönmektedir. ‹p makaraya sar›ld›ktan sonra biraz gergin olmal›d›r.


ekil 3.5

Yükün Destek Çubu¤una Yerletirilmesi

ekil 3.6

Motorun Destek Çubu¤una Sabitlenmesi

ekil 3.7

(a) (b)

Yük Ta›y›c› ‹pin Makaraya Ba¤lanmas›

D ‹ K K A T



Böylece enerji dönüümü deney setinin mekanik k›sm› ekil 3.8’de görüldü¤ügibi haz›rlanm› olur.

Enerji dönüümü deney setinin elektrik devresi ekil 3.9’da ematik olarak ve-rilmitir. Elektrik devresi güç kayna¤›, voltmetre, ampermetre, elektrik motoru,devre anahtar› ve akkor lambadan olumaktad›r. Bu elektrik devresini kurmak içincihazlarla birlikte devre modülleri kullan›l›r.

Elektrik devreleri ile ilgili olarakTeknolojinin Bilimsel ‹lkeleri, Elektrik Devre Anali- zi ve Devre Analizi Laboratuvar›kitaplar›na bakabilirsiniz.

Elektrik devresindeki sembolü güç kayna¤›n›, sembolü voltmetreyi,

sembolü ampermetreyi, sembolü elektrik motorunu ve sembolü akkor lambay›

temsil etmektedir.

Elektrik devresi kurmak için kullan›lacak modüllerin birbirlerine ba¤lanma bi-çimleri ekil 3.10’da gösterilmitir.

Modüller birbirine kolayca geçmektedir. Modülleri birbirine geçirmek için zorlamay›n›z.Modüller k›r›lgan malzemeden yap›ld›¤› için dikkatli kullan›n›z.

M

AV


K ‹ T A P

D ‹ K K A T

D ‹ K K A T

ekil 3.8 ekil 3.9

Elektrik Motoru ve Yükten Oluan Mekanik Deney Düzene¤i

1 2

Anahtar

V M

A

Enerji Dönüümü ‹çin Kullan›lacak Olan Elektrik Devresi



Devrede kullan›lacak olan akkor lambay› üzerinde yuvas› bulunan lamba mo-dülüne tak›n›z. Modüller kullan›larak oluturulan elektrik devresi ekil 3.11’de gö-rülmektedir. ekilde A devresi sar› çizgi ve B devresi k›rm›z› çizgi ile gösterilmi-tir. Anahtar 1 numaral› konumda olursa A devresi, 2 numaral› konumda olursa B devresi ilevsel hale gelir. Bu iki devrenin ortak eleman› jeneratör gibi de davrana-bilen elektrik motorudur (ekil 3.9).

Multimetre kullan›m amac›na göre ohmmetre, ampermetre veya voltmetre ola-rak adland›r›l›r. Bu deneyde multimetre elektrik devresinden geçen ak›m› ölçmek

için ampermetre ve elektrik motoru üzerindeki gerilimi ölçmek için voltmetre ola-rak kullan›lacakt›r.

Ampermetre ve voltmetrenin bir elektrik devresine ba¤lanmas› ile ilgili olarak Devre Ana-lizi Laboratuvar› kitab›n›za bakabilirsiniz.

ekil 3.12a’da görüldü¤ü gibi ampermetre olarak kullan›lacak multimetreninkadran›ndaki kademe seçiciyi dc bölgede 20 A ölçüm çizgisine çeviriniz.


ekil 3.10

Modülleri Birletirme Yöntemi

D ‹ K K A T

ekil 3.11

A

B

11 2

Modüllerle Oluturulan Elektrik Devresi



ekil 3.12b’de görüldü¤ü gibi voltmetre olarak kullan›lacak multimetrenin kad-ran›ndaki kademe seçiciyi dc bölgede 20 V ölçüm çizgisine çeviriniz.

ekil 3.12c’de görüldü¤ü gibi ampermetre olarak kullan›lacak multimetrede;

mavi ölçüm kablosunun bir ucunu COM yuvas›na, k›rm›z› ölçüm kablosunun birucunu 10 A yuvas›na tak›n›z. Voltmetre olarak kullan›lacak multimetrede; mavi öl-çüm kablosunun bir ucunu COM yuvas›na, k›rm›z› ölçüm kablosunun bir ucunu V-Ω yuvas›na tak›n›z. Böylece ampermetre ve voltmetre deney için haz›r hale ge-tirilmitir. Bu cihazlar› elektrik devresindeki yerlerine ekil 3.13’te görüldü¤ü gibiba¤lay›n›z.

Ampermetrenin elektrik devre eleman›na seri olarak, voltmetrenin paralel olarak ba¤lan-d›¤›n› unutmay›n›z.


D ‹ K K A T

(a) (b)

(c)

Ampermetre Voltmetre

COM

COM

10A

ekil 3.12

Multimetrenin(a) Ampermetre ve (b) Voltmetre Olarak Kullan›lmas› ‹çin Kademe Seçici Ayarlar› ve(c) Ölçüm Kablolar›n›n Yuvalara Tak›lmas›

ekil 3.13

Ampermetre ve Voltmetrenin

Elektrik Devresine Ba¤lanmas›



ekil 3.14’te görüldü¤ü gibik›rm›z› elektrik ba¤lant› kablosu-nu elektrik motoru üzerindeki

k›rm›z› yuvaya ve mavi ba¤lant›kablosunu mavi yuvaya tak›n›z.Ba¤lant› kablolar›n›n›n di¤er uç-lar›n› ekil 3.15’te görüldü¤ü gibielektrik devresinde çift yuval›devre modülüne tak›n›z.

K›rm›z› ve mavi renkli güç kayna¤› ba¤lant› kablolar›n› kullanarak güç kayna-¤›n› ekil 3.16’da gösterildi¤i gibi elektrik devresine ba¤lay›n›z. K›rm›z› kablonunbir ucunu güç kayna¤› üzerinde bulunan dc bölgedeki (+) iaretli k›rm›z› ç›k› ucu-na ve mavi kablonun bir ucunu (-) iaret-li ç›k› ucuna tak›n›z. Ba¤lant› kablolar›-n›n di¤er uçlar›n› devredeki çift yuval›devre modülüne ekil 3.16’daki gibi ta-k›n›z. Güç kayna¤› üzerinde V ile göste-rilen bölgede voltaj ayar dü¤mesi ile ç›-k› gerilimini 0 V ’a ve A ile gösterilenbölgede ak›m ayar dü¤mesi ile ak›m de-¤erini 0 A ’e ayarlay›n›z. Ampermetre ve

voltmetreyi dijital göstergelerinin sol alttaraf›nda bulunan açma-kapama anahtar› (POWER ON-OFF) ile aç›n›z. ekil


ekil 3.14

Elektrik Motoruna Elektrik Ba¤lant› Kablolar›n›n Tak›lmas›

ekil 3.15 ekil 3.16

Elektrik Motorunun Devreye Ba¤lant›s› Güç Kayna¤›n›n Elektrik Devresine Ba¤lanmas›

ekil 3.17

Anahtar

12

Anahtar Konumlar›



Yükün en alt konumda iken potansiyel enerjisini 0 seçersek, en üst konuma ç›k-t›¤›nda kazand›¤› potansiyel enerji en alt konuma göre mgh de¤erine sahip olacakt›r.

ekil 3.21’de görüldü¤ü gibi yük en üst konuma ç›kt›¤›nda elektrik motoruna

çarpaca¤›ndan dolay›, elektrik motorunun destek çubu¤una s›k›ca tutturulmu ol-mas› gerekir.

Elektrik devresine enerji verece¤iniz zaman herhangi bir tehlikeye kar› arkadalar›n›z›ikaz ediniz.

Yük en üst konumda iken elektrik motorunu devre d›› b›rakmak için anahtar-l› devre modülü üzerindeki anahtar› 2 numaral› konuma çeviriniz.

Anahtar 2 numaral› konuma geldi¤inde B devresi kapal› bir devre haline ge-lir (ekil 3.22) ve motor devre d›› oldu¤undan dolay› serbest kalan yük yerçe-kiminin etkisi ile aa¤›ya do¤ru düer. Bu esnada elektrik motorunun makaras›-na ba¤l› olan yük makaray› döndürür. Böylece elektrik motoru jeneratör gibidavran›r ve balang›çta yükün sahip oldu¤u mekanik enerjinin bir k›sm› jenera-törde elektrik enerjisine dönüür. Jeneratör ba¤l› oldu¤u B devresinden ak›m

geçmesini sa¤lar. Yük aa¤›ya do¤ru düerken yükün h›z›n› ve lamba modülünde bulunan akkor

lambay› gözleyiniz.Buraya kadar olan ad›mlar› birkaç defa tekrarlay›n›z ve gözlemlerinizi Deney

Sonuçlar›n› De¤erlendirme bölümünde (1) ve ( 2) nolu yerlere yaz›n›z.

Deneyi tamamlad›¤›n›zda güç kayna¤›n› kapatmay› unutmay›n›z.


D ‹ K K A T

ekil 3.19

Güç Kayna¤›n›n Devreye Potansiyel Fark Uygulamas›

D ‹ K K A T



Elektrik Motorunun Verimi Yükü yukar›ya ç›karmak için kulland›¤›m›z elektrik motorunun verimini hesapla-mak için aa¤›daki ilemleri yap›n›z.

Deneye balamadan önce anahtarl› devre modülü üzerindeki anahtar›n 2 nu-maral› konumda oldu¤unu kontrol ediniz. ekil 3.18’de görüldü¤ü gibi güç kayna-¤› üzerindeki gerilim ayar dü¤mesinin 4 V ölçme çizgisinde ve ak›m ayar dü¤me-sinin 2 A ölçme çizgisinde olup-olmad›¤›n› kontrol ediniz. Güç kayna¤›n› arkas›n-daki açma-kapama anahtar› yard›m› ile aç›n›z (ekil 3.19).

Anahtarl› devre modülü üzerindeki anahtar› 1 numaral› konuma çeviriniz. ekil3.23’te görüldü¤ü gibi yük en alt konumdan yukar›ya do¤ru çekilirken aa¤›da be-


A

ekil 3.20 ekil 3.21

Elektrik Motoru Taraf›ndan Yukar›ya Çekilen Yük Yükün Ç›kabilece¤i En Üst Konum

B

ekil 3.22

Yükün Serbest Olarak Aa¤›ya Do¤ru Hareketi



lirtilen ölçümleri gerçekletiriniz. ‹lk önce voltmetreden elektrik motoru üzerinde-ki V voltaj›n› ölçünüz. Sonra devreden geçen I ak›m›n›n de¤erini ampermetredenokuyunuz. Son olarak zaman ölçerden elektrik motorunun yükü en alt konumdan

en üst konuma çekmesi için geçen t zaman›n› belirleyiniz. Yükü elektrik motoruile en alt konumdan en üst konuma ç›karma ilemini üç defa tekrarlay›n›z. Elde et-ti¤iniz de¤erleri Çizelge 3.1’de ilgili yerlere kaydediniz.

ekil 3.24’teki gibi ayak üzerinde duran yükün üst ucu ile yükün ç›kabilece¤ielektrik motorunun alt ucu aras›ndaki h yüksekli¤ini metre ile üç defa ölçünüz veÇizelge 3.1’e kaydediniz.

Ölçülen ak›m, voltaj, geçen zaman ve yükseklik de¤erlerinin ortalamas›n› ayr›ayr› hesaplay›p Çizelge 3.1’de ilgili yere kaydediniz.

Deneyi tamamlad›ktan sonra aa¤›daki ilemleri gerçekletiriniz.• Anahtarl› modül üzerindeki anahtar› 2 numaral› konuma çeviriniz.• Güç kayna¤› üzerindeki gerilim ayar dü¤mesini 0 V ölçme çizgisine ve ak›m

ayar dü¤mesini 0 A ölçme çizgisine getiriniz.• Güç kayna¤›n› arkas›ndaki açma-kapama anahtar› yard›m› ile kapat›n›z. Güçkayna¤›n›n fiini pirizden ç›kar›n›z.

Nicelik Ölçüm s›ra no Ortalama

de¤eri1 2 3

V (volt)

I (amper)

t (s)

h (m)


ekil 3.23

Gerilim, Ak›m iddeti ve Zaman Niceliklerinin Ölçümü

Çizelge 3.1Elektrik Motorunun Verimini Hesaplamak ‹çin Ölçülen Nicelikler



DENEY SONUÇLARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹1) Elektrik motoru çal›t›r›ld›¤› zaman ne oldu?

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

2) Yük yukar›dan aa¤› düerken ne oldu?......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................

3) Elektriksel ve potansiyel enerji kavramlar›n› kullanarak gözlenen olaylar› ta-n›mlay›n›z.

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................


ekil 3.24

Yükün Yukar›ya Ta›nd›¤›

Yüksekli¤in Ölçümü



4) t zaman› boyunca elektrik motoru taraf›ndan çekilen enerjiyi hesaplay›n›z.

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

5) Motor taraf›ndan yukar›ya ta›nan yükün potansiyel enerjisindeki art›› he-saplay›n›z (yükün kütlesi m = 0.8 kg ve yerçekimi ivmesi g = 9.80 N/kg).

E potansiyel = mgh

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

6) Enerji çevrim sürecinde verim ( η ) nedir?

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

7) Elektriksel enerjinin ne kadar› yükte potansiyel enerjiye dönütürülemedi?Bu dönütürülemeyen enerji miktar› hangi tür enerjilere dönümü olabilir?

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................................................................................

BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI?..............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................................................................................

η =

E

E potansiyel enerji

elektrikselenerji

P V I

Enerji Gu

= ⋅

= ⋅ ⋅

⋅ ⋅

ç Zaman = P t

Enerji = V I t





Enerji bir sistemin i yapabilme yetene¤i olarak tan›m-

lan›r. Enerjinin SI ölçüm sisteminde birimi joule veyanewton.metre ’dir. Enerji, üretildi¤i kayna¤a göre me-kanik (kinetik ve potansiyel), ›s›, ››k, kimyasal ve elek-trik enerjisi olarak s›n›fland›r›l›r.Mekanik enerji bir cismin hareketinden dolay› sahip ol-du¤u enerjidir. Mekanik enerji kullan›labilir veya depo-lanabilir bir enerjidir. Depolanan enerji potansiyel ener-ji olarak adland›r›l›r ve cisimlerin bir referans düzlemin-den olan yükseklikleri ile orant›l›d›r. Hareket için kulla-n›lan enerji de kinetik enerji olarak adland›r›l›r.Günümüzde en temel enerji tüketimi elektrik enerjisi-

dir. Elektrik enerjisinin ta›n›m› ve kullan›m› oldukçakolay olmas›ndan dolay› en çok kullan›lan enerji türle-rinden birisidir.Enerjinin korunumu ilkesine göre enerji yoktan varedilemez, var olan enerji de yok edilemez, ancak; birtürden di¤er bir türe dönüür ve toplam enerji miktar›korunur.Bir elektrik makinesi ya mekanik enerjiyi elektrik ener-jisine ya da elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönü-türebilen bir ayg›tt›r. Böyle bir ayg›t mekanik enerjiyielektrik enerjisine dönütürmek için kullan›ld›¤›nda je-neratör olarak adland›r›l›r. E¤er, elektrik enerjisini me-kanik enerjiye dönütürmek için kullan›l›yorsa elektrikmotoru olarak adland›r›l›r.Bir cisim üzerine yap›lan toplam i pozitif ise, cisminenerjisini artt›r›r. SI ölçüm sisteminde i birimi joule ’dür.Birim zamanda yap›lan i miktar› güç olarak adland›r›-l›r. Güç enerjinin bir formundan di¤erine dönütürülmeh›z› olarak da tan›mlan›r. SI ölçüm sisteminde güç biri-mi joule/saniye veya watt ’t›r.

Verim, enerji dönüümünde, kullan›labilir enerjinin birölçüsüdür. Yüzde yüzlük bir dönüüm ›s›, ses, ve çeit-li biçimlerde oluan ancak amac›m›z do¤rultusunda kul-lanamad›¤›m›z enerjiden dolay› sözkonusu de¤ildir. Bunedenle kullan›labilir enerji miktar› daima verdi¤imizenerji miktar›ndan azd›r. Verim, sistemden ald›¤›m›zenerjinin sisteme giren enerjiye oran› olarak tan›mlan›r.

Verim daima, yukar›daki sebeplerden dolay› bir’denküçüktür.

Özet




1. ‹ yapabilme yetene¤i aa¤›dakilerden hangisi ileadland›r›l›r?

a. H›zb. Enerjic. Dönüümd. Sürtünmee. Güç

2. Aa¤›dakilerden hangisi kinetik enerjiye sahiptir?a. Yuvarlanan bir futbol topub. Okçunun gerilmi yay›c. Durakta bekleyen otobüsd. Sokak lambas›e. Uyuyan çocuk

3. Kinetik enerji aa¤›da verilen hangi durumda kesin-likle artar?

a. Kütle artar ve h›z azal›rsab. Hem kütle hem de h›z artarsac. Kütle azal›r ve h›z artarsad. Hem kütle hem de h›z azal›rsae. Kütle azal›r h›z de¤imez ise

4.Bir elale aa¤›daki seçeneklerden hangisi için iyibir örnektir?a. Kinetik enerjinin potansiyel enerjiye dönütü-

rülmesib. Kinetik enerjinin elektriksel enerjiye dönütü-

rülmesic. Potansiyel enerjinin kinetik enerjiye dönütürül-

mesid. Yarat›lan enerjie. Kaybolan eneji

5. Aa¤›dakilerden hangisi potansiyel enerjinin kinetikenerjiye dönüümünü tan›mlamaz?a. Gerilmi bir lastik bant›n serbest b›rak›lmas›b. Yoku aa¤›ya kayan bir çocukc. A¤açtan düen bir portakald. Gerilmi bir yaye. elaleden akan su

6. Enerjinin SI ölçüm sisteminde birimi nedir?a. kg.m/s 2

b. metrec. beygirgücüd. watte. joule

7. Enerjinin korunumu yasas›na göre, enerji bir türdendi¤er türe dönütü¤ü zaman sistemin toplam enerjisi neolur?

a. Artarb. Azal›rc. De¤iird. Ayn› kal›re. ‹ki kat› artar

8. Akan su elektrik elde etmek için kullan›labil ir.Çünkü...................................

a. Enerjinin bir türü di¤er türe dönütürülebilir.b. Enerji di¤er enerji türlerine dönütürülemez.c. Potansiyel enerji kinetik enerjiye dönütürülebi-

lir fakat tersi gerçeklemez.d. Kinetik enerji potansiyel enerjiye dönütürülebi-

lir fakat tersi gerçeklemez.e. Potansiyel enerji kinetik enerjiye dönütürülemez.

9. Aa¤›dakilerden hangisi watt biriminin di¤er bir ya-z›l››d›r?

a. N.m/sb. kg.m2/sc. J/sd. J.kg/se. N.m

10. Jeneratörler türbin taraf›ndan döndürüldü¤ü za-man...................................................a. Nükleer enerji üretirlerb. Fosil yak›t yakarlarc. Potansiyel enerji depolarlard. Elektrik enerjisi üretirlere. Kimyasal enerji üretirler





1. b Yan›t›n›z yanl› ise “Teorik Bilgi” konusunu ye-niden gözden geçiriniz.



4. c Yan›t›n›z yanl› ise “Teorik Bilgi” konusunu ye-niden gözden geçiriniz.

5. d Yan›t›n›z yanl› ise “Teorik Bilgi” konusunu ye-niden gözden geçiriniz.






S›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1

Yerçekimi potansiyel enerjisi

E potansiyel = mgh

E potansiyel = (75 kg)(10 m/s 2)(4.000 m )

E potansiyel = 3.106 J

olarak bulunur.

S›ra Sizde 2Her bir yar›mac›n›n kinetik enerjisini hesaplayal›m.

Ahmet’in kinetik enerjisi:

Mehmet’in kinetik enerjisi:

Okan’›n kinetik enerjisi:

Bu durumda Okan’›n kinetik enerjisi en büyüktür.

S›ra Sizde 3Sürtünmeli ortamda mekanik enerji korunmaz ama top-lam enerji korunur.

S›ra Sizde 4Dinamo mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönütü-

rürken elektrik motoru elektrik enerjisini mekanik ener-jiye dönütürür.

E mv

E

kinetik Okan

kinetik Okan

( )

( ) ( )( /

=

=

1212

58 8

2

kg m ss

J

)

( )

2

1856 E kinetik Okan =

E mv

E

kinetik Mehmet

kinetik Mehmet

( )

( ) ( )

=

=

1212

62

2

kg (( / )

( )

7

1519

2m s

J E kinetik Mehmet =

E mv

E

kinetik Ahmet

kinetik Ahmet

( )

( ) ( )(

=

=

1212

55 8

2

kg mm s

J

/

( ) 1760 E kinetik Ahmet =

Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›




Kul, M. (2011). “Elektrik Enerjisi, Ak›m, Potansiyel veGüç”, Elektrik Enerjisi Üretimi ve Da¤›t›m› (Ed. De-mir, S.), Anadolu Üniversitesi Bas›mevi, Eskiehir.

Yörüko¤ullar›, E. (2012). “Enerji, Enerjinin S›n›fland›r›l-mas› ve Önemi”, Geleneksel Enerji Kaynaklar› (Ed.Orhun, Ö.), Anadolu Üniversitesi Bas›mevi, Eskiehir.

Reith, S. F. (1998). Navy Electricity and Electronics Training Series (Module 5-Introduction toGenerators and Motors). USA: Naval Educat›onand Training Professional Development andTechnology Center.

Çolako¤lu, Kemal. (2007). Fizik 1, Palme Yay›nc›l›k, Ankara.


Serway, R. A. ve Beichner, R. J. (2007). Fen ve Mühen-dislik için Fizik, Cilt 1 ve 2. Çev. ed. K. Çolako¤-lu. Ankara: Palme Yay›nc›l›k.

enyel, M. (2009). Teknolojinin Bilimsel ‹lkeleri, Anadolu Üniversitesi Bas›mevi, Eskiehir.




Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Rüzgâr enerjisi ve kaynaklar›n› tan›mlayabilecek,Rüzgâr türbinlerini aç›klayabilecek,Rüzgâr enerjisinden elektrik enerjisi elde etme modeli üzerinde denemeler

yapabilecekbilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz.

‹çindekiler

• Elektrik Enerjisi• Rüzgâr Enerjisi

• Rüzgâr Türbini• Enerji Depolama

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z


• G‹R‹

• GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹• TEOR‹K B‹LG‹• DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE





RüzgârEnerjisinden Elektrik Enerjisi Üretimi



G‹R‹Rüzgâr enerjisi, güne enerjisi gibi insano¤lunun varl›¤›ndan beri kullan›la gelenenerji kaynaklar›ndand›r. Rüzgârda tohumlar› savurma, eya kurutma daha sonra-lar› yelkenli kay›klar› gemileri hareket ettirme gerçekte rüzgâr enerjisinden yarar-lanmak demektir. Tohum üreten ve bundan yararlanmak isteyen insan, tohumu

veya taneleri ö¤ütüp unundan yararlanmay› ö¤renmi, çok miktarda tohumu unhaline getirmek ihtiyac› ortaya ç›km›t›. Akarsu kenar›nda yaayanlar için problemçözülüyordu fakat akarsuyun olmad›¤› bölgelerde i biraz daha zordu. Burada da

yel de¤irmenleri devreye girdi ve rüzgâr›n gücünden yararlan›ld›. Havan›n rüzgâr-l› oldu¤u zamanlarda yel de¤irmenlerinden yararlanarak un elde edilebiliyordu.

Rüzgâr enerjisinden yararlanma yollar›ndan biri de ula›m. Burada daha çokbüyük miktarlardaki ticaret mallar›n›n ülkeler aras› hatta okyanus a›r› ta›nmas› i-lerinde kullan›ld› rüzgâr enerjisi. Di¤er taraftan milletlerin birbirileri üzerinde hâki-miyet kurmalar›na arac›l›k etti yelkenli sava gemileri.

Günümüzde rüzgâr enerjisi elektrik enerjisi elde etme çal›malar›na arac›l›ketmeye balam›t›r. Bu konudaki çal›malar›n balang›c› 1800’lü y›llar›n sonlar›n-da balamakla birlikte günümüzün teknolojik imkânlar›n›n da gelimesiyle gide-rek artmaktad›r. Di¤er taraftan enerji elde etme çal›malar›n›n ço¤unda çevre kir-lili¤inin, sera etkisinin ortaya ç›kmas›yla rüzgâr enerjisinden elektrik enerjisi el-de etme çal›malar› daha da önemli hale gelmitir ve ciddi çal›malar›n yap›ld›¤›gözlenmektedir.

Ülkemizde de rüzgâr enerjisinden elektrik enerjisi elde etme çal›malar› yap›l-maktad›r. Rüzgâr türbinleri rüzgâr tarlalar› kurulma çal›malar› yap›lmaktad›r. Buçal›malar önümüzdeki günlerde artarak devam edecektir.

Bu ünitede ö¤rendi¤iniz bilgileri kullanabilece¤iniz gerçek hayattan al›nan vebir model olarak sunulan deneylerle deney yapma imkân› bulacaks›n›z. Bu konu-daki bilgilerinizi tecrübe edip farkl› bak› imkân› bulacaks›n›z. Rüzgâr enerjisindenelektrik elde etme çal›mas›n›n bir modeli üzerinde denemeler yapacaks›n›z.

GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹Bulundu¤umuz her ortamda çok çeitli tehlikelerle veya kazalarla kar› kar›yakalabilmekteyiz. Özellikle çal›t›¤›m›z ortamlarda tehlike veya kazalarla daha faz-

la kar›lamaktay›z. Dikkatimizi yapt›¤›m›z çal›malara yo¤unlat›rd›¤›m›zdan teh-likeleri önceden fark etmemiz veya bazen de dikkatsizce davranmam›z nedeniy-

Rüzgâr Enerjisinden Elektrik Enerjisi Üretimi



le tehlikelerle yüz yüze kal››m›z artmaktad›r. Her eyden önce bulundu¤umuzortamda tehlikelere kar› dikkatli, güvenlik önlemlerini alarak davranmal›y›z. Bu-lundu¤umuz ortamlar, çal›ma yerleri veya okullardaki laboratuvarlar, atölyeler

oldu¤unda hem ö¤renciler olarak hem de görevliler olarak güvenlik önlemlerinien üst seviyede tutma zorunlulu¤u vard›r. E¤er çal›anlar veya görevliler kendigüvenliklerinde dikkatli davran›rlarsa, bulunduklar› ortam›n güvenli¤ini de sa¤la-m› olacaklard›r.

Elektrik laboratuvar›nda çal›maya balamadan önce, laboratuvardaki görevli-ler ö¤rencilere bir tehlike an›nda laboratuvardaki elektri¤i kesecek ana elektrik pa-nosunun yerini ve elektrik enerjisinin nas›l kesilece¤ini ö¤retmelidirler. Ö¤rencile-re, herhangi bir kaza an›nda itfaiyeye, sa¤l›k görevlilerine ve okulda bulunan gö-revlilere nas›l haber verecekleri konusunda bilgi verilmelidir. Ülkemizde ‹TFA‹-

YE’ye 110, HIZIR AC‹L SERV‹S‹’ne 112 ve POL‹S’e 155 numaral› telefonlardan ko-layca ve ücretsiz haber verilebilmektedir. Bu telefon numaralar›n›n ak›ldan ç›kar›l-

mamas› çok önemlidir.

Bir tehlike an›nda ülkemizde herhangi bir telefondan ‹TFA‹YE’yi 110, HIZIR AC‹L SERV‹-S‹’ni 112 veya POL‹S’i 155 numaral› telefonlardan arayabilirsiniz.

Güvenli bir ortamda deney yapabilmek için, görevliler güvenlik önlemlerinedikkat ederken ö¤renciler de önce kendi güvenliklerini sonra da kullanacaklar› la-boratuvar›n, deney araç ve gereçlerin güvenli¤ini sa¤lamada sorumludurlar. Bu ay-n› zamanda vatandal›k görevimizdir.

TEOR‹K B‹LG‹Enerji, bir cisim ya da sistemin i yapabilme yetene¤i olarak tan›mlan›r. Dünyadabilinen enerji çeitleri kimyasal enerji, elektrik enerjisi, ›s› enerjisi, ››k enerjisi venükleer enerji eklinde adland›r›ld›¤› gibi de¤iik ekillerde de bulunabilmektedir.Bir cismin konumu ve durumu nedeniyle sahip oldu¤u enerji potansiyel enerji, h›-z› olan cisimlerin sahip oldu¤u enerji kinetik enerji, cisimlerin s›cakl›klar› nedeniy-le sahip oldu¤u enerji ›s› enerjisi, devrelerde elektrik yüklerinin hareketleri sebe-biyle sahip olduklar› enerji elektrik enerjisi, maddelerin kimyasal reaksiyonlardabulunmas› sonucu ortaya ç›kan enerji kimyasal enerji olarak adland›r›lmaktad›r.

Ayr›ca güne enerjisi, ses enerjisi, dalga enerjisi, jeotermal enerji ve rüzgâr enerjiside di¤er enerji çeitleri olarak say›labilir.

Güne’ten Dünya’ya gelen enerjinin %1-2’sinin rüzgâr enerjisine dönütü¤ü

tahmin edilmektedir. Gelen enerjinin bir bölümü yeryüzünü ›s›t›r. Yeryüzünün hertaraf›n›n ayn› miktarda ›s›nmamas› rüzgâr› meydana getirir. Yeryüzünün farkl› ›s›n-mas›, havan›n s›cakl›¤›n›n, neminin ve bas›nc›n›n farkl› olmas›na, farkl› bas›nçtahavan›n hareketine neden olur. Birçok yerde mevsime ba¤l› farkl›l›klar bulunur.Rüzgâr h›z› genel olarak k››n daha yüksek olmakla birlikte baz› bölgelerde yeryü-zü ekillerine ba¤l› olarak yaz›n daha yüksek olabilmektedir.

S›cak ve so¤uk hava döngüsü hava tabakas›n› oluturan molekülleri de hareketettirir. Atmosferdeki s›cak-so¤uk hava yer de¤itirmesi h›zl› bir ekilde meydanageldi¤inde bu olaya rüzgâr diyoruz. Rüzgâr havan›n hareketi oldu¤una göre yuka-r›da da ifade edildi¤i gibi, cismin bir h›z› varsa bir kinetik enerjisi vard›r, öyleyserüzgâr›n da bir enerjisi vard›r ve biz buna rüzgâr enerjisi diyoruz. Çok eski y›llar-

dan beri insano¤lu rüzgâr enerjisinden faydalanm›t›r. Yelkenli gemilerin hareketettirilmesi, yel de¤irmenleri ile bu¤day ö¤ütülmesi veya su pompalanmas› ilerin-


D ‹ K K A T



de kullan›lmas› en çok bilinenidir. 1800’lü y›llar›n sonlar›nda rüzgâr enerjisindenelektrik elde edildi¤i bilinmektedir.

Rüzgâr enerjisinden elektrik üretebilmek için sürekli rüzgâr alabilen yerlere ih-

tiyaç vard›r. Rüzgâr enerjisinden yararlanarak elektrik enerjisi üretilen sistemlererüzgâr santralleri denir. Rüzgâr türbinleri rüzgârdaki kinetik enerjiyi önce mekanikenerjiye daha sonra da elektrik enerjisine dönütüren sistemlerdir. Bir rüzgâr tür-bini genel olarak kule, pervane, jeneratör, h›z dönütürücüleri (dili kutusu), elek-trik-elektronik elemanlardan oluur. Rüzgâr türbinleri dönme eksenine göre “Dü-ey Eksenli Rüzgâr Türbinleri” ve “Yatay Eksenli Rüzgâr Türbinleri” olmak üzereiki s›n›fa ayr›l›rlar.

ekil 4.1’de düey eksenli rüzgâr türbini gösterilmitir. Düey ekseni yere dikolacak ekilde tasarlanm›t›r. Daima rüzgâr›n gelece¤i yöne göre ayarlan›r. Yatay ekseninin rüzgâra göre ayarlanmas›na gerek yoktur. Genelde ilk hareket olarakelektrik motoruna ihtiyaç duymaktad›r. Türbin yard›mc› ba¤lant› kablolar› ile ek-seninden sabitlenmitir. Deniz seviyesine yak›n yerlerde daha az rüzgâr ald›¤›ndancihaz›n verimi düük olmaktad›r. Ancak tüm gerekli donan›mlar›n yer seviyesindeolmas› bir avantaj olsa da, tar›m arazileri için olumsuz etkisi oldukça çoktur.

Rüzgâr türbini tasar›mlar›ndan biri de “Yatay Eksenli Rüzgâr Türbini” olarak ad-land›r›l›r (ekil 4.2). Dönme ekseni yere paralel olarak tasarlanm›t›r. Bir elektrikmotoru yard›m›yla rüzgâr yönüne göre pervanenin yönü ayarlan›r. Yap›sal olarakbir elektrik motorundan farkl› de¤ildir. Verimli olarak çal›abilmesi için deniz sevi-

yesinden yakla›k 80 metre yüksekte olmas› gereklidir.Rüzgâr enerjisini pervaneleri döndürmeye harcar. Pervanelere ba¤l› olan aft

da pervaneyle birlikte döner. aft›n di¤er ucunda bulunan dili kutusu arac›l›¤›ylaaft›n h›z› bir miktar daha artt›r›l›r ve bu hareket jeneratöre iletilir. Jeneratör dön-me hareketini elektrik enerjisine çevirir.

814. Ünite - Rüzgâr Enerjisinden Elektrik Enerjisi Üretimi

eki l 4.1

ba¤lant›kablolar›

üst merkez

alt merkez

dili kutusu jeneratör

pervane

Düey Eksenli Rüzgâr Türbini



Jeneratörler konusunda detayl› bilgi için Elektrik Enerjisi Üretimi ve da¤›t›m› kitab›n›za bakabilirsiniz.

Kule, pervane ve motorun yerden güvenli bir yükseklikte çal›mas›n› sa¤lar.Frenler a›r› yüklenme veya sistemin durdurulmas› gerekti¤i durumlarda devreyegirerek sistemi durdurur.

Pervane büyüklü¤üne göre jeneratörden al›nan güç aras›ndaki ba¤›nt› hakk›n-da yap›lan bir çal›mada aa¤›daki sonuçlar verilmektedir (Çizelge 4.1).

Pervane Çap› (m) Ç›k› Gücü (kW)

10 2517 10027 22533 30040 50044 60048 75054 1.00064 1.500

71 200080 2500


motor

merkez

pervanekule

rotormerkezi

yüksek h›z aft›

dilikutusu

düük h›z aft›

fren fren jeneratör

transformatör

ekil 4.2

Yatay Eksenli Rüzgâr Türbini

K ‹ T A P

Çizelge 4.1

Pervane Çap› ile Ç›k› Gücü Aras›ndaki ‹liki



Çizelgeden de görülece¤i üzere rüzgâr enerjisini dönütürmede kurulan san-traldeki pervanelerin çap büyüklükleri oldukça önemlidir.

Rüzgâr gücü hesab›

(4.1)

ifadesi ile verilir. Burada ρ havan›n yo¤unlu¤u, A pervanelerin süpürdü¤ü alan, ν rrüzgâr›n ortalama h›z› olarak verilmektedir. Eitlik (4.1)’de verilen parametrelerinbirimleri ρ (kg/m3), A (m2) ve ν r(m/s) olarak SI birim sisteminde verilirse gücün(P ) birimi watt olarak bulunur. Denklem verilirken rüzgâr türbinlerinin verimleri-nin yakla›k %59 oldu¤u kabul edilmitir.

Üretilen Enerjinin Hesaplanmas›Bir rüzgâr türbininin üretti¤i enerjinin hesaplanmas› için rüzgâr›n h›z›na ve perva-ne çap›na ihtiyaç vard›r. Ço¤unlukla büyük rüzgâr türbinleri rüzgâr 15 m/s h›zla

eserken tam kapasite çal›ma artlar›na eriirler. Rüzgâr h›z› 20 m/s ulat›¤›nda sis-teme mekanik parçalara a›r› yük binmesi sebebiyle sistem otomatik olarak dur-maktad›r. Türbinin fazla h›zlanmas› halinde sistemi durduracak birçok kontrol sis-temi bulunmaktad›r. En genel sistem fren sistemidir. Rüzgâr 20 m/s h›za ulat›¤›n-da fren sistemiyle pervanelerin dönmesi durdurulur. Bundan baka di¤er güvenlikelemanlar› da unlard›r:

• Aç› Kontrolü: Pervane yüksek h›zlara ç›kt›¤›nda, üretilen enerji de çok faz-la olmaktad›r. Bu gibi durumlarda pervanelerin aç›lar›n› de¤itirip daha ya-

va bir dönme hareketi elde etmek için aç› kontrolü sistemi kullan›l›r.• Pasif Yavalat›c›: Genellikle pervaneler ve motor blo¤u sabit bir aç›yla

ayarlanm›lard›r. Ancak rüzgâr çok h›zl› esti¤i zamanlarda pervanenin te-pe taklak olmas›n› engellemek için gelitirilmi bir sistemdir. Aerodinamikolarak rüzgâr›n tersi yönde pervanenin aç›s›n› de¤itirip h›z›n azalt›lmas›-na çal››l›r.

• Aktif Yavalat›c›: Aç› kontrol sistemine benzer bir sistemdir. Üretilen gü-cün fazla olmas› durumunda pervane ve motor blo¤unun aç›s›n› de¤itirme-

ye yarayan sistemdir.Üretilen enerjinin artmas› için pervane çap›n›n artmas› gerekmektedir. Bu da

rüzgâr türbininin yüksekli¤inin de artmas› anlam›na gelir. Bu sayede daha fazlarüzgâr al›p daha h›zl› bir dönme hareketi sa¤lan›r.

Rüzgâr Enerjisi Kaynaklar› ve EkonomisiBüyük bir rüzgâr türbini y›ll›k 5 gigawattsaat elektrik enerjisi üretir. Yakla›k 600hanenin elektrik ihtiyac›n› kar›layabilir. Günümüzde kömür ve nükleer santraller,rüzgâr santrallerinden daha ucuza enerji üretebilmektedirler. O halde neden rüz-gâr enerjisini kullanal›m? Bunun iki önemli nedeni vard›r. ‹lki rüzgâr enerjisinin temiz ve yenilenebilir özelliklerde olmas›d›r. Atmosfere zararl› gazlar›n sal›n›m› yok-tur ve rüzgâr›n bitmesi gibi bir durum söz konusu de¤ildir. ‹kincisi rüzgâr enerjisiher ülkede rüzgâr oldu¤u ölçüde vard›r. Bu nedenle ülke d››ndan enerji al›m›n›azalt›r, dolay›s›yla enerjide baka ülkelere olan ba¤›ml›l›¤› azalt›r. Ayr›ca rüzgârsantralleri uzak bölgelere ina edilip, üretilen elektrik enerjisinin merkezi yerlereiletilmesi daha kolayd›r.

http://www.mmo.org.tr/muhendismakina/arsiv/2003/kasim/makale_enerji.htm

P Av= 0,3 ρ r

3


‹ N T E R N E T



Rüzgâr santrallerinin bu yararlar›n›n yan›nda olumsuz yönleri de vard›r. Di¤erenerji santralleri gibi her zaman yüksek verimle çal›amazlar. Çünkü rüzgâr h›z›de¤ikenlik göstermektedir. Rüzgâr türbinleri ehirlere yak›n bölgelerde oluturul-

duklar›nda ses kirlili¤i sebebiyle insanlara, hayvanlara ve do¤al yaama rahats›zl›k verebilmektedir. Rüzgâr var oldu¤undan beri güvenilir enerji kayna¤› de¤ildir.Rüzgâr h›z› dütü¤ünde ya da kesildi¤inde geri dönüümü olmayan enerji kaynak-lar›na ihtiyaç duyulmaktad›r.

Son nesil rüzgâr türbinlerinin 1.000-1.500 kW jeneratörü ve 50-60 metre perva-ne çap› bulunmaktad›r. En basit anlamda bir rüzgâr türbini üç bölümden oluur:

1. Pervane: Rüzgâr esti¤i zaman pervanenin kanatlar›na çarparak onu döndür-meye balar. Bu sayede rüzgâr enerjisi ile kinetik enerjisi elde edilmi olur.Pervaneler hep ayn› yönde dönecek ekilde tasarlanm›lard›r.

2. aft: Pervanelerin dönmesiyle ona ba¤l› olan aft da dönmeye balar. aft›ndönmesiyle de afta ba¤l› bulunan jeneratör rotoru döner ve elektrik enerji-

si elde edilmi olur.3. Jeneratör: Oldukça basit bir çal›ma yöntemi vard›r. Elektromanyetik indük-siyon ile elektrik enerjisi üretilmi olur. Küçük oyuncak arabalardaki elektrikmotoruna benzer bir sistemdir. ‹çinde m›knat›slar bulunur. Bu m›knat›slar›nortas›nda da ince tellerle sar›lm› bir bölüm bulunur. Pervane aft› döndür-dü¤ü zaman motor içindeki bu sar›m bölgesi, etraf›ndaki m›knat›slar›n orta-s›nda dönmeye balar. Bunun sonucunda da alternatif ak›m (ac) oluur.

Bir rüzgâr türbini taraf›ndan 20 y›ll›k iletme süresi içinde üretilen enerjinin, rüz-gâr türbinini imal etmek, bak›m›n› yapmak, montaj›n› yapmak gibi ilemler için har-canacak enerjinin sekiz kat› oldu¤u ifade edilmektedir. Baka bir deyile, genellik-le bir rüzgâr türbinini imal etmek ve çal›t›rmak için gerekli olan enerjiyi geri ka-

zanmak için, rüzgâr türbininin maksimum güç çal›mas› kouluyla, sadece iki ya daüç y›l yeterli olacakt›r. Rüzgâr esti¤i süre içinde sürdürülebilir bir kaynakt›r. Rüzgârenerjisi, dünyada kullan›m› en çok artan temiz enerji kaynaklar›ndan biri haline gel-mitir. Dünya Rüzgâr Enerjisi Birli¤i’nin (The World Wind Energy Association,WWE-

A) 2010’da yay›nlanan raporuna göre Çin bir y›l içinde rüzgâr enerjisi üretim kapa-sitesini %50 artt›rarak rüzgar enerjisinden elektrik enerjsi elde etme konusunda ençok yat›r›m yapan ülke olmutur. Ayn› rapora göre günümüzde dünyadaki kullan›moran›n›n çok düük olmas›na kar›l›k, 2020 y›l›nda dünya elektrik talebinin %12’si-nin rüzgâr enerjisinden kar›lanmas› için çal›malar yap›lmaktad›r.

Rüzgâr enerjisi, dünyada kullan›m› en çok artan temiz enerji kaynaklar›ndan biri haline

gelmitir.

Dünyada çeitli ülkeler rüzgâr enerjisinden elektrik enerjisi elde etme çal›ma-lar› yapmaktad›r. Bu çal›malar bir taraftan dünyadaki enerji ihtiyac›n›n giderilme-sine katk›da bulunurken di¤er taraftan da çevre temizli¤ine de katk›da bulunacak-t›r. Çizelge 4.2’yi inceledi¤imizde teknolojide ön s›ralarda bulunan ülkelerin rüzgârenerjisi ile elektrik enerjisi elde etmede de ön s›ralarda olduklar› görülmektedir.Rüzgâr enerjisi elde etme çal›malar›n›n ilerlemesi teknolojinin gelimesine olduk-ça ba¤›ml› oldu¤unu söyleyebiliriz. Dünya enerji birli¤ine göre dünyadaki enerjiihtiyac›n›n % 1-2’si rüzgâr enerjisinden elde edilmektedir.

Dünya enerji birli¤ine göre dünyadaki enerji ihtiyac›n›n % 1-2’si rüzgâr enerjisinden eldeedilmektedir.


D ‹ K K A T

D ‹ K K A T



http://www.wwindea.org/home/

Rüzgâr enerjisi üretme konusunda ülkelerdeki çal›malar h›zla gelimektedir.Bu nedenle Çizelge 4.2’de verilen s›ralamalar ve ülkelerin rüzgar enerjisi elde et-me kapasiteleri gün geçtikçe artmaktad›r. ‹spanya 2011 y›l› içerisinde rüzgâr ener-jisinden 42.000 GWh’lik enerji üretmitir.

www.notonlywindenergy.com

ehirler/Bölge Kurulu Güç (MW) 2013 Y›l› SonuBal›kesir 423Manisa 345‹zmir 313Hatay 165Osmaniye 135Çanakkale 134Ayd›n 86‹stanbul 86Kayseri 72Mersin 72Tokat 40Bilecik 39Amasya 33Mu¤la 30Tekirda¤ 29

Edirne 15TOPLAM 2.017

Ülkeler Kurulu Güç (MW) 2013 Y›l› SonuÇin 570.000Amerika Birleik Devletleri 155.000‹ngiltere 23.500Kanada 11.000Almanya 10.000

Japonya 9.494Arjantin 8.500‹spanya 7.020Polonya 3.200Türkiye 2.017‹sveç 1.700Güney Kore 1.700Ukrayna 1.676Rusya 1.500

‹rlanda 530Danimarka 500Avusturya 200Fas 200Pakistan 155Küba 150Finlandiya 115TOPLAM 808.157


Çizelge 4.2Dünyadaki Rüzgâr Enerjisi Kurulu Gücü Bulunan

Ülkeler (WWEA)

Çizelge 4.3ehirlerimizde Kurulu Rüzgâr Enerjisi Gücü

‹ N T E R N E T

‹ N T E R N E T



Ülkemizde de rüzgâr enerjisi üretim kapasitesi gün geçtikçe artmaktad›r. Ülke-mizde hali haz›rda kurulu rüzgâr enerjisi gücü, Elektrik ‹leri Etüt ‹daresi 2013 y›l›

verilerine göre 2.017 MW’a ulam›t›r. Ülkemizdeki rüzgâr enerji santrallerinin ku-ruldu¤u ehirler ve kurulu güç miktarlar› Çizelge 4.3’te verilmitir.

http://www.eie.gov.tr/yenilenebilir/ruzgar.aspx

Rüzgâr Enerjisinin Avantajlar›Rüzgâr enerjisi, güne enerjisi, dalga enerjisi, jeotermal enerji gibi temiz ve yenile-nebilir enerji kaynaklar›ndand›r. Çevreyi kirletmesi at›k gazlar salmas›, sera etkisioluturmas› gibi olumsuz etkileri yoktur. Kayna¤› rüzgâr oldu¤undan bitmesi sözkonusu de¤ildir. Rüzgâr tesislerinin kurulumu, iletilmesi ve bak›m› di¤er tesisleregöre daha kolayd›r. Enerji üretim maliyetleri düüktür. Güvenilirli¤inin artmas›,bölgesel olmas› dolay›s›yla kiiler kendi elektri¤ini üretebilmektedir. Rüzgâr ener-jisinden her ülkede elektrik enerjisi üretilebilir. Ayr›ca rüzgâr santralleri uzak böl-gelere ina edilip, üretilen enerjinin merkezi yerlere iletilmesi daha kolayd›r.

Rüzgâr Enerjisinin Dezavantajlar›Rüzgâr›n esintisinin sürekli olmamas› nedeniyle üretim aral›klarla yap›labildi¤in-den enerji üretim de¤eri sabit de¤ildir. Rüzgâr türbinleri pervaneleri nedeniyle bü-

yük alana ihtiyaç duyarlar. Gürültülü çal››rlar. Kömür, petrol gibi fosil veya nük-leer yak›tlardan elde edilen enerjiye oranla enerji üretimi oldukça düüktür. Yat›-r›m maliyetleri yüksektir. Kullan›m ömrü dolan kompozit parçalar›n do¤ada geridönütürülmesinin mümkün olmamas› gibi nedenler rüzgâr enerjisinin olumsuz

yönleri olarak s›ralanabilir.Rüzgâr türbinleri bir yerleim yerinin elektrik yükünü kar›layabilir. Burada,

türbin elektrik yükünün yak›n›nda ve yük ayr›ca ebeke ile ba¤lant›l›d›r. Bu tür-binler 10-l00 kW aras›nda güce sahip türbinlerdir. Ayr›ca merkezî yerde çok say›-da tesis edilmi türbinlerle rüzgâr tarlalar› da oluturulabilir. Burada da as›l amaçebekeye enerji temin etmektir. Bu türbinlerin güçleri 50-500 kW’t›r.

DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER


1

23 4

56

7

8

9

eki l 4.3

Deneyde Kullan›lacak Araç ve Gereçler

‹ N T E R N E T



ekil 4.3’te deneyde kullan›lacak araç ve gereçler gösterilmitir.1. Güç kayna¤› .............................................................................................1 adet2. Çelik raylar ...............................................................................................2 adet

3. Ayaklar ........................................ .............................................................2 adet4. Rüzgâr kayna¤› (fan) .......................... .....................................................1 adet5. Kablolar

50 cm k›rm›z› ................................. ........................................................2 adet50 cm mavi .............................................................................................2 adet

6. Rüzgâr türbini deste¤i ......................... ....................................................1 adet7. Modüller

Köe modül ............................................................................................4 adetDüz modül ..................................... ........................................................2 adetÇift yuval› modül ............................. ......................................................1 adet

Anahtar modül ................................ .......................................................1 adet

Kondansatör modül ......................... ......................................................1 adetÇark modül ................................... .........................................................1 adetLamba modül ................................ .........................................................1 adet

8. Rüzgâr türbini ................................. .........................................................1 adet9. Cetvel 50 cm’lik plastik ...................... .....................................................1 adet

Güç Kayna¤›Güç kayna¤› rüzgâr kayna¤› görevi yapacak fana enerji sa¤layacakt›r. Fan› do¤rudc (direct current) voltaj ile besleyerek fan› de¤iik h›zlarda çal›t›racakt›r. Güçkayna¤›n›n bölümleri aa¤›da s›ralanm›t›r (ekil 4.4).

1. Voltaj ayar dü¤mesi,

2. Ak›m ayar dü¤mesi,3. AC ç›k› voltaj›,4. DC ç›k› voltaj›.Güç kayna¤› devreyi 0-6-12V ac voltaj veya 0-12V dc voltaj ile besleyebilmek-

te, dc ak›m ve voltaj de¤erleri ayarlanabilmektedir. Bu deneyde fana 0-12V’luk dcgerilim uygulanacakt›r.


eki l 4.4

1 2

3 4

Güç Kayna¤›



Çelik Raylar Çelik raylar 50 cm uzunlu¤unda yakla›k 10 mm çap›ndad›r (ekil 4.5). Çelik ray-lar ayaklara tutturularak rüzgâr kayna¤›na ve rüzgâr türbinine destek olacaklard›r.

Ayaklar ekil 4.6’da Çelik raylar›n tutturulaca¤› metal ayaklar gösterilmitir.

Rüzgâr Kayna¤› (Fan)Rüzgâr türbinine rüzgâr sa¤layacak cihaz fand›r. Fan maksimum 12 V’luk dc geri-limle beslenmektedir. Uygulanan voltaja ba¤l› olarak da de¤iik h›zlarda çal›arakrüzgâr türbinine çeitli güçlerde rüzgâr sa¤lamaktad›r. ekil 4.7’den de görülece¤iüzere fan üzerinde k›rm›z› ve mavi yuvalar bulunmaktad›r. Fana elektrik enerjisibu yuvalara tak›lan güç kablolar› ile iletilecektir.

Ba¤lant› Kablolar›50 cm’lik k›rm›z› (2 adet) ve mavi (2 adet) ba¤lant› kablolar› güç kayna¤›ndan fa-na ve rüzgâr türbininden kurulacak elektrik devresine enerji ta›yacak iletim hatla-r›n› temsil etmektedir.

Elektrik Devresini Oluturan Modüller Elektrik devresini oluturan modüller, üzerinde iletim yollar› belirtilmi ve içlerin-de iletken teller bulunan plastik kutulard›r. Bunlar birbirleriyle kolayca ba¤lanarakçeitli elektrik devreleri oluturabilmektedirler. Modüllerin birbirine tak›lma aa-malar› ekil 4.8a-d’de gösterilmitir.


ekil 4.5

Çelik Raylar

ekil 4.6

Ayaklar

eki l 4.7

Fan




Elektrik devre modülleri:1. Köe modül,2. Düz modül,3. Çift yuval› modül,4. Anahtar modülü,5. Kondansatör Modülü,6. Çark modülü,7. Lamba modül.

Bu deneyde verilen kondansatör modülde bulunan kondansatör elektrik yüküdepolayacakt›r. Elektrik yükünü (elektriksel potansiyel enerjiyi) depolayan cihaz-


eki l 4.8

a) b)

c) d)


eki l 4.9

1

432

5 6 7

Elektrik Devre Modülleri



lara kondansatör denir. Kondansatör modülü, rüzgâr enerjisinden elde edilecekelektrik enerjisinin elektriksel potansiyel enerji olarak depolanmas›nda kullan›lancihazlar› temsil edecektir.

Rüzgâr Türbini ve Pervaneler Rüzgâr türbini ve pervaneler tek bir cihaz olarak üretilmitir. Rüzgâr kayna¤› ta-raf›ndan oluturulan rüzgâr pervanelere çarparak pervaneleri döndürür. Pervane-lerin dönmesiyle oluan hareket enerjisi pervanelere ba¤l› bir mil yard›m›yla tür-bine iletilmekte ve türbin dönme hareketini elektrik enerjisine dönütürmektedir(ekil 4.10).

DENEY DÜZENE⁄‹N‹N KURULMASIDeney düzene¤inin kurulmas›na fan ve rüzgâr türbinine destek olacak çelik rayla-r›n ayaklara ba¤lanmas›yla balay›n›z.


ekil 4.10

Rüzgâr Türbini ve Pervane.

eki l 4.11

Çelik Raylar›n Ayaklardan Birine Tak›lmas›



ekil 4.11’de görüldü¤ü gibi, çelik raylar› ayaklar›n yan taraf›nda bulunan yuvalara tak›n›z. Takma ilemini gerçekletirirken ayaklar›n üzerinde bulunan sar›dikdörtgen dü¤melerin aç›k (üzerine bas›lm›) durumda oldu¤una dikkat ediniz.

ekil 4.12’de raylar›n ayaklara sabitlenmesi gösterilmitir. Bu ilem için sar› dü¤me-lerin yukar›ya kald›r›lm› oldu¤una dikkat ediniz. Dü¤me çelik ray› aya¤a s›k› birekilde sabitlemitir. Ayn› ilemleri çelik ray›n di¤er uçlar›na botaki aya¤› takmakiçin tekrarlay›n›z (ekil 4.13).

ekil 4.14’te fan›n aya¤a tak›lmas› gösterilmitir. Ayak üzerinde fan›n ba¤l› bu-lundu¤u çubu¤un girebilece¤i yuva bulunmaktad›r. Bu yuvaya fan›n çubu¤unu ta-k›n›z. Fan› sar› renkli viday› çevirerek sabitleyiniz. Fana enerji verdi¤inizde fan›nsa¤a veya sola dönmesini önleyecektir.


eki l 4.12

Çelik Raylar›n Aya¤a Sabitlenmesi

eki l 4.13

Çelik Raylar›n Ayaklara Tak›lmas› ve Sabitlenmesi



ekil 4.15’te rüzgâr türbininin deste¤inin tak›lmas› gösterilmitir. Destek üzerin-de bulunan yuvaya rüzgâr türbinini dire¤ini tak›n›z. Rüzgâr türbininin sa¤a ya dasola dönmesini önlemek için deste¤in yan taraf›nda bulunan viday› s›k›t›r›n›z.

Rüzgâr türbinini deste¤e sabitledikten sonra çelik raylar üzerine deste¤i yerle-tiriniz (ekil 4.16). Rüzgâr türbinini raylar üzerine yerletirirken türbinin pervane-lerinin fan yüzeyinin tam kar›s›nda olmas›na dikkat ediniz.


Sabitlemevidas›

ekil 4.14

Rüzgâr Kayna¤›n›n Aya¤a Tak›lmas›

Sabitlemevidas›

ekil 4.15

Rüzgâr Türbininin Deste¤inin Tak›lmas›



Rüzgâr türbinin rüzgâr kayna¤›ndan gelen rüzgârdan yararlanabilmesi için fanile rüzgâr türbini aras›ndaki mesafeyi bir cetvel yard›m›yla yakla›k 5-6 cm’ye ayar-lay›n›z (ekil 4.17). Bu mesafe ekilden de görüldü¤ü gibi, fan›n ön yüzünden rüz-gâr türbininin pervanelerine olan uzakl›kt›r.

Rüzgâr türbininden elde edilecek elektrik enerjisinin ayd›nlatmada kullan›lma-s›n› temsil eden elektrik devresi ekil 4.18’de gösterilmitir. Bu elektrik devresinikurmak için dört adet köeli modül, bir lamba modül ve çift yuval› modül ekildegörüldü¤ü gibi birletirilerek oluturulmutur. Modülleri birbirine takarak ekilde-ki devreyi kurunuz.


eki l 4.16

Rüzgâr Türbininin Raylara Tak›lmas›

eki l 4.17

5 -6 c m

Rüzgâr Türbini ile Fan Aras›ndaki Mesafenin

Ayarlanmas›



ekil 4.18’de kurulan elektrik devresine elektrik enerjisi rüzgâr türbini tara-f›ndan sa¤lanacakt›r. Rüzgâr türbininden elde edilen elektrik enerjisi ba¤lant›kablolar› yard›m›yla elektrik devresine ta›nacakt›r. 50 cm’lik k›rm›z› ve maviba¤lant› kablolar›n› kullanarak rüzgâr türbini ile elektrik devresi aras›ndaki ba¤-lant›y› kurunuz. Ba¤lant› kablolar›n›n birer uçlar›n› rüzgâr türbini üzerinde bu-lunan ayn› renkli yuvalara, kablolar›n di¤er uçlar›n› elektrik devresi üzerindeki

yuvalara tak›n›z.

Rüzgâr türbinine rüzgâr sa¤layacak fan ile güç kayna¤› aras›ndaki ba¤lant›y› ku-runuz (ekil 4.20). Bu ilem için 50 cm’lik k›rm›z› ve mavi ba¤lant› kablolar›n› kul-lan›n›z. Güç kayna¤› üzerinde bulunan dc voltaj ç›k› yuvalar›na ayn› renkli kablo-lar› tak›n›z. Bu yuvalardan 0-12 V ve 0-2 A dc voltaj ve ak›m sa¤lanabilmektedir.


ekil 4.18

Rüzgâr Enerjisinden

Yararlanma Devresi

eki l 4.19

Elektrik Devresi ‹le Rüzgâr Türbini Aras›ndaki Kablo Ba¤lant›s›



Fana enerji vermeden önce güç kayna¤›n›n üzerindeki voltaj ve ak›m dü¤-melerini s›f›rlay›n›z ve güç kayna¤›n›n arkas›nda bulunan güç anahtar›n›n kapa-l› olup olmad›¤›n› kontrol ediniz de¤ilse kapat›n›z. Deney için gerekli devreyitamamlad›n›z.

DENEY‹N YAPILIIekil 4.20’de kurulumu verilen deneye balamadan önce güç kayna¤› açma kapamaanahtar›n›n kapal› ve voltaj, ak›m dü¤melerinin s›f›rlanm› oldu¤unu kontrol ediniz.Kurmu oldu¤unuz devrenin haz›r oldu¤unu yetkili ö¤retim eleman›na bildiriniz vegereken izni al›n›z. Güç kayna¤›n›n fiini prize tak›n›z ve güç kayna¤›n›, açma kapa-ma anahtar›n› kullanarak aç›n›z. Güç kayna¤›n›n önünde sol üstte yeil ››k yanacak-t›r. Rüzgâr kayna¤› henüz çal›mayacakt›r. Rüzgâr kayna¤›n› çal›t›r›p rüzgâr oluu-munu sa¤lamak için güç kayna¤› üzerindeki voltaj dü¤mesini (ekil 4.21a) ve ak›mdü¤mesini (ekil 4.21b) döndürerek rüzgâr kayna¤›na yeterli enerjinin gelmesi sa¤-lanmal›d›r. Bu ilem s›ras›nda güç kayna¤› üzerinde bulunan k›rm›z› a›r› ak›m ››¤›

yanabilir (ekil 4.21a). Bu durumda fana uygulanan ak›m›n bir miktar artt›r›lmas› ge-rekir aksi halde fana istenilen voltaj uygulansa bile, ak›m s›n›rlamas› oldu¤undan fa-na gelen güç artt›r›lamayacakt›r. Yeterli miktarda voltaj ve ak›m ç›k›› sa¤land›¤›ndafan çal›acak ve rüzgâr üretmeye balayacakt›r. Rüzgâr türbinine ba¤l› pervanenindöndü¤üne dikkat ediniz. Güç kayna¤› üzerindeki voltaj ve ak›m dü¤melerini ayar-

layarak fan› çal›t›r›n›z ve rüzgâr üretilmesini sa¤lay›n›z.


eki l 4.20

Güç Kayna¤› ile Fan Aras›ndaki Ba¤lant›n›n Kurulmas›

eki l 4.21

pervane

a›r› ak›m ››¤›

(a) (b)

a) Güç Kayna¤›ndan Ç›k› Voltaj ve b) Ak›m›n›n Ayarlanmas›



Rüzgâr Enerjisinin Elektrik Enerjisine DönütürülmesiFan›n rüzgâr üretmesiyle birlikte elektrik devresinde bulunan lamba yanmayabilir.Bunun anlam› devre kurulumunda bir hata yoksa rüzgâr kayna¤› taraf›ndan yeteri

miktarda rüzgâr elde edilememi demektir.

Bu durumda güç kayna¤› üzerindeki voltaj ve ak›m dü¤melerini ayarlayarakrüzgâr kayna¤›ndan ç›kan rüzgâr gücü artt›r›labilir. Güç kayna¤›ndan fana yeterligücü sa¤layarak elektrik devresindeki lamban›n yanmas›n› sa¤lay›n›z (ekil 4.22).

Rüzgâr Enerjisinin Mekanik Enerjiye Dönütürülmesi

Bu deneyde elektrik devresinde çark modülü kullan›lacakt›r. Elektrik devresin-deki lamba modülü yerine çark modülü tak›lacakt›r. Bu ilem için güç kayna¤›n›naçma-kapatma anahtar›ndan güç kayna¤›n› kapat›p fana giden enerjiyi kesiniz.Elektrik devresindeki lamba modülünü ç›kartarak bunun yerine çark modülünü ta-k›n›z (ekil 4.23). Güç kayna¤›n› anahtardan aç›p fana enerji sa¤lay›n›z. Rüzgâr


ekil 4.22

Elektrik Devresine Enerji Sa¤lanmas›

eki l 4.23

Elektrik Devresine Çark Modülünün Tak›lmas›



türbininin pervanesi dönerken elektrik devresine tak›lan çark modülündeki moto-runda döndü¤üne dikkat ediniz (ekil 4.24).

Rüzgâr Enerjisinden Elektrik Enerjisi Depolanmas›Bu deneyde elektrik devresinde kondansatör modülü kullan›lacakt›r. Elektrik dev-resindeki çark modülü yerine kondansatör modülünü takal›m. Bu ilem için güçkayna¤›n›n açma-kapatma anahtar›ndan güç kayna¤›n› kapat›p fana giden enerjiyikesiniz. Elektrik devresindeki çark modülünü ç›kartarak yerine kondansatör mo-

dülünü tak›n›z (ekil 4.25). Kondansatör uygulanan elektriksel potansiyelin pola-ritesine duyarl› oldu¤undan, kondansatör üzerindeki “+” ve “-” kutuplar›na rüzgârtürbininin “+” ve “-” kutuplar›n› ba¤lay›n›z. Güç kayna¤›n› anahtardan aç›p fanaenerji sa¤lay›n›z.

Rüzgâr türbininin pervanesi dönerken elektrik devresine tak›lan kondansatör

modülde elektrik yükü depolanacakt›r (ekil 4.26). Kondansatörde elektrik yüküdepolanmas›, elektrik potansiyel enerjisinin depolanmas› anlam›na gelir. Bu ilem


eki l 4.24

Elektrik Devresine Tak›lan Çark Modülünün Çal›t›r›lmas›

eki l 4.25

Elektrik Devresine Kondansatör Modülün Tak›lmas›



s›ras›nda herhangi bir ey gözlenmeyecektir. Kondansatörde yeteri kadar yük de-polanmas›n› sa¤layabilmek için deneyi 5-10 dakika devam ettiriniz.

Kondansatörde Depolanan Enerjinin Kullan›lmas› Yeterli bir süre kondansatörün elektrik yükü depolamas› sa¤land›ktan sonragüç kayna¤›n› kapat›n›z ve fiini prizden çekiniz. Rüzgâr türbininin ba¤lant›kablolar›n› ve çift yuval› modülü devreden ç›kart›n›z. Kondansatördeki enerji-nin kullan›lmas›n›, yeni bir devre kurarak gözlemleyeceksiniz. Bunun için e-kil 4.27’deki devreyi kurunuz. Anahtar modülündeki anahtar›n aç›k olmas›na

dikkat ediniz.

Anahtar modülü üzerindeki anahtar› kapal› (devreden ak›m geçer) konuma ge-tiriniz (ekil 4.28). Ampulün ››k vermesini gözlemleyiniz.


ekil 4.26

Kondansatörde Elektrik Yüklerinin Depolanmas›

ekil 4.27

Kondansatöre Depolanan Enerjinin Kullan›lmas› Devre Düzene¤i



ekil 4.28’de kurulan devredeki anahtar modülünü aç›k konumuna getiriniz vedevredeki lamba modülünü ç›kartarak yerine çark modülünü tak›n›z (ekil 4.29).

Anahtar modülü üzerindeki anahtar› kapal› (devreden ak›m geçer) konuma getiri-niz (ekil 4.29b). Elektrik motorunun çal›t›¤›n› gözlemleyiniz.

DENEY SONUÇLARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹Rüzgâr enerjisinin elektrik enerjisine dönütürülmesi deneyinde elektrik devresin-deki lamba modülü üzerindeki lamba nas›l yand›?

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................Elektrik devresinde bulunan lamba gerçek hayatta sizce neyi temsil ediyor?

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................Elektrik devresinde bulunan motor gerçek hayatta sizce neyi temsil ediyor?....................................................................................................................................................................................................................................................................Elektrik devresinde bulunan kondansatörün elektrik yüklü oldu¤unu nas›l anlar›z?....................................................................................................................................................................................................................................................................Elektrik devresinde bulunan kondansatör gerçek hayatta sizce neyi temsil ediyor?....................................................................................................................................................................................................................................................................


eki l 4.28

Kondansatördeki Enerjinin Ampulü Yakmas›

eki l 4.29

(a) (b)

(a) Elektrik Devresine Çark Modülünün Tak›lmas› (Anahtar Aç›k) (b) Anahtar Modülündeki Anahtar Kapal›



Fan ile pervane sistemi aras›ndaki uzakl›k 15 cm oldu¤unda gözlemlerinizi yaz›n›z.

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................Fan ile pervane sistemi aras›ndaki uzakl›k 30 cm oldu¤unda gözlemlerinizi yaz›n›z.

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................Fan ile pervane sistemi aras›ndaki uzakl›k 45 cm oldu¤unda gözlemlerinizi

yaz›n.....................................................................................................................................................................................................................................................................

BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI ?......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................





Elektrik laboratuvar›nda çal›maya balamadan önce,

laboratuvardaki görevliler ö¤rencilere bir tehlike an›n-da laboratuvardaki elektri¤i kesecek ana elektrik pa-nosunun yerini ve elektrik enerjisinin nas›l kesilece-¤ini ö¤retmelidirler. Ö¤rencilere, herhangi bir kazaan›nda itfaiyeye, sa¤l›k görevlilerine ve okulda bulu-nan görevlilere nas›l haber verecekleri konusunda bil-gi verilmelidir. Ülkemizde ‹TFA‹YE’ye 110, HIZIR AC‹LSERV‹S‹’ne 112 ve POL‹S’e 155 numaral› telefonlar-dan kolayca ve ücretsiz haber verilebilmektedir. Butelefon numaralar›n›n ak›ldan ç›kar›lmamas› çokönemlidir.S›cak ve so¤uk hava döngüsü hava tabakas›n› olutu-ran molekülleri de hareket ettirir. Atmosferdeki s›cak-so¤uk hava yer de¤itirmesi h›zl› bir ekilde meydanageldi¤inde bu olaya rüzgâr diyoruz. Rüzgâr havan›nhareketi oldu¤una göre yukar›da da ifade edildi¤i gi-bi, cismin bir h›z› varsa bir kinetik enerjisi vard›r, öy-leyse rüzgâr›n da bir enerjisi vard›r ve biz buna rüzgârenerjisi diyoruz.Rüzgâr enerjisinden elektrik üretebilmek için süreklirüzgâr alabilen yerlere ihtiyaç vard›r. Rüzgâr enerji-

sinden yararlanarak elektrik enerjisi üretilen sistem-lere rüzgâr santralleri denir. Rüzgâr türbinleri rüzgâr-daki kinetik enerjiyi önce mekanik enerjiye daha son-ra da elektrik enerjisine dönütüren sistemlerdir. Birrüzgâr türbini genel olarak kule, pervane, jeneratör,h›z dönütürücüleri (dili kutusu), elektrik-elektronikelemanlardan oluur. Rüzgâr türbinleri dönme ekse-nine göre “Yatay Eksenli Rüzgâr Türbinleri” ve “Dü-ey Eksenli Rüzgâr Türbinleri” olmak üzere iki s›n›faayr›l›rlar.Bir rüzgâr türbininin üretti¤i enerjinin hesaplanmas›

için rüzgâr›n h›z›na ve pervane çap›na ihtiyaç vard›r.Ço¤unlukla büyük rüzgâr türbinleri saniyede 15 metreh›zla esen rüzgârda tam kapasite çal›ma artlar›na eri-irler. Rüzgâr h›z› 20 m/s ulat›¤›nda ise otomatik ola-rak sistem durmaktad›r. 20m/s den büyük rüzgâr h›zla-r›nda sisteme a›r› yük bindi¤inden sistem durdurulur.Rüzgâr enerjisi, güne enerjisi, dalga enerjisi, jeotermalenerji gibi temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklar›ndan-d›r. Çevreyi kirletmesi at›k gazlar salmas›, sera etkisioluturmas› gibi olumsuz etkileri yoktur. Kayna¤› rüz-gâr oldu¤undan bitmesi söz konusu de¤ildir. Rüzgâr te-sislerinin kurulumu, iletilmesi ve bak›m› di¤er tesisle-

re göre daha kolayd›r. Enerji üretim maliyetleri düük-

tür. Rüzgâr enerjisinden her ülkede elektrik enerjisi üre-tilebilir. Ayr›ca rüzgâr santralleri uzak bölgelere inaedilip, üretilen enerjinin merkezi yerlere iletilmesi dahakolayd›r.

Özet




1. Rüzgâr türbinlerinin tam kapasite çal›abilmesi içinrüzgâr h›z› kaç m/s olmal›d›r?

a. 15b. 30c. 45d. 55e. 80

2. Gelecek yüzy›lda alternatif enerji üretiminde en h›z-l› enerji üretimi hangisinde olacakt›r?

a. Güne enerjisib. Rüzgâr enerjisic. Termik enerjid. Jeotermal enerjie. Dalga enerjisi

3. Aa¤›dakilerden hangisi rüzgâr enerjisinde kar›la›-lan problemlerdendir?

a. Bireysel kullan›ma uygun de¤ildirb. Türbinler büyük ehirlere yak›n olmak zorundad›rc. Rüzgâr her zaman esmezd. Maliyeti yüksektir.e. Çok küçük alana ihtiyaç vard›r.

4. Rüzgâr enerjisinden yararlanarak elektrik enerjisiüretilen sistemlere ne ad verilir?

a. Güne santrallerib. Pervanec. Rüzgâr gülüd. Rüzgâr santrallerie. Fan

5. 2013 y›l› verilerine göre, ülkemizde rüzgâr enerji-sinden en fazla elektrik enerjisi elde edilen ilimiz

hangisidir?a. ‹stanbulb. ‹zmirc. Hatay d. Eskiehire. Bal›kesir

6. Dünya enerji birli¤ine göre dünya enerji ihtiyac›n›n yüzde kaç› rüzgâr enerjisinden kar›lan›r?

a. 1-2b. 5-15c. 20-30d. 50e. 75

7. Rüzgâr h›z› 20 m/s’den daha fazla eserse rüzgâr tür-binlerinin çal›mas› için ne söylenebilir?

a. Tam kapasite çal›t›r›l›rlar.b. Pervaneler durdurulur.c. Elektrik üretirler.d. Çal››rlar fakat elektrik üretmezler.e. Pervaneler çal›t›r›l›r.

8. Rüzgâr enerjisinden elektrik enerjisi elde etme ev-releri aa¤›dakilerden hangisinde do¤ru olarak s›ra-lanm›t›r?

a. Mekanik enerji-Elektrik enerjisi-Rüzgâr enerjisib. Kimyasal enerji-Mekanik enerji-Elektrik enerjisic. Rüzgar enerjisi-Mekanik enerji-Elektrik enerjisid. Mekanik enerji-Rüzgâr enerjisi-Elektrik enerjisi

e. Potansiyel enerji-Mekanik enerji-Rüzgâr enerjisi

9. Aa¤›dakilerden hangisi temiz enerji kaynaklar›n-dand›r?

a. Potansiyel enerjib. Nükleer enerjic. Kimyasal enerjid. Rüzgâr enerjisie. Kinetik enerji

10.2013 y›l› verilerine göre rüzgâr enerjisinden en faz-

la elektrik enerjisi elde eden ülke aa¤›dakilerden han-gisidir?a. Amerika Birleik Devletlerib. Türkiyec. ‹spanyad. Meksikae. Çin





1. a Yan›t›n›z yanl› ise “Üretilen Enerjinin Hesap-lanmas›” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

2. b Yan›t›n›z yanl› ise “Rüzgâr Enerjisi Kaynakla-r› ve Ekonomisi” konusunu yeniden gözdengeçiriniz.

3. c Yan›t›n›z yanl› ise “Rüzgâr Enerjisi Kaynakla-r› ve Ekonomisi” konusunu yeniden gözdengeçiriniz.



6. a Yan›t›n›z yanl› ise “Rüzgâr Enerjisi Kaynakla-r› ve Ekonomisi” konusunu yeniden gözdengeçiriniz.


8. c Yan›t›n›z yanl› ise “Üretilen Enerjinin Hesap-lanmas›” konusunu yeniden gözden geçiriniz.



Demir, S. (Ed.) (2010). Elektrik Enerjisi Üretimi veDa¤›t›m›. Anadolu Üniversitesi Bas›mevi, Eskiehir.

enyel M. (2010). Teknolojinin Bilimsel ‹lkeleri. Ana-dolu Üniversitesi Bas›mevi, Eskiehir.

http://www.yildiz.edu.tr/~okincay/dersnotu/Ruzg-Bol2.pdf, 2012.

World Wind Energy Report 2010, WWEC2011 10th World Wind Energy Conference, Egypt.




Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Hidrojen elementini tan›mlayabilecek,Hidrojen gaz› üretimini aç›klayabilecek,Hidrojen enerjisinden elektrik enerjisi üretimini aç›klayabilecek,

Yak›t hücrelerini tan›mlayabilecek,Hidrojen enerjisinden elektrik üretecek deneyi yapabilecekbilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz.

‹çindekiler

• Hidrojen• Hidrojen Enerjisi

• Yak›t Hücreleri• PEM Hücreleri

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z


• G‹R‹

• GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹• TEOR‹K B‹LG‹• DENEYDE KULLANILACAK ARAÇ

VE GEREÇLER• DENEY‹N DÜZENE⁄‹N‹N

KURULMASI VE DENEY‹N YAPILII• DENEY SONUÇLARININ



HidrojenEnerjisinden Elektrik

Enerjisi Üretimi



G‹R‹Günümüzde enerji ihtiyac›n› kar›lamak ülkeler için önemli problemlerin ba›ndagelmektedir. Enerji ihtiyac›n› kar›lamada kömür, petrol ve do¤algaz gibi fosil kay-naklar üst s›ralarda yerini korumaya devam etmektedir. Dünyada ve ülkemizdeenerji kayna¤› olarak fosil kaynaklar›n yakla›k %80 oran›nda kullan›ld›¤› bilinmek-tedir. Fosil kaynaklar›n kullan›lmas› çeitli sorunlar› da beraberinde getirmektedir.Ülkemizde yeterli miktarlarda kömür, petrol ve do¤algaz bulunmad›¤›ndan fosilkaynaklar›n enerji elde etmede kullan›lmas› yabanc› ülkelere ba¤›ml›l›k ve çevrekirlili¤i gibi önemli sorunlar› ortaya ç›karmaktad›r. Dünyadaki bütün ülkelerde ol-du¤u gibi ülkemizde de enerji elde etmede kullan›lacak kaynak aray›lar› gittikçeh›z kazanmaktad›r. Teknolojinin de ilerlemesi kaynak çeitlili¤ini kullanmada yar-

d›mc› olmaktad›r. Güne, rüzgâr, gel-git, jeotermal ve hidrojen gibi kaynaklar›nenerji elde etmede kullan›lmas› gün geçtikçe yayg›nlamaktad›r. Bunlar›n içinde yeralan hidrojenden enerji kayna¤› olarak yararlanma çal›malar› artmaktad›r.

Hidrojenin oksijenle yak›larak enerji aç›¤a ç›kmas› sa¤lan›r. Yanma deyimi mal-zeme içinde bulunan hidrokarbonlar›n ortamda bulunan oksijenle reaksiyona gi-rerek ›s› enerjisinin ortaya ç›kmas› olarak tan›mlanabilir. Yanma olay›nda ›s› ener-jisinin yan›nda kül, nem veya zehirli gazlar da at›k olarak ortama yay›l›r. Hidrokar-bonlar›n oksijenle reaksiyona girerek yanmas›yla bir kimyasal olay gerçekleir.Kimyasal olayda malzemenin eski durumuna dönmesi mümkün de¤ildir. Hidroje-nin oksijenle reaksiyona girerek yanma olay›n› gerçekletirmesi biraz farkl›d›r.Hidrojenin yanmas›yla ›s› veya elektrik enerjisi ortaya ç›karken at›k olarak sadecesu meydana gelir. At›k olan suyun molekül yap›s› bildi¤imiz iki hidrojen ve bir ok-sijen atomlar›ndan meydana gelir. Baka bir deyile at›k zararl› bir at›k de¤ildir vesu tekrar ayr›t›r›larak hidrojen ve oksijen elde edilir. Bu durumda hidrojenin ener-ji kayna¤› olarak kullan›lmas› çevreye zarar vermeyen temiz enerji kayna¤› d›r. Di-¤er taraftan ürün olarak elde edilen su da yeni bir enerji kayna¤› olarak kullan›l›r.

Bu ünitede suyun bileenleri olan hidrojen ve oksijenin elektroliz yoluyla ayr›-t›r›lmas›n›, hidrojen gaz› ve oksijen gaz›n›n birleerek elektrik enerjisi elde edilme-si hakk›nda bilgi edineceksiniz. Elde edilen enerjinin bir elektrik devresindeki,elektrik motoru, gibi bir devre eleman›n› nas›l çal›t›rd›¤›n› kavrayacaks›n›z. Hid-rojenin yak›t olarak elde edilmesi ve elde edilen hidrojenin enerji kayna¤› olarakkullan›lmas›n› model bir deney üzerinde gözlemleyecek ve tecrübe edeceksiniz.

Hidrojen EnerjisindenElektrik Enerjisi Üretimi



GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹Bulundu¤umuz ortamlarda tehlikelere ve kazalara kar› dikkatli olmal›y›z. Buradalaboratuvarlarda, atölyelerde kar›la›labilecek kazalara kar› al›nabilecek güvenlik

önlemleri hakk›nda genel bilgiler verilecektir.Laboratuvarlarda al›nabilecek güvenlik önlemleri laboratuvarda yap›lan çal›-malara ba¤l› olarak farkl›l›k göstermektedir. Örne¤in bir kimya laboratuvar›nda al›-nacak güvenlik önlemleri ile bir fizik veya elektrik laboratuvar›nda al›nacak gü-

venlik önlemleri birbirinden farkl›d›r. Burada elektrik laboratuvar›nda al›nabilecekgüvenlik önlemlerinden söz edece¤iz.

Özellikle çal›t›¤›m›z ortamlarda tehlike veya kazalarla daha fazla kar›lamak-tay›z. Dikkatimizi yapt›¤›m›z çal›malara yo¤unlat›rd›¤›m›zdan tehlikeleri önce-den fark etmemiz veya bazen de dikkatsizce davranmam›z nedeniyle tehlikelerle

yüz yüze kal››m›z artmaktad›r. Her eyden önce bulundu¤umuz ortamda tehlike-lere kar› dikkatli, güvenlik önlemlerini alarak davranmal›y›z. Bulundu¤umuz or-

tamlar, çal›ma yerleri veya okullardaki laboratuvarlar, atölyeler oldu¤unda hemö¤renciler olarak hem de görevliler olarak güvenlik önlemlerini en üst seviyedetutma zorunlulu¤u vard›r. E¤er çal›anlar veya görevliler kendi güvenliklerindedikkatli davran›rlarsa, bulunduklar› ortam›n güvenli¤ini de sa¤lam› olacaklard›r.

Elektrik laboratuvar›nda çal›maya balamadan önce, laboratuvardaki görevli-ler ö¤rencilere bir tehlike an›nda laboratuvardaki elektri¤i kesecek ana elektrik pa-nosunun yerini ve elektrik enerjisinin nas›l kesilece¤ini ö¤retmelidirler. Ö¤rencile-re, herhangi bir kaza an›nda itfaiyeye, sa¤l›k görevlilerine ve okulda bulunan gö-revlilere nas›l haber verecekleri konusunda bilgi verilmelidir. Ülkemizde ‹TFA‹-

YE’ye 110, HIZIR AC‹L SERV‹S‹’ne 112 ve POL‹S’e 155 numaral› telefonlardan ko-layca ve ücretsiz haber verilebilmektedir. Bu telefon numaralar›n›n ak›ldan ç›kar›l-

mamas› çok önemlidir.

Bir tehlike an›nda ülkemizde herhangi bir telefondan ‹TFA‹YE’yi 110, HIZIR AC‹L SERV‹-S‹’ni 112 veya POL‹S’i 155 numaral› telefonlardan arayabilirsiniz.

Güvenli bir ortamda deney yapabilmek için, görevliler güvenlik önlemlerinedikkat ederken ö¤renciler de önce kendi güvenliklerini sonra da kullanacaklar› la-boratuvar›n, deney araç ve gereçlerin güvenli¤ini sa¤lamada sorumludurlar. Bu ay-n› zamanda vatandal›k görevimizdir.

TEOR‹K B‹LG‹Hidrojen molekül (H 2) halinde bulunur. Hidrojen molekülü iki hidrojen atomununbir araya gelmesiyle oluur. Do¤ada hidrojen molekülü serbest halde nadir olarakbulunur. Hidrojen molekülü oksijen (O) atomuyla çok çabuk ba¤ yaparak H 2O(su) molekülünü meydana getirir. Dünyan›n 3/4’nün su ile kapl› oldu¤u düünül-dü¤ünde, yer küredeki hidrojen miktar›n›n bollu¤u daha iyi anla›lm› olacakt›r.Hidrojen di¤er elementlerle de ba¤ yaparak çeitli bileikler olutururlar. Bu üni-tede daha çok sudaki hidrojenin enerji kayna¤› olarak kullan›lmas›yla ilgili bilgi

verilecektir.Hidrojen gaz›n›n özellikleri;• Zehirsizdir ve yan›c›d›r• Çevreyi kirletmez• Kokusuzdur


D ‹ K K A T



• Tats›zd›r• Kolay uçucudur• Kendi ba›na patlay›c› de¤ildir

• Radyoaktif de¤ildir.Hidrojen gaz›n›n tutuma s›cakl›¤› 560° C oldu¤undan kolayca tutumaz. Hid-rojen gaz› di¤er yan›c› gazlara oranla yap›s›nda karbon bulunmad›¤›ndan yanmas›ras›nda çevresine daha az ››ma yapar ve alevi gözle görünmez. Hidrojen gaz›n›noksijenle yak›lmas›yla yakla›k 3000°C s›cakl›klar elde edilebilmektedir. Hidroje-nin yap›s›nda bulunan bu enerji hidrojen gaz›n›n enerji kayna¤› olarak kullan›lma-s›n› ön plana ç›karmaktad›r. Hidrojen gaz› nadir bulundu¤una göre enerji kayna¤›olarak kullan›lacaksa hidrojen gaz› üretmek önemli bir problem olarak kar›m›zaç›kmaktad›r. Hidrojen gaz› çeitli yöntemlerle elde edilirken bir miktar enerjiye ih-tiyaç vard›r. Hidrojen gaz› elde etmek için kullan›lacak enerji bir fosil yak›t› kulla-narak elde edilecek olursa çevre kirlili¤ine sebep olacakt›r. Hâlbuki hidrojen gaz›-

n›n çevre için zarars›z oldu¤u yukar›da ifade edilmiti. Di¤er taraftan, üretilen hid-rojen gaz›n›n depo edilmesi veya bir noktadan baka bir noktaya ta›nmas› olduk-ça zordur. Hidrojen atomu di¤er atomlara göre oldukça küçüktür. Bu nedenle ço-¤u malzemenin içinden s›zarak (malzemeye düffüz eder) geçer. Hidrojen gaz›n›bir malzeme içinde tutmak oldukça zordur.

Hidrojenin do¤ada bol bulunmas›, temiz olmas› ve kullan›labilecek enerjiye sa-hip olmas› onu temiz enerji kayna¤› olarak kullanmay› cazip duruma getirmekte-dir. Hidrojen gaz› üretmede suyun elektrolizinden yararlanma imkân› üretimi es-nas›nda da bir çevre kirlili¤i meydana getirmeyecektir. Suyun elektroliz ilemiylehidrojen gaz› elde edilirken kullan›lacak enerji güne, rüzgâr, gel-git veya jeoter-mal gibi temiz enerji kaynaklar›ndan sa¤lanmas› hidrojen enerjisini de temiz ener-

ji kaynaklar› s›n›f›na sokmaktad›r. Di¤er taraftan hidrojen gaz›n›n oksijen gaz› ilereaksiyona girmesinden su meydana geldi¤inden, gerek hidrojen gaz› üretimi ge-rekse hidrojen gaz›n›n enerji kayna¤› olarak kullan›lmas› çevre temizli¤i bak›m›n-dan hidrojen gaz›n›n tercih edilmesine neden olmaktad›r.

Hidrojen gaz› alevli yanma özelli¤i ile içten yanmal› motorlarda, gaz türbinle-rinde ve ocaklarda yak›t olarak kullan›labilmektedir. Hidrojen gaz›n›n direkt buha-ra dönüüm özelli¤i, buhar türbinleri uygulamas›nda kolayl›k sa¤lamaktad›r. Buözelli¤i ile endüstriyel buhar üretimi de kolaylamaktad›r. Hidrojen gaz›n›n katali-tik yanma özelli¤inden mutfak ocaklar›, su ›s›t›c›lar ve sobalara uygulanmas›nda

yararlan›lmaktad›r. Hidrürleme özelli¤i, emniyetli hidrojen depolamas› aç›s›ndanönemlidir. Hidrojen gaz› yak›t pillerinde elektrokimyasal çevrimle direkt elektrik

üretiminde de kullan›labilmektedir.Hidrojen gaz›n›n enerji kayna¤› olarak kullan›lmas› önce hidrojen gaz›n›n bile-

iklerden ayr›larak üretilmesini gerektirmektedir. Hidrojen gaz› çeitli yöntemlerleelde edilmektedir.

Suyun ElektroliziElektroliz dendi¤inde elektrik ak›m› yard›m›yla bileiklerin s›v› çözeltilerinden saf molekülleri veya elementleri çözelti içinden ay›rmak akl›m›za gelir. ‹lkö¤retimde-ki derslerimizden tuzlu suyun içine iki metal çubuk dald›r›p, metal çubuklar› dailetken teller yard›m›yla bir pile ba¤lad›¤›m›zda, tuzlu suya bat›r›lm› metaller etra-f›nda hava kabarc›klar›n›n olutu¤unu gözlemledi¤imizi hat›rlar›z. Daha ileri ders-

lerimiz de ise, bir gümü çözeltisi ve gümü parçac›klar› kullanarak bir tak›y› elek-troliz yöntemiyle gümü kaplayabilece¤imizi hat›rlar›z.

1075. Ünite - Hidrojen Enerjisinden Elektrik Enerjisi Üretimi



Suyun elektroliz yöntemiyle hidrojen ve oksijen moleküllerine ayr›t›r›lmas› dü-üncesi 1800’lü y›llar›n balar›nda Alman kimyac› Ritter taraf›ndan prati¤e döndü-rülmütür. Ritter, su içine platin çubuklar› dald›r›p platin çubuklar› da iletken tel-

ler yard›m›yla bir aküye ba¤lam› ve devreden geçecek ak›m› ölçmek için de dev-reye ampermetre ba¤lam›t›r. Ampermetrenin hiçbir ak›m de¤eri göstermedi¤inigözlemlemitir. Bunun anlam› devreden ak›m geçmiyor ve elektroliz ilemi baa-r›s›z, çünkü saf su elektri¤i iletmez. Su içine birkaç damla asit damlatarak suyuniletken haline gelmesi sa¤land›¤›nda ampermetreden elektrik ak›m›n›n geçti¤inigözlemitir. Ak›m geçmeye balad›¤›nda platin elektrotlar etraf›nda da hava kabar-c›klar›n›n olutu¤u gözlenmitir ve hava kabarc›klar›ndan biri hidrojen gaz› (H2)di¤eri ise oksijen gaz› (O 2) d›r.

Suyun elektrolizi ileminde dikkat çeken noktalar do¤ru ak›m kayna¤› kullan-mak, suyun iletken olmas›n› sa¤lamak ve metal çubuk olarak platin kullanmak.Do¤ru ak›m kayna¤›, yük ta›mas›n› sa¤lamak için içine tuz, asit ya da baz ilave

edilmi elektrolit içinden geçirilir. Bunun için reaksiyon oluumunu sa¤layan an-cak reaksiyona girmeyen katalizörler (platin gibi) elektrot olarak kullan›l›r. Ürete-cin pozitif kutbuna ba¤lanan anotta oksijen gaz› oluurken, negatif kutba ba¤lanankatotta hidrojen gaz› oluur (ekil 5.1). Anotta O 2 ve katotta H 2 oluurken meyda-na gelen reaksiyon

2H2O+2e-→ H2+2OH-

2OH-→ 1/2 O 2+H2O+2e-

denklemi ile gösterilir. Oluan gazlar›n tekrar kar›mas›n› engellemek için her ikihücre aras›na ince bir tabaka konulur. Bu basit yöntem kullan›larak hidrojen gaz›elde edilmektedir. Ancak bu yöntemle elde edilen hidrojen gaz› miktar› oldukçaazd›r. Yap›lan çal›malara ba¤l› olarak temelde ayn› fakat küçük de¤iikliklerle da-ha fazla hidrojen elde etme imkân› gün geçtikçe artmaktad›r.

Proton De¤iim Zar› ile ElektrolizBu yöntemle proton de¤iim zar› (Proton Exchange Membrane, PEM) su elektro-liz cihaz› kullan›larak hidrojen elde edilmektedir (ekil 5.2). Bu cihaza “PEM suelektroliz cihaz›” diyece¤iz.


Akü

- +A

Asit+su

H2

H2O 2

O 2

p l a t i n

p l a t i n

ekil 5.1

Asitli Suyun Elektrolizi



PEM su elektroliz cihaz›n›n ematik görünümü ekil 5.3’te verilmitir. PEM suelektroliz cihaz›nda bulunan zar içinden proton geçebilecek ve gaz moleküllerigeçmeyecek ekilde imal edilir. Zar iki elektrot (+ olan› anot, - olan› katot) aras›-na s›k›t›r›l›r. Elektroliz ileminin gerçeklemesi için elektrik enerjisine ihtiyaç var-d›r. Elektroliz ileminde elektrotlar aras›na dc kayna¤› ile dc gerilim uygulan›r.Elektroliz ilemi uygulanacak su, dc kayna¤› ile pozitif beslenmi anot ucundan

verilir. Anotta elektrik enerjisinin de yard›m›yla su hidrojen ve oksijene ayr›l›r. Biroksijen molekülüne kar›l›k iki hidrojen molekülü oluur. Ayr›lma ilemi gerçekle-irken hidrojen atomu bir elektron kaybeder ve hidrojen atomu art›k hidrojen iyo-nu veya protondur. Anotta meydana gelen protonlar zar içinden geçerek katodaula›rlar. Suyun PEM elektroliz hücresiyle elektrolizinde saf su kullan›lmas› önem-

lidir. Saf su kullan›lmad›¤› durumda zar üzerindeki gözenekler t›kanarak suyunelektroliz edilmesini engeller.


eki l 5.2

PEM Su Elektroliz Cihaz›

eki l 5.3

Zar

H+

Elektrot Elektrot

2H2O+elektr ik enerjisi 2H 2+O 24H+4e - 2H2

H2 O 2

Su girii

Elektrotlar

+ -

Su girii

Suyun PEM hücresinde elektrolizi



Elde edilen hidrojen gaz› yak›t hücrelerinde elektrokimyasal çevrimle direktelektrik üretiminde de kullan›labilmektedir.

Hidrojen Yak›t HücresiHidrojen yak›t hücreleri, hidrojen gaz›n› kullanarak elektrik enerjisi üreten cihaz-lard›r. Çeitli hidrojen yak›t hücreleri üretilmekle birlikte bunlardan deneyde kul-lan›lacak olan polimer elektrolit zar veya proton de¤iim zar› (polymer electrolyte membran veya Proton Exchange Membrane, PEM) yak›t hücreleridir. Bu cihaza“PEM yak›t hücresi” diyece¤iz. ekil 5.4’te PEM yak›t hücresi gösterilmitir.

PEM yak›t hücresinin ematik görünümü ekil 5.5’te verilmitir. Yak›t hücresin-de gerçekleen elektrokimyasal reaksiyonu ve sonucunda oluan elektrik ak›m›n›aç›klayal›m. PEM yak›t hücrelerinin önemli bileenlerinden biri önemli yetenekle-re sahip zard›r (membrane). Zar ortamdaki gaz› geçirmezken gaz içindeki proton-lar› geçirir. Bu nedenle ço¤unlukla proton de¤iim zar (proton exchange membra-ne) olarak isimlendirilir. Zar elektri¤i ileten iki elektrot aras›na s›k›t›r›lm› göze-nekli bir yap›ya sahip bir elektrolit gibi davran›r. Elektrotlar karbondan üretilmiince filmlerdir. Gözenekli elektrotlar ve zar›n ara yüzeyinde platin gibi katalizörparçac›klar vard›r.


ekil 5.4

PEM Yak›t Hücresi

Zar

H+

2H++2e -H2

H2 girii

Su ç›k››

Elektrotlar

H+

Su ç›k››

O 2 girii

1/2O 2+2H ++2e - H2O

eki l 5.5

Hidrojen Yak›t Hücresinin ematik Görünümü



Hidrojenden elektronu ay›rma ilemi zar ve gözenekli elektrotlar›n aras›nda bu-lunan katalizörlerde meydana gelir. Zar ve elektrot ara yüzeylerinde bulunan pla-tin katalizörler arac›l›¤› ile hidrojenden bir elektron sökülür. Böylelikle her bir hid-

rojen atomundan bir proton ve bir elektron aç›¤a ç›kar. Hidrojenden sökülen elek-tron kolektörde toplan›rken bir elektron kaybetmi hidrojen yani proton zar için-de yoluna devam ederek di¤er kolektöre ula›r. ‹letken kolektörlerde toplananelektronlar potansiyel elektrik enerjisi olutururlar. Kolektörlerde toplanan elek-tronlar devreye ba¤lanan lamba veya motor gibi yük üzerinden geçerek bu devreeleman›n›n çal›mas›n› sa¤larlar. Baka bir deyimle devreyi tamamlayarak di¤erkolektöre ulaan elektronlar elektriksel i yapm› olurlar.

Zar›n bir ucundan di¤erine geçen protonlar zar›n di¤er ucundaki oksijen mole-külleriyle kar›la›rlar. Bu kar›lama sonucunda, bir oksijen, iki proton ve iki elek-tron (lamba üzerinden gelen) H 2O molekülünü olutururlar yani suyu meydanagetirirler.

PEM yak›t hücreleri için detay bilgiyi PEM FUEL CELLS kitab›ndan bulabilirsiniz.

Hidrojen gaz›ndan elde edilen elektrik enerjisinden teknolojinin çeitli alanla-r›nda yararlan›lmaktad›r. Teknolojide yak›t hücrelerinin kullan›ld›¤› yerler:

• Otomobiller,• Scooter ve bisikletler,• Golf arabalar›,• Küçük ölçekli güç sistemleri,• Yedek güç sistemleri,• Ta›nabilir güç sistemleri,

• Uçaklar,• Lokomotifler,• Gemiler,• Sualt› araçlar›.

Dünyada Hidrojen EnerjisiDünyada hidrojen üretimi y›ll›k 50 milyon ton veya 500 milyar m 3 oldu¤u ifadeedilmektedir. Üretilen hidrojen çeitli alanlarda kullan›lmaktad›r. Dünyada üretilenhidrojenin büyük bir k›sm› kimya sanayinde kullan›lmaktad›r. Bunun yan›nda sunigübre üretiminde, margarin üretiminde ve rafinerilerde kullan›lmaktad›r. Hidrojenüretiminin bir bölümü gaz ve s›v› olarak elde edilmektedir. Di¤er taraftan üretilen

hidrojenin enerji kayna¤› olarak kullan›m› yayg›n de¤ildir. Hidrojen gaz›n› kullana-rak elektrik enerjisi üreten yak›t hücreleri kullan›m› gittikçe artmaktad›r. Özelliklebu konuda Amerika Birleik Devletleri ve Japonya büyük arat›rmalara yat›r›m yap-maktad›rlar. ABD’nin 2025 y›l›nda Amerika’n›n toplam enerji tüketiminin % 10’ununhidrojenle kar›lanmas› ve böylece d›ar›dan al›nan petrol miktar›n›n yar› yar›yaazalt›lmas›n›n hedeflendi¤i ifade edilmektedir. Di¤er taraftan Japonya’n›n hidrojen

yak›t hücreleri üretimini sürekli artt›rd›¤› ifade edilmektedir. Hidrojen gaz›ndanelektrik enerjisi elde etmede kullan›lan yak›t hücrelerinin yakla›k %85 verimleenerji üretebilmeleri ve enerji elde ederken hava kirlili¤i yaratacak karbon sal›n›m›olmamas›, yak›t hücresi üretimi artmas›n›n önemli nedenlerindendir. Japonya 2020

y›l›na kadar 700 milyon hidrojen yak›t hücresi üretmeyi planlarken, Avrupa ülkele-

ri 2030 y›l›na kadar s›f›r karbon sal›n›m›na sahip yeni araç üretimini genel araç üre-timi içinde %50’lerin üzerine ç›karacak çal›malar yapmaktad›r.


K ‹ T A P



Yak›n gelecekte hidrojen enerjisinden yararlanarak enerji üreten ve bu enerjiyikullanan araçlar, enerji istasyonlar› say›s›nda ve üretecekleri enerji miktar›nda bü-

yük art›lar olaca¤› kaç›n›lmazd›r.

Türkiye’de Hidrojen Enerjisi PotansiyeliTÜB‹TAK taraf›ndan yap›lan çal›ma ile 1998 y›l›nda tamamlanan bir raporda, hid-rojen enerjisinin önemi ve yap›lmas› gerekenler s›ralanm›t›r. Hidrojen enerjisi ileilgili çal›malar›n Ar-Ge (arat›rma gelitirme) alanlar› aras›nda yer almas› gerekti-¤i belirtilmitir. Hidrojen programlar›n›n esas itibari ile uzun döneme yönelik oldu-¤u vurgulanmakla birlikte, mevcut enerji alt yap›s›yla k›sa dönemli uygulamalarüzerinde durulmas›, ICHET’in (Uluslararas› Hidrojen Enerjisi Teknolojileri Merke-zi) kurulmas› için balat›lm› olan çal›malar›n h›zla olumlu sonuca götürülmesi is-tenmitir. Rapor, Bilim ve Teknoloji Yüksek Kurulu taraf›ndan uygun bulunarak,Babakanl›k kanal›yla Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanl›¤›’na sunulmutur.

Türkiye’de hidrojen yak›t› üretiminde kullan›labilecek olas› kaynaklar; hidro-elektrik enerji, güne enerjisi, rüzgâr enerjisi, gel-git enerjisi, jeotermal enerji vead›m at›lmas› gereken nükleer enerjidir. Türkiye gibi gelime sürecinde ve teknolo-jik geçi aamas›ndaki ülkeler aç›s›ndan, uzun dönemde güne pili-hidrojen sistemiuygun görülmektedir. Güne pili panellerinden elde edilecek elektrik enerjisi ile su-

yun elektrolizinden hidrojen üreten bu yöntemde, 1 m 3 sudan 108,7 kg hidrojen el-de edilebilece¤i ve bunun 422 litre benzine ede¤er oldu¤u ifade edilmektedir.

Türkiye’nin hidrojen üretimi aç›s›ndan bir ans›, uzun bir k›y› eridi olan Kara-deniz’in taban›nda kimyasal biçimde depolanm› hidrojen bulunmas›d›r. Karade-niz’in suyunun % 90’› anaerobik (oksijensiz) ve hidrojen sülfür (H 2S) içerdi¤i bilin-mektedir. Elektroliz reaktörü ve oksidasyon reaktörü gibi iki reaktör kullan›larak,

H2S’den hidrojen üretimi konusunda yap›lm› teknolojik çal›malar vard›r.Teknolojik verilere ve ülkemizin enerji-ekonomi verilerine göre, 1995-2095 ara-s›nda güne-hidrojen sistemi ile yap›labilecek yak›t üretimi ve bunun fosil yak›tlar-la rekabet olana¤›, özel bir simülasyon modeli kapsam›nda bilgisayar çözümleri ilearat›r›lm›t›r. Bu ulusal modelde, hidrojen üretiminin art›› için yava ve h›zl› ol-mak üzere iki ayr› seçenek al›nm›t›r. Her iki seçenekte de 2010-2015 dönemindehidrojen enerjisi maliyetinin fosil enerji maliyetinin alt›na düebilece¤i, ancak ya-p›labilecek yerli hidrojen üretiminin 2.3 Mtep’in (milyon ton ede¤er petrol) alt›n-da kalaca¤› görülmütür.

2020-2025 döneminde yerli hidrojen üretiminin 10 Mtep’in üzerine ç›kabilece-¤i, 2015 y›l›ndan sonra fosil yak›t d› al›m›n› azalt›c› etki yapaca¤› öngörülmekte-

dir. Giderek sa¤lanacak hidrojen üretimi art››yla, yerli petrol, do¤al gaz ve kömürüretiminin s›f›rlanabilece¤i 2065 y›l›nda, yakla›k 290 Mtep hidrojen üretilebilece-¤i öngörülmektedir.




DENEYDE KULLANILACAK ARAÇ VE GEREÇLERDeney de kullan›lacak araç ve gereçler ekil 5.6’da verilmitir.

1. Güç kayna¤›.......................................................................1 adet2. Modüller............................................................................16 adet3. Saf su kab›..........................................................................1 adet4. Ampermetre........................................................................1 adet5. Voltmetre............................................................................1 adet6. Koruyucu gözlük................................................................2 adet

7. Kronometre.........................................................................1 adet8. Su/gaz hortumlar›..............................................................10 adet9. Hortum s›k›t›rma kelepçeleri............................................2 adet10. Kablolar...............................................................................6 adet

Güç Kayna¤›Güç kayna¤› suyu elektroliz edecek elektroliz cihaz›na enerji sa¤layacakt›r. Elek-troliz cihaz›n› do¤ru (dc, direct current) ak›m ile besleyecektir. Güç kayna¤›n›n bö-lümleri aa¤›da s›ralanm›t›r (ekil 5.7).

1. Voltaj ayar dü¤mesi,2. Ak›m ayar dü¤mesi,

3. AC ç›k› voltaj›,4. DC ç›k› voltaj›.Güç kayna¤› devreyi 0-6-12 V ac voltaj veya 0-12 V dc voltaj ile besleyebilmek-

te, dc ak›m ve voltaj de¤erleri ayarlanabilmektedir. Bu deneyde su elektroliz ciha-z›na 2 V’luk dc gerilim uygulanacakt›r.


eki l 5.6

1

2

3 4

5

6

78

9

10

Deneyde Kullan›lacak Araç ve Gereçler



Elektrik Devresini Oluturan Modüller Elektrik devresini oluturan modüller, üzerinde iletim yollar› belirtilmi ve içlerin-de iletken teller bulunan plastik kutulard›r. Bunlar birbirleriyle kolayca ba¤lanarakçeitli elektrik devreleri oluturabilmektedirler. Modüllerin birbirine tak›lma aa-malar› ekil 5.8a-d’de gösterilmitir.


1 2

43

eki l 5.7

Güç Kayna¤›

(a) (b)

(d)(c)

eki l 5.8


12

4

5

7 8

9

6

3

eki l 5.9

Elektrik Devre Modülleri




Elektrik devre modülleri:

1. Su/gaz tank modülü.................................................2 adet2. Su elektroliz modülü................................................1 adet3. Hidrojen yak›t hücresi modülü................................1 adet4. Tek yuval› modül......................................................4 adet5. Köe modül...............................................................3 adet6. Çift yuval› modül,.....................................................1 adet7. Reosta modül............................................................1 adet8. Düz modül,...............................................................2 adet9. Çark modül...............................................................1 adetElektrik devre modülleri yard›m›yla önce saf sudan H 2 gaz› elde edilecek ve el-

de edilen H 2 gaz› kullan›larak yak›t hücresi yard›m›yla elektrik enerjisi üretilecektir.

Ampermetre / VoltmetreDevredeki elemanlar üzerinden geçen ak›m›n veya herhangi bir devre eleman›üzerindeki gerilimi ölçme ilemlerinde ampermetre ve voltmetre cihazlar› kullan›-l›r. Multimetre cihazlar›, ak›m (dc ve ac), voltaj (dc ve ac), direnç de¤eri (ohm), s›-¤a ve s›cakl›k de¤erleri gibi birçok niceli¤i ölçtü¤ünden bu cihazlar multimetre olarak isimlendirilirler. Bu deneyde multimetre cihazlar› ak›m ve voltaj de¤erleriölçmede kullan›lacakt›r. ekil 5.10’da deneyde kullan›lacak multimetrenin bölüm-leri gösterilmitir.

1. Dijital ekran (ekil 5.10a)2. POWER, açma kapama dü¤mesi

Multimetre ile yap›lacak ölçüme göre üzerinde bulunan kademe anahtar› (3 nu-mara ile gösterilen) döndürülmelidir. Örne¤in dc ak›m ölçümü yap›lacaksa kademeanahtar› üzerindeki ok ekil 5.10b’de gösterilen 4 numaral› bölgeye gelecek ekil-de döndürülmelidir. Ölçülecek dc ak›m de¤eri biliniyorsa kademe anahtar› üzerin-deki ok bu de¤ere en yak›n say›ya getirilmeli bilinmiyorsa tedbir için ölçülebileceken büyük de¤ere ayarlanmal›d›r. Di¤er ölçümler için de kademe anahtar›n›n üze-rindeki ok istenilen bölgeye gelecek ekilde döndürülmelidir. Multimetre ile ölçüm

yapmak için kademe anahtar›n›n istenilen bölgeye ayarlanmas› yeterli de¤ildir. Mul-timetre üzerindeki di¤er bölümleri tan›mlad›ktan sonra multimetre cihaz›n›n kulla-n›m› anlat›lacakt›r. Multimetre üzerindeki bölümler ekil 5.10b’de verilmitir.

3. Kademe anahtar›

4. DC ak›m ölçüm bölgesi5. AC ak›m ölçüm bölgesi6. AC voltaj ölçüm bölgesi7. DC voltaj ölçüm bölgesi8. Ak›m ve voltaj ölçümü için kullan›lacak problar›n yuvalar›




ekil 5.10c’de multimetre üzerinde ç›k› yuvalar› gösterilmitir. Multimetreninproblar› yap›lacak ölçüme göre bu yuvalara tak›lacakt›r. Örne¤in multimetreyi 25

volt dc voltaj ölçmek üzere haz›r duruma nas›l getirece¤imizi inceleyelim. Multi-metredeki kademe anahtar› üzerindeki (3) okun dc voltaj (7) bölgesine döndürü-rüz. Bu bölgeyi inceledi¤imizde 25 volt’luk bir rakam olmad›¤›n› görüyoruz. Budurumda kademe anahtar›n› 200 volt rakam›n› gösterecek ekilde döndürelim.

Voltmetrenin k›rm›z› probunu ekil 5.10c’de gösterilen V Ω CAP yuvas›na ve siyah

probu da COM yuvas›na takal›m. Multimetre bu ilemlerden sonra voltaj de¤eri öl-çece¤inden multimetre voltmetre görevini görecektir. Voltmetrenin POWER (2)dü¤mesine basarak çal›t›ral›m. Voltmetre bir elektrik devresindeki devre eleman›-n›n üzerindeki gerilimi ölçebilecektir. Voltmetrenin problar›n› elektrik devre ele-man›na paralel ba¤lanacak ekilde dokundurdu¤umuzda voltmetrenin okuyaca¤›de¤er elektrik devre eleman› üzerindeki gerilim de¤eridir.

Voltmetre devre eleman›na paralel ba¤lanarak ölçüm yap›l›r.

Multimetre ile direnç de¤eri, frekans, ölçmek istedi¤imizde problar ayn› yuva-larda kalmak art›yla kademe anahtar› istenilen ölçüm aral›¤›na döndürülerek öl-

çüm ilemi yap›labilir. Multimetre ile elektrik devre eleman› üzerinden geçen ak›mölçülmek istendi¤inde ölçüm biraz fakl›la›r. Multimetre ampermetre olarak kulla-n›lacaksa kademe anahtar› (3) dc için (4) bölgesine ve ac için (5) bölgesine dön-dürülmelidir. Ampermetrenin k›rm›z› renkli probu ekil 5.10c’de miliamper (mA)seviyesindeki ak›m de¤erleri için mA yuvas›na 200 mA’den büyük 20A’e kadarolan ak›m de¤erleri için 20A yuvas›na tak›lmal›d›r. Siyah prob COM yuvas›na tak›l-mal›d›r. Ampermetrenin POWER (2) dü¤mesine basarak cihaz› açt›ktan sonra am-permetrenin problar›n› devre eleman›na seri ba¤layarak devre eleman› üzerindengeçen ak›m› ölçebilirsiniz.

Ampermetre devre eleman›na seri ba¤lanarak ölçüm yap›l›r.


2

1

4

3

56

7

8

(a) Dijital Ekran (b) Kademe Anahtar›

(c) Voltaj, Ak›m Ç›k› Yuvalar›

eki l 5.10

Multimetrenina) Dijital ekran

b) Kademe Anahtar›c) Voltaj Ak›m Ç›k› Yuvalar›

D ‹ K K A T

D ‹ K K A T



Voltmetre ve ampermetrenin kullan›lmas› hakk›ndaki detay bilgiler için Devre Analizi La-boratuvar› kitab›n›za bakabilirsiniz.

Saf SuDeneyde hidrojen ve oksijen gazlar› saf suyun elektroliz edilmesiyle elde edilecek-tir. Katk›l› veya ehir ebekesinden al›nacak suyun kullan›lmas› elektroliz cihaz›nazarar verdi¤inden dikkat edilmelidir. Saf su hidrojen kayna¤› olarak kullan›lacak-t›r. ekil 5.6’da saf su kab› gösterilmitir.

Deneyde katk›l› veya ehir ebekesinden al›nacak suyu kullanmay›n›z.

Koruyucu Gözlük Koruyucu gözlükler deney yap›l›rken hidrojen ve oksijen gaz oluumu s›ras›nda

herhangi bir patlamaya kar› gözleri korumak üzere kullan›lacakt›r (ekil 5.11).

Deney yaparken koruyucu gözlükleri kullan›n›z.

KronometreDeneyde gaz oluumu gözlemlenirken devreden geçen ak›m›n süresini belirleme-de kronometre kullan›lacakt›r (ekil 5.12).


K ‹ T A P

D ‹ K K A T

eki l 5.11

Koruyucu Gözlükler

D ‹ K K A T

eki l 5.12

Kronometre



Su/Gaz Hortumlar›Deneyde kullan›lacak suyun su tanklar›ndan PEM su elektroliz modülüne aktar›l-mas› ve suyun elektrolizi ile bu modülde ayr›t›r›lan hidrojen ve oksijen gazlar›n›n

yine su tanklar›na aktar›lmas› bu hortumlarla sa¤lanacakt›r (ekil 5.13).

Hortum S›k›t›rma KelepçeleriHortum s›k›t›rma kelepçeleri tanklardan modüllere su aktar›m› veya gaz aktar›m› s›-ras›nda kaçaklar› önlemek için hortumlar›n s›k›t›r›lmas›nda kullan›lacakt›r (ekil 5.14).

DENEY DÜZENE⁄‹N‹N KURULMASI VE DENEY‹NYAPILMASIBu üniteye ilikin yapaca¤›n›z deney iki aamadan olumaktad›r. Birincisi PEM ci-haz›yla H2 gaz›n›n, saf suyun elektrolizi yoluyla elde edilmesi ve depolanmas›d›r.‹kincisi ise depolanm› H2 gaz›n›n, PEM yak›t hücresinde yak›larak elektrik enerji-si elde edilmesidir. Bunlar birbirlerinden ba¤›ms›z farkl› iki deneydir.

H2 Gaz›n›n Elde EdilmesiDeney düzene¤ini PEM su elektroliz cihaz›ndan balayarak kurunuz. ekil 5.15’tePEM su elektroliz cihaz› verilmitir. ekilden de görülece¤i gibi PEM cihaz›na saf su giri ve gaz ç›k› yuvalar›na d›ar›dan cihaza toz giriini önlemek için hortumtak›lm›t›r. Cihaz içinde bulunan gözenekli yap›daki elektrotlar ve zar sudan veyad› ortamdan gelecek kirlilikten etkilenebilir.


eki l 5.13

Su, Gaz Aktarma Hortumlar›

eki l 5.14

Hortum S›k›t›rma Kelepçeleri



PEM cihaz›na ekil 5.16’da görüldü¤ü gibi tek yuval› modülleri tak›n›z. Bu mo-düllere güç kayna¤›ndan gelen güç kablolar› tak›larak PEM cihaz›nda suyun elek-troliz edilmesi sa¤lanacakt›r.

Su tank modüllerini devreye ekil 5.17a’da gösterildi¤i gibi tak›n›z. Su tankla-r›nda 3 adet su veya gaz giri/ç›k› yerleri bulunmaktad›r (ekil 5.17b). Giri/ç›k›

yuvalar›n›n iki tanesi tank›n bir yüzeyinde di¤eri ise tank›n arka yüzeyinde bulun-maktad›r. Tanklar, tank›n iki ç›k›› bulunan yüzeyinin su elektroliz modülüne ya-k›n olacak ekilde tak›lmal›d›r.


eki l 5.15

H2 ç›k›› O2 ç›k››

Su girii

PEM Su Elektroliz Cihaz›

eki l 5.16

PEM Cihaz›na Tek Yuval› Modüllerin Tak›lmas›

eki l 5.17

Su/gaz giri/ç›k›yuvalar›

H2 veya O 2gaz ç›k››

Su

a) Tank Modüllerinin Devreye Tak›lmas› b) Su Tank›n›n Yan Görünümü



PEM su elektroliz modülünde bulunan hortumlar›n elektroliz modülündeki gazç›k› yuvas›ndan ç›kart›p hortumun ç›kan ucunu su tank›n›n üzerinde bulunan suç›k› yuvas›na tak›n›z (ekil 5.18). Ayn› ilemi di¤er hortum için de yap›n›z.

Size verilmi olan hortumlardan iki tanesini ekil 5.19a’da görüldü¤ü gibi PEMcihaz›n›n gaz ç›k›lar›n› tanklar›n gaz girilerine tak›n›z. ekil 19b’de PEM cihaz›natak›lan hortumlar detayl› olarak gösterilmitir. Su elektroliz cihaz›na dikkatlice ba-k›ld›¤›nda cihaza su (H2O) giri yuvalar› ve cihazdan hidrojen/oksijen gaz› ç›k›

yuvalar› görülmektedir. Su elektroliz cihaz› saf suyu hidrojen ve oksijen gaz›na ay-r›t›rd›¤›nda elde edilen hidrojen ve oksijen gazlar› yine bu tanklarda üsteki hor-tumlar yard›m›yla toplanacakt›r.

ekil 5.20’de su tanklar›n›n arkas›nda bulunan gaz ç›k› yuvalar›na hortumlar›ntak›lmas› gösterilmitir. Tank›n üzerindeki hazneye saf su belirli bir ölçekte kona-


Hortumun ucunuyuvadan ç›kart›n›z

eki l 5.18

PEM Cihaz›ndaki Hortumun Su Tank›na Tak›lmas›

H2 O 2

H2 O 2

H2O H2O

(a) (b)

eki l 5.19

a) Hortumlar›n Su Tank› ‹le Su Elektroliz Cihaz›na Tak›lmas› ve b) Su Elektroliz Cihaz› Üzerinde H 2 ve O 2 Gaz Ç›k›lar›

eki l 5.20

Tanklar›n Arkas›ndaki Gaz Ç›k› Yuvalar›na Hortum ve Bu Hortumlara Kelepçelerin Tak›lmas›



cakt›r. Bu ölçek tank üzerinde gösterilmitir. Hazneye saf su doldururken bu suyun alt bölmeye geçmesini önlemek için tank›n arkas›ndaki gaz ç›k› yuvas›na birhortum tak›l›r ve bu hortum bir kelepçeyle s›k›l›r. Böylelikle tank›n alt bölmesin-

de s›k›an hava tank›n içine üst hazneden dökülecek suyun alt bölmeye geçmesi-ni önler. ekil 5.20’de görüldü¤ü gibi tank›n arka yüzeyinde bulunan gaz ç›k› yuvas›na bir hortum tak›n›z ve bu hortumu bir kelepçeyle s›k›t›r›n›z. Hortumu s›k›-t›rma ilemini hortumun bota kalan ucuna yak›n bölümünden yap›n›z.

Devreyi kurmaya PEM yak›t hücresini takarak devam ediniz. PEM yak›t hücre-sinin tamamen kuru olmas› çok önemlidir. ekil 5.21’de PEM yak›t hücresinin gö-rünümü verilmitir. PEM yak›t hücresinde bulunan gaz giri yuvalar›na hortumla-r›n tak›ld›¤›na dikkat ediniz. PEM yak›t hücresinin çal›mad›¤› zamanlarda ç›k› yu-

valar›na hortum tak›lmas› gerekti¤ini unutmay›n›z. Bu ilem cihaz›n uzun süre ve-rimli bir ekilde çal›mas›n› sa¤layacakt›r.

Köe modüllerden iki tanesini kullanarak ekil 5.22’de gösterilen devreyi kuru-nuz. PEM yak›t hücresi devreye tak›lm› oldu.

Deneyde H 2 ve O 2 gazlar› üretilecek ve gazlar›n depolanaca¤› ünite kurulmuoldu. Devredeki PEM su elektroliz cihaz›na elektrik enerjisi sa¤layacak güç kayna-

¤›, ampermetre ve voltmetreyi aa¤›daki anlat›lan yolu izleyerek tak›n›z.


eki l 5.21

PEM Yak›t Hücresi Modülü

eki l 5.22

Hidrojen Yak›t Hücresinin Devreye Tak›lmas›



ekil 5.7’de gösterilen güç kayna¤›n› kapal› (OFF) oldu¤unu kontrol ettiktensonra güç kayna¤› üzerindeki ak›m ve voltaj dü¤melerini s›f›rlay›n›z. Güç kayna¤›ekil 5.22’de gösterilen devredeki PEM su elektroliz cihaz›na elektrik enerjisi sa¤-

layacakt›r. Güç kayna¤›n›n dc pozitif voltaj ç›k› yuvas›na k›rm›z› kablo ve negatif ç›k› ucuna mavi kablo tak›n›z.

Güç kayna¤›na takt›¤›n›z k›rm›z› kablonun bota kalan ucunu ampermetrenin20 mA yuvas›na tak›n›z (ekil 5.23a). Baka bir k›rm›z› kabloyu ampermetreninCOM yuvas›na tak›n›z. K›rm›z› kablonun bota kalan ucunu ekil 5.23b’de görülendevrenin tek yuval› modülüne tak›n›z. Bu ilem su elektroliz cihaz›nda hidrojen veoksijen gaz› elde edilirken su elektroliz cihaz›na uygulanacak ak›m miktar›n›n öl-çülmesini sa¤layacakt›r.

Güç kayna¤›na tak›lan mavi kablonun bota kalan ucunu devredeki di¤er tek yuval› modüle tak›n›z (ekil 5.24a). PEM su elektroliz cihaz›na uygulanacak voltajmiktar› PEM su elektroliz cihaz›na paralel ba¤lanacak voltmetre ile ölçülecektir.

Voltmetreyi botaki k›rm›z› ve mavi kablolar› kullanarak su elektroliz cihaz›na pa-ralel ba¤lay›n›z (ekil 5.23b). Bu ilem için k›rm›z› kablonun bir ucunu voltmetreüzerindeki V·Ω·CAP yuvas›na, mavi kablonun bir ucunu voltmetre üzerindekiCOM tak›n›z. K›rm›z› kablonun bota kalan ucunu daha önce devreye takt›¤›n›zampermetreden gelen k›rm›z› kablonun ucuna tak›n›z (ekil 5.23b), Mavi kablo-nun bota kalan ucunu daha önce güç kayna¤›ndan gelen ve devreye takt›¤›n›zmavi kablonun üstüne tak›n›z (ekil 5.24b). Böylelikle voltmetre su elektroliz ciha-z›na paralel olarak ba¤lanm› oldu ve bu cihaza uygulanacak voltaj bu voltmetre

ile ölçülebilecektir.


(a) (b)

ekil 5.23

a) Ampermetrenin 20mA ve Güç Kayna¤›ndaki Pozitif Uç Ba¤lant›s› b) Güç Kayna¤› Voltmetre ve Ampermetrenin Devreye Ba¤lanmas›

(a) (b)

ekil 5.24

a) Güç Kayna¤›n›n Negatif Ucunun Devreye Tak›lmas› b) Voltmetrenin Su Elektroliz Cihaz›na Paralel Ba¤lanmas›



Deneyde katk›l› veya ehir ebekesinden al›nacak suyu kullanmay›n›z.

ekil 5.25a’da gösterilen su tanklar›na saf su konulacakt›r. Tanklara su doldu-rurken tank üzerinde iaretlenmi çizgiye kadar saf su koyunuz (ekil 5.25b). Tan-k›n üst bölümünde iaretlenmi çizgiye kadar su oldu¤una ve bu suyun tank›n altbölmesine geçmedi¤ine dikkat ediniz. Su doldurma ilemini her iki tank için vebelirtilen seviyelere kadar su koyarak yap›n›z.

Su tanklar›n›n arkas›nda bulunan kelepçeyle s›k›t›r›lm› hortumlar› kelepçele-ri geveterek aç›n›z ve kelepçeleri ç›kart›n›z (ekil 5.26). Bu ilemi yaparken tan-k›n üst bölümündeki suyun elektrik devresine ba¤l› bulunan devre elemanlar› üze-rine dökülmesini önlemek için hortumun bota kalan ucunu yukar›da tutunuz. Üstbölümündeki su tamamen tank›n alt bölümüne geçti¤inde hortumu serbest b›rak›-n›z. Bu ilemi her iki tanktaki hortum üzerindeki kelepçeleri geveterek yap›n›z(ekil 5.27).


eki l 5.25

Su seviyesi

(a) (b)

a) Su tanklar›na Saf Su Konulmas› ve b) Su Seviyesi

D ‹ K K A T

eki l 5.26

Hortuma Ba¤l› Kelepçelerin Aç›lmas›



Devredeki PEM yak›t hücresinde tak›l› hortumlar›n hücrenin üst bölümündeki yuvadan uçlar›n› ç›kart›n›z (ekil 5.28). Daha önce kelepçeleri ç›kartt›¤›n›z hor-tumlar›n bota kalan uçlar›n› PEM yak›t hücresinde aç›kta kalan üst yuvalara tak›-n›z. Bu ilemi her iki hortum için yap›n›z. Burada hidrojen yak›t hücresinin ›slan-mamas›na dikkat edilmelidir. Böylelikle PEM elektroliz cihaz›nda üretilen hidrojen

ve oksijen gazlar›n›n ayr› ayr› tanklara dolmas› ve gazlar›n bu tanklardan hidrojen yak›t hücresine aktar›lmas› sa¤lanm› olacakt›r.

Böylelikle hidrojen ve oksijen gazlar›n› üretecek ve bu üretilen gazlar›n depo-lanmas›n› sa¤layacak devre tamamlanm› olmaktad›r (ekil 5.29).


Su

eki l 5.27

Hortumlardan Kelepçelerin

Ç›kart›lmas›

ekil 5.28

Hortumlar›n Yak›t Hücresine Tak›lmas›



Kurdu¤unuz devreyi yetkiliye gösterip deneyi yapabilirsiniz onay› ald›ktan son-ra deney yap›l››na geçiniz.

Deneyin Yap›l››Deneyde önce saf suyun elektroliz ileminden yeterli miktarda hidrojen gaz› veoksijen gaz› elde edilecektir. Bu ilem için ekil 5.29’da kurdu¤unuz devredeki

voltmetreyi 20 volt göstergesine ve ampermetreyi 2 A göstergesine kademe anah-tar›ndan ayarlay›n›z. Güç kayna¤›n›n fiini prize tak›n›z. Güç kayna¤›n› POWER dü¤mesini kullanarak aç›n›z. Voltmetre ve ampermetreyi AUTO POWER OFF dü¤-mesine basarak aç›n›z. Güç kayna¤›n›n gerilim dü¤mesini 2 volt’a (bunu voltmet-reye bakarak kontrol ediniz) ayarlayarak PEM su elektroliz cihaz›na 2 volt’luk ge-rilim uygulay›n›z. 2 voltluk gerilimi 3 dakika uygulamaya devam ediniz (ekil5.30). PEM su elektroliz cihaz›na gerilim uygulamaya balad›¤›n›z anda elektrolizcihaz› hidrojen ve oksijen gaz› üretecek ve üretilen gazlar hortumlar arac›l›¤›ylaönce depoya depodan PEM yak›t hücresine geçecektir. PEM yak›t hücresi balan-g›çta hava dolu oldu¤undan bu havan›n d›ar›ya at›lmas› gerekir. Su elektroliz ci-haz›na 3 dakika gerilim uygulayarak çal›t›rmakla PEM yak›t hücresindeki havan›nd›ar›ya at›lmas› sa¤lanacakt›r.


eki l 5.29

H 2 , O 2 Gazlar›n›n Elde Edilece¤i ve Depolanaca¤› Devrenin Görünümü.

eki l 5.30

PEM Su Elektroliz

Cihaz›ndan Hidrojen ve Oksijen Gaz› Üretilmesi



PEM su elektroliz cihaz› 3 dakika çal›t›ktan sonra PEM yak›t hücresi üzerindetak›l› bir uçlar› bota olan hortumlar› tamamen ç›kart›p bota kalan yuvalara yak›thücresinin, her iki yan›nda bulunan, üzerinde tak›l› olan ve bu yuvalar› kapatma-

ya yarayan siyah kapaklar› tak›n›z (ekil 5.31). Bu ilemden sonra PEM su elektro-liz cihaz›nda üretilen hidrojen ve oksijen gazlar› sistemden kaçamayacaklar›ndansu tanklar›n›n alt bölmesindeki suyun üzerinde birikeceklerdir. Bunu tank›n altbölmesindeki su seviyesinin azalmas›ndan takip edebilirsiniz. Tank›n alt bölmesin-deki suyun üzerinde biriken gaz bas›nç yaparak suyun seviyesini düürecek ve bu-radaki su tank›n üst bölmesinde birikecektir. Tank›n üst bölmesinde de su seviye-sinin yükseldi¤ini gözlemleyeceksiniz.

PEM yak›t hücresine siyah kapaklar› kapatt›ktan sonra, hidrojen depolama tan-k›n›n alt bölmesindeki su seviyesini kontrol ediniz ekil (5.32).

Hidrojen tank›ndaki su seviyesi 10 cm 3 çizgisine geldi¤inde (tank içindeki H 2artt›kça su seviyesi düecektir) kronometreyi balatarak zaman› ölçmeye balay›-n›z. Di¤er taraftan ampermetredeki ak›m ( I i ) ve voltmetre’deki voltaj ( V i ) de¤erle-

rini kontrol ederek aa¤›daki Çizelge 5.1’e yaz›n›z. Su seviyesi 25 cm3 çizgisine ge-linceye kadar kronometreyle zaman› ölçmeye devam ediniz. Bu s›rada hidrojen


Siyah kapaklar›n tak›lmas›

ekil 5.31

Hidrojen Yak›t Hücresindeki Yuvalara Siyah

Kapaklar›n Tak›lmas›

10 cm3 seviyesi

H2 gaz ç›k›hortumu

H2 depolamatank›

ekil 5.32

Hidrojen Gaz› Tank›nda Su Seviyesinin Kontrol Edilmesi



tank›ndaki su seviyesinin oksijen tank›ndakine göre farkl› oldu¤unu gözlemleye-bilirsiniz. Su seviyesi 25 cm3 seviyesine geldi¤inde kronometreyi durdurunuz. Am-permetreden ak›m de¤erini ( I s ), voltmetreden voltaj de¤erini ( V s ) ve kronometre-

den süreyi kontrol ederek de¤erleri Çizelge 5.1’de yerlerine yaz›n›z.

Oksijen tank›ndaki su seviyesinin hidrojen tank›ndaki su seviyesinden yukar›-da oldu¤unu fark ettiniz mi?

Hidrojen gaz› tank›n›n içinde oksijen gaz› tank›na göre iki kat gaz birikmesinin sebebisizce nedir?

Hidrojen gaz› tank›ndaki su seviyesi 30 cm 3 seviyesine düünceye kadar PEMsu elektroliz cihaz›n›n çal››p hidrojen ve oksijen gaz› üretmesine devam ediniz(ekil 5.33). Su tanklar›n›n üst bölmesinde suyun birikti¤ine dikkat ediniz. Alt böl-meye gazlar›n birikmesi nedeniyle buradaki su üst bölmeye ç›kar.

Hidrojen tank›ndaki su seviyesi 30 cm 3’e dütü¤ünde güç kayna¤›n› kapat›n›z ve PEM su elektroliz cihaz›ndan oksijen tank›na gaz ak››n› sa¤layan hortuma vebu hortumun alt›ndaki di¤er hortuma kelepçeleri takarak hortumlar› s›k›t›r›n›z.Hortumlar› kelepçelerle s›k›t›rmakla su elektroliz cihaz›na, su ve oksijen gaz›n›ntekrar cihaza gelmesine engel olunur ve oksijen gaz›n›n depoda kalmas› sa¤lan›r.Böylelikle hidrojen yak›t hücresinde kullan›lacak hidrojen gaz› ve oksijen gaz›tanklarda biriktirilmi oldu (ekil 5.34). Tanklarda depolanan H 2 ve O 2 gazlar› saf suyun elektrolizinden elde edildi¤inden safl›k dereceleri oldukça yüksektir.


Su seviyesiZaman

t i (s) Su seviyesiZaman

t s (s)

10cm3 25cm3

V i (volt) Ii (amper)0

V s (volt) Is (amper)

Çizelge 5.1Hidrojen Üretiminde Ak›m, Voltaj ve Zaman De¤erleri

SIRA S‹ZDE

1

eki l 5.33

30 cm 3 seviyesi

Hidrojen Tank›ndaki Su Seviyesinin Ölçülmesi



Hidrojenden Elektrik Elde EdilmesiElde edilen hidrojen ve oksijen gazlar› kullan›larak elektrik enerjisi elde edilecekdevrenin kurulmas› için aa¤›daki ilemleri yap›n›z. PEM su elektroliz cihaz›naba¤l› güç kayna¤›, ampermetre ve voltmetre kablolar›n› devreden ç›kart›n›z. PEM

yak›t hücresinin bulundu¤u bölüme çift yuval›, iki adet tek yuval›, düz, reosta veçark modülleri kullanarak ekil 5.35’teki devreyi kurunuz. Devredeki tek yuval›modüllerin bir siyah kablo ile birletirildi¤ine dikkat ediniz. Reostan›n dü¤mesinisaat yönünde sona kadar çeviriniz.

Bir önceki deneyde devreden ç›kartt›¤›n›z voltmetre ve ampermetrenin ayarla-

r›n› de¤itirmeden ekil 5.36’da görüldü¤ü gibi voltmetre ve ampermetre kablola-r›n› modüllerdeki yuvaya tak›n›z. Voltmetrenin PEM yak›t hücresine paralel amper-metrenin ise devreye seri ba¤land›¤›na dikkat ediniz. Bu ilemi gerçekletirirkenpozitif ve negatif uçlar›n do¤rulu¤unu kontrol diniz. Böylelikle hidrojenin PEM ya-k›t hücresinde yak›larak elektrik enerjisi elde edilecek devre kurulmu olmaktad›r.


ekil 5.34

Su Elektroliz Cihaz›ndan Su

Giri ve O 2 Ç›k› Hortumlar›n›n Kelepçeyle S›k›t›r›lmas›.

ekil 5.35

Hidrojenden Elektrik Enerjisi Elde Edilecek Devre



ekil 5.36’dan da görülece¤i üzere voltmetre belli bir voltaj de¤eri gösterirken

(0,82volt) ampermetre henüz hiçbir de¤er göstermemektedir. Baka bir deyimledevreden ak›m geçmiyor demektir. Bunu devreye ba¤l› bulunan çark modülünde-ki çark›n dönmemesinden de anl›yoruz.

Deneyin Yap›l››ekil 5.36’daki devrede ba¤l› voltmetreden voltaj de¤erinin (0,82 volt) okunmas›PEM yak›t hücresi taraf›ndan bir potansiyel fark›n oluturuldu¤unu göstermektedir.Elde edilen elektri¤in elektrikle çal›an cihaz› çal›t›rmas› deneyini yapal›m.

PEM yak›t hücresinde elde edilen elektrik devresinde ba¤l› çark modülündekiçark›n çal›t›r›lmas›nda kullan›lacakt›r. Voltmetrede bir voltaj de¤erinin okunmas›nara¤men çark›n dönmedi¤ini gözlemleyiniz (ekil 5.36). Bunun nedeni devreye ba¤-

l› bulunan reosta modülündeki direnç de¤erinin 250 Ω de¤erine ayarlanm› olmas›n-dan kaynaklanmaktad›r. Reosta modülünde bulunan direnç de¤erini modülün üs-tünde bulunan dü¤meyi saat yönünün tersinde çevirerek azaltabilirsiniz. Reostan›ndü¤mesini çevirerek direnç de¤erini azalt›n›z ve çark›n döndü¤ünü gözlemleyiniz.

ekil 5.37’de çark›n döndü¤ünü görebiliyoruz. ekle dikkatlice bakt›¤›m›zdadevreden ak›m geçti¤ini ampermetreden okudu¤umuz ak›m de¤erinden de anl›-

yoruz. Bir önceki ad›mda herhangi bir ak›m de¤eri okunmam›t›.Deneyin bu bölümünde devredeki çark modülü ç›kart›larak yerine düz modül

tak›lacakt›r. Devreden geçen ak›m ve PEM yak›t hücresindeki voltaj de¤erleri oku-

narak PEM yak›t hücresinin verimi hesaplanacakt›r. Deneyin bu bölümü için aa-¤›daki ilemleri yap›n›z.


eki l 5.36

Hidrojen Yak›t Hücresinin Ba¤l› Bulundu¤u Devreye Voltmetre ve Ampermetrenin Tak›lmas›

eki l 5.37

Çark›n Döndürülmesi



Devredeki reosta modülünün dü¤mesini kullanarak direnç de¤erini 250 Ω’aayarlay›n›z. Ampermetre s›f›r de¤erini gösterecektir. Devreden çark modülünü ç›-kart›n›z ve yerine düz modülü tak›n›z (ekil 5.38).

Reosta modülündeki dü¤meyi kullanarak voltmetredeki de¤eri yakla›k 0,35 volt’a ayarlay›n›z (ekil 5.39). Hidrojen gaz› tank›ndaki alt bölmede su seviyesi yükselmeye balayacakt›r.

Hidrojen tank›nda bulunan su seviyesi 25 cm 3’e geldi¤inde kronometreyi ba-lat›n›z. Zaman› ölçmeye balay›n›z (ekil 5.39). Di¤er taraftan kronometreye bast›-¤›n›z anla ayn› anda ampermetre ve voltmetredeki ak›m ( I i ) ve voltaj (V i ) de¤erle-rini kontrol ederek de¤erleri Çizelge 5.2’ye yaz›n›z.

Hidrojen tank›ndaki su 10 cm 3 seviyesine gelinceye kadar su seviyesinin yük-selmesini bekleyiniz. Su seviyesi 10 cm 3 çizgisine gelinceye kadar kronometre ilezaman› ölçmeye devam ediniz. Su seviyesi 10 cm 3 seviyesine geldi¤inde krono-metreyi durdurunuz. Ampermetreden ak›m de¤erini ( I s ), voltmetreden voltaj de¤e-rini (V s ) ve kronometreden süreyi kontrol ederek de¤erleri Çizelge 5.2’de yerleri-ne yaz›n›z.


ekil 5.38

Çark Modülünün Yerine Düz Modülün Tak›lmas›

eki l 5.39

Devrede Geçen Ak›m›n ve Süresinin Ölçülmesi

Su seviyesiZaman

t i (s) Su seviyesiZaman

t s (s)

25cm3 10cm3

V i (volt) Ii (amper)0

V s (volt) Is (amper)

Çizelge 5.2Hidrojenden Elektrik Enerjisi Üretiminde Ak›m, Voltaj ve Zaman De¤erleri



Böylelikle deneyi tamamlam› oldunuz. Devreyi tekrar ekil 5.9’daki ilk duru-muna geri getiriniz.

Tanklarda su oldu¤unu unutmay›n›z.Devreyi ekil 5.9’daki durumuna getirmek için aa¤›daki ilemleri yap›n›z. Güç

kayna¤›, voltmetre, ampermetreyi açma kapama dü¤melerinden kapat›n›z ve güçkayna¤›n›n fiini çekiniz. Voltmetrenin, ampermetrenin kablolar›n› devreden ç›kar-t›n›z ve devreyi ekil 5.40’taki duruma getiriniz. Devrede içi su dolu iki tank, tank-lara tak›l› köeli modül ve PEM su elektroliz modülü bulunmaktad›r. Su tanklar› ilesu elektroliz cihaz›n›n hortumlarla birbirine ba¤l› oldu¤una dikkat ediniz.

ekil 5.40’taki köe modülleri de sökünüz, su tanklar›n› ve su elektroliz cihaz›-n› iki elle tutarak ekil 5.41’de görüldü¤ü gibi tanklar içindeki sular› boalt›n›z.


D ‹ K K A T

eki l 5.40

PEM Su Cihaz› ve Su Dolu Tanklar

eki l 5.41

Su Tanklar›ndaki Suyun Boalt›lmas›



PEM su elektroliz cihaz› ve PEM yak›t hücresine ekil 5.42’de görüldü¤ü gibihortumlar› tak›n›z. Deney devresinden ç›kan parçalar› ekil 5.9’daki durumunagetiriniz.

Deneyi tamamlad›ktan sonra su elektroliz ve yak›t hücresi cihazlar›na ekil 5.42’deki gibihortumlar› takarak b›rak›n›z.

DENEY SONUÇLARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹Devredeki PEM su elektroliz cihaz›n›n görevi nedir?............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Devredeki PEM yak›t hücresinin görevi nedir?............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Çizelge 5.1’deki de¤erleri kullanarak PEM su elektroliz cihaz›n›n kulland›¤› enerjiyi hesaplay›n›z.

(E PEM su elektroliz hücresi =I s .V s .t s )............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Çizelge 5.2’deki de¤erleri kullanarak hidrojen yak›t hücresinin üretti¤i enerjiyi he-saplay›n›z.

(E PEM yak›t hücresi =I i .V i .t s ) ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................


eki l 5.42

PEM Su Elektroliz Cihaz›na ve

Hidrojen Yak›t Hücresine Hortumlar›n Tak›lmas›

D ‹ K K A T



Son iki soruda hesaplad›¤›n›z de¤erleri kullanarak yak›t hücresinin verimini hesap-lay›n›z.

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI ?Bu deneyde elde eti¤iniz bilgilerden ve deney sonuçlar›ndan yararlanarak deneyinsize kazand›rd›klar› hakk›ndaki düüncelerinizi aa¤›daki bolu¤a yaz›n›z.............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

( (verim) = Sistemden alınan enerji

Sisteme verileη

nn enerji

( = PEM Yakıt hücresi

PEM Su elektroliη

E

E zz hücresi

)





Enerji ihtiyac›m›z gün geçtikçe artmaktad›r. Dünya ener-

ji ihtiyac›n›n yakla›k %80’i fosil yak›tlardan elde edil-mektedir. Bu fosil yak›tlar›n tükenmesi, enerjide bakaülkelere ba¤›ml›l›k ve çevre kirlili¤inin artmas› gibiproblemleri ortaya ç›kartmaktad›r.Günümüzde çevre kirlili¤i tehlikeli boyutlara ulam›-t›r. ‹klim de¤iikli¤i, küresel ›s›nma sular›n kirlenmesigibi.Enerji ihtiyac›n› kar›larken baka ülkelere ba¤›ml›l›ktankurtulabilmek, çevre temizli¤ini göz önünde bulundur-mak gibi hassasiyetlere dikkat etmek gerekmektedir. Bunedenlerle enerji ihtiyac› öz kaynaklar›m›z› ve temiz

enerji kaynaklar›m›z› kullanma zorunlulu¤u vard›r.Temiz enerji kaynaklar› güne enerjisi, rüzgâr enerjisi,jeotermal enerji, gelgit enerjisi ve son zamanlarda bü-

yük gelime gösteren hidrojen enerjisidir.Hidrojen do¤ada bol bulunan ve elementlerin s›ralan-d›¤› periyodik cetvelde birinci s›rada yer al›r. Hidrojenserbest atom olarak bulunmaz di¤er elementlerle bile-ik yapar. Bu bileiklerden en bilineni sudur. Saf su ikihidrojen (H 2) ve bir oksijen (O) atomundan oluur. Hid-rojen sudan ayr›ld›ktan sonra gaz halindedir ve H 2 hid-rojen gaz› olarak isimlendirilir. Su elektrik enerjisi kul-lan›larak elektroliz edilebilir. Suyun elektroliz edilme-siyle H2 ve O 2 gazlar› elde edilir.Hidrojen gaz› oksijen gaz› ile reaksiyona girdi¤inde or-tama enerji verir.Hidrojen gaz›n›n bir yak›t hücresinde oksijen gaz› ilereaksiyona girmesi sa¤lan›rsa do¤rudan elektrik enerji-si elde edilir. Bu tür cihazlara yak›t hücresi diyoruz.

Kurulacak bir sistemle suyun elektroliz edilerek hidro-

jen ve oksijen gaz› elde edildi¤i noktada bir yak›t hücre-si yard›m›yla hidrojen ve oksijen gazlar› kullan›larakenerji elde edilebilir. Yak›t hücresi kullan›larak enerji el-de edilmesi hidrojen gaz›n›n elde edildikten sonra ba-ka bir noktaya ta›nma maliyetini de ortadan kald›r›r.Suyun elektrolizi için kullan›lacak enerji güne, rüzgâr

veya gel-git gibi temiz enerji kaynaklar›ndan elde edi-len enerji kullan›labilir. Hidrojen gaz› üretiminde temizenerji kaynaklar›n›n kullan›lmas› ve hidrojen gaz›ndanelektrik enerjisi elde ederken suyun ürün olarak eldeedilmesi, hidrojen enerjisini de temiz enerji kaynaklar›

s›n›f›na sokar.Dünyada yak›t hücresi kullanarak hidrojen enerjisinden

yararlanma çal›malar› h›zla artmaktad›r.Ülkemizin üç taraf› denizlerle çevrili olmas›, günelen-me oran›n›n yüksek olmas›, son günlerde rüzgâr ener-jisinden elektrik enerjisi elde etme sistemlerinin yayg›n-lamas› hidrojen enerjisinden de yararlanma olanaklar›-n› artt›rmaktad›r.

Özet




1. Aa¤›dakilerden hangisinde hidrojen gaz› do¤rutan›mlanm›t›r?

a. Hafif, kokusuz ve bol miktarda bulunur.b. Renkli kokulu ve bol miktarda bulunur.c. A¤›r, kokulu bol miktarda bulunur.d. Kokusuz, renksiz az miktarda bulunure. Kokulu renkli az miktarda bulunur.

2. Saf su elektroliz edildi¤inde aa¤›daki ürünlerdenhangileri elde edilir?

a. Su buhar›b. Sodyum ve klorür molekülleric. Hidrojen ve karbondioksit gazlar›d. Hidrojen ve florür gazlar›e. Hidrojen ve oksijen gazlar›

3. Aa¤›dakilerden hangisi temiz enerji kaynaklar›n-dand›r?

a. Fosil yak›tlardan elde edilen enerjib. Hidrojen enerjisic. Nükleer enerjid. Kömürden elde edilen enerjie. Petrol enerjisi

4. Suyun elektrolizinden elde edilen moleküller aa¤›-dakilerden hangisidir?

a. O2 ve N2b. N2 ve F2c. H2 ve O 2d. Cl2 ve C2e. CO3

5.I. PEM yak›t hücresi hidrojeni yakarak enerji üretirII. PEM yak›t hücresi oksijeni yakarak enerji üretir

III. PEM yak›t hücresinde hidrojen ve oksijen birleereksu ç›kar. Yukar›daki ifadelerden hangisi/hangileri do¤rudur?

a. Ib. II ve IIIc. I; II ve IIId. I ve IIIe. II

6. Hidrojen ve oksijen gazlar› reaksiyona girdi¤indeürün olarak aa¤›dakilerden hangileri elde edilir?

a. Su ve azotb. H2 gaz› ve suc. O gaz› ve ›s›d. H2 ve Se. Elektrik ve su

7. Hidrojen hangi alanlarda kullan›l›r?a. Termik santrallerdeb. Kimya endüstrisindec. Hidroelektrik santrallerded. Rüzgâr enerjisi elde etmedee. Jeotermal santrallerde

8. Hidrojen enerjisinden do¤rudan elektrik enerjisi el-de etmede hangi yöntemler kullan›l›r?

a. Yak›t hücreleri kullanarakb. Fosil yak›tlar› yakarakc. Jeotermal kaynaklardand. Su elektroliz cihaz› kullanarake. Enerji elde edilmez

9.Hidrojen yak›t hücresinin görevi aa¤›dakilerdenhangisidir?a. Fosil yak›t kullanarak enerji elde etmek.b. Suyu ayr›t›rarak H2 ve O2 gaz› elde etmek.c. H2 ve O 2 gazlar› hücrede birleerek elektrik

enerjisini meydana getirmek.d. Suyu kullanarak enerji elde etmeke. H2 ve S gazlar› hücrede birleerek elektrik ener-

jisini meydana getirmek.

10.Hidrojen enerjisinden do¤rudan elektrik enerjisi na-

s›l elde edilir?a. H2 ve O elektroliz hücresinde birlemesiyleb. H2 ve S yak›t hücresinde birlemesiylec. H2 ve F yak›t hücresinde birlemesiyled. H2 ve O2 yak›t hücresinde birlemesiylee. H2 ve O elektroliz hücresinde ayr›lmas›yla





1. a Yan›t›n›z yanl› ise “Teorik Bilgi” bal›kl› konu- yu yeniden gözden geçiriniz.

2. e Yan›t›n›z yanl› ise “Teorik Bilgi” bal›kl› konu- yu yeniden gözden geçiriniz.

3. b Yan›t›n›z yanl› ise “Teorik Bilgi” bal›kl› konu- yu yeniden gözden geçiriniz.

4. c Yan›t›n›z yanl› ise “Teorik Bilgi” bal›kl› konu- yu yeniden gözden geçiriniz.

5. d Yan›t›n›z yanl› ise “Teorik Bilgi” bal›kl› konu- yu yeniden gözden geçiriniz.

6. e Yan›t›n›z yanl› ise “Teorik Bilgi” bal›kl› konu- yu yeniden gözden geçiriniz.

7. b Yan›t›n›z yanl› ise “Teorik Bilgi” bal›kl› konu- yu yeniden gözden geçiriniz.

8. a Yan›t›n›z yanl› ise “Teorik Bilgi” bal›kl› konu- yu yeniden gözden geçiriniz.

9. c Yan›t›n›z yanl› ise “Teorik Bilgi” bal›kl› konu- yu yeniden gözden geçiriniz.

10. d Yan›t›n›z yanl› ise “Teorik Bilgi” bal›kl› konu- yu yeniden gözden geçiriniz.

S›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1Su molekülü 2 hidrojen bir oksijen atomundan oluur.Su elektroliz edildi¤inde 2 hidrojen ve bir oksijene ay-r››r. Bu nedenle hidrojen gaz›n›n hacmi oksijen gaz›-n›n hacminden iki kat daha büyüktür.

Frano, B..Althusser, (2005). PEM Fuel Cells: New York. Amerika Birleik Devletleri

ahin M. (2006). Hidrojen Enerjisi Teknolojileri: An-kara, An›l reklam ve Matbaac›l›k Ltd.ti.




Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Güne pillerini tan›mlayabilecek,Güne enerjisinin elektrik enerjisine dönüümünü aç›klayabilecek,

Aç›k devre voltaj›n› tan›mlayabilecek,K›sa devre ak›m›n› tan›mlayabilecek,Seri ve paralel ba¤lant›lar› aç›klayabilecekbilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz.

‹çindekiler

• Güne I›nlar›• Eletromanyetik Dalga• Güne Pilleri

• Aç›k Devre Voltaj›• K›sa Devre Ak›m›

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

Atölye Çal›mas›-I Seri ve ParalelBa¤l› Güne Pilleri



KURULMASI• DENEY SONUÇLAR‹N‹N





G‹R‹ Atein kefinden sonra insano¤lunun günlük hayat›na enerji kavram› girmitir. ‹lkzamanlarda sadece de¤ien damak tad› için enerji kullanan insano¤lu, 16.yüzy›l›nbalar›nda kömürün, 19. yüzy›l›n ikinci yar›s›nda petrolün ve 20. yüzy›l›n balar›n-da da do¤algaz›n kefi ile daha çok enerji tüketmeye balam›t›r. Bu üç fosil kö-kenli enerji kaynaklar›n›n kullan›m›n›n artmas› küresel ›s›nmay› beraberinde getir-mitir. 1974-1975 y›llar›nda dünyada ilk büyük petrol krizinin bagöstermesi, özel-likle büyük endüstri ülkelerini baka enerji kaynaklar›na yöneltmitir. Bunlar›n ba-›nda güne, rüzgar, biyokütle, biyogaz, hidrojen gibi temiz enerji kaynaklar› gel-mektedir.

Dünyada kullan›lan enerji türlerinden nükleer, jeotermal ve gel-git d››nda ka-lan hangi tür enerji olursa olsun hepsinin özünde güne enerjisinin oldu¤u görü-lür. Yeryüzüne Güne’ten bir y›lda gelen enerji, Dünya’da bulunan ve yenileneme-

yen fosil (kömür, petrol, do¤algaz) ve uranyum rezervlerinin sa¤layaca¤› toplamenerjiden fazlad›r. Burada belki hayal gücünüz biraz zorlanm› olabilir. Güne’ten

yeryüzüne gelen enerjinin büyüklü¤ü baka türlü de ifade edilebilir. öyle ki; Gü-ne’ten yeryüzüne iki saat içinde gelen enerji, dünyada bir y›lda kullan›lan enerji-den daha fazlad›r. Etkisini bu ekilde, dolayl› veya dolays›z hissettiren Güne,enerjisini nereden bulmaktad›r, bir baka deyile, enerjisini nas›l üretebilmektedir?Güne hakk›nda baz› bilgiler vererek soruyu cevaplamaya çal›al›m.

Dünya’m›zdan ortalama 150 milyon km (kilometre) uzakl›kta bulunan Güne’in

çap›, Dünya çap›n›n 109 kat›, kütlesi Dünya’n›n kütlesinin 330000 kat›d›r. Güne’inmerkezindeki yo¤unlu¤u 1,6x10 5 kg/m3 (=160 kg/dm 3), ortalama yo¤unlu¤u da1,4x103 kg/m3’tür. Merkezindeki s›cakl›k 15,7 milyon °C, yüzey s›cakl›¤› ise 5500°C’d›r. Güne’in kütlesel olarak 3/4’ü hidrojen, kalan›n›n ço¤u da helyumdur. Gü-ne’in enerjisi, nükleer füzyonla dört hidrojen çekirde¤inin kaynaarak helyum çe-kirde¤ine dönüümü sonucu aç›¤a ç›kan enerjiden olumaktad›r. Güne’in, Dün-

ya’m›z dahil, uzay›n dört bir yan›na da¤›lan enerjisi için kulland›¤› hidrojen mikta-r› saniyede 620 milyon tondur.

Bu ünitede; güne pillerinin çal›ma ilkelerinden bahsedilerek bilgilendirilecek ve güne pillerinin seri ve paralel ba¤lanmalar›yla oluan sistemin, hem aç›k dev-re voltaj› ve hem de k›sa devre ak›m› de¤erlerini ölçerek ba¤lant› biçimlerinin et-

kileri kapsam›nda deney yapacaks›n›z.

Seri ve Paralel Ba¤l›Güne Pilleri



Güne pilleri ile bu pillerin paralel ve seri ba¤lanarak meydana getirilen günepanellerinin çal›mas› ve yüksek güçte elektrik enerjisi üretimi hususlar›nda ayr›n-t›l› bilgiyi bu program kapsam›nda yaz›lm› “Elektrik Enerjisi Üretimi” kitab›n›n 6.

Ünitesinde bulabilirsiniz.GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹Günlük yaam›m›z›n hemen hemen her an›nda yer alan ve yararland›¤›m›z elek-trik enerjisinin, dikkatli olunmad›¤› durumda ne kadar tehlikeli olabilece¤i husus-lar› vurgulanmaktad›r. Deneyleri yaparken hep dikkatli olman›z gerekti¤i söylen-mektedir. Burada da söylenecektir. Çünkü; fark›nda olmadan, deney yapmak için

verilen cihazlar› oyun oynanacak cihazlar gibi de¤erlendirebilirsiniz. Devredeelektrik enerjisinin, az veya çok, varken size verebilecek zarar›n› tahmin edemez-siniz. ‹te bu yüzden aa¤›da vurgulanmaya çal››lm› hususlara uyman›z isten-mektedir.

• Hereyden önce elektrik ile ilgili deney yapt›¤›n›z› unutmay›n›z, dikkatliolunuz ve aceleci davranmay›n›z.• Deney arkadalar›n›zla uyum içerisinde çal››n›z ve deneyleri özverili yap›n›z.• Deney devresi tamamen kurulup yetkili ö¤retim eleman›na göstermeden

devreye elektrik ba¤lant›s› yapmay›n›z.• Eletrik ba¤lant›lar› tamamen yal›t›lm› olmayabilece¤inden hiçbir aç›k tele

ve ba¤lant›ya dokunmay›n›z.• Yal›t›m malzemeleri eskimi, y›pranm› ve özelli¤ini kaybetmi olabilir. Bu

durumu hemen ilgiliye haber veriniz.• Bir ar›za durumunda sak›n müdahale etmeye kalkmay›n›z ve ilgiliye haber

veriniz.

• Prizlerden fileri ç›karmak için kablolar›ndan tutup ç›karmay› denemeyiniz.Filerinden tutarak ç›kar›n›z.• Gereksiz yere elektrik enerjisi tüketmeyiniz.• Laboratuvar ile ilgili güvenlik panosunu mutlaka okuyunuz.• Size verilen araç ve gereçleri özenli kullan›n›z.• Di¤er masalarda deney yapan arkadalar›n›z› tedirgin edici ve onlar›n dik-

katini da¤›t›c› tav›r ve davran›lardan kaç›n›n›z.• Deneyinizi tamamlad›ktan sonra, cihazlar› teslim ald›¤›n›z gibi sizden sonra

kullanacak olanlara düzenli b›rak›n›z.

TEOR‹K B‹LG‹Güne pilleri güne enerjisini do¤rudan do¤ruya elektrik enerjisine dönütüren ya-p›ya sahip ayg›tlard›r. Elektrik enerjisine dönüüm pilin uçlar› aras›nda bir potan-siyel fark› oluumu ve bunun sonucu olarak da, uçlar›n›n birbirlerine ba¤lanmas›y-la devreden ak›m geçmesi eklinde gerçekleir. Do¤al olarak, Güne’ten yararlan-mak ve ifade edilenlerin gerçekleebilmesi için güne enerjisinin olmas› gerekir.Bu da ancak gündüzleri olabilir demektir.

Güne’ten enerjinin bize ta›nmas› nas›l olmaktad›r? Asl›nda, ‘evrenin dört bir yan›na iletilmesi nas›l olmaktad›r?’ diye sormak gerekir. Bu sorulara verilecek enk›sa ve uygun cevap ‘››k ile olmaktad›r’ olacakt›r. Bu cevap tam olmamakla bera-ber bir ölçüde do¤rudur. Do¤ru cevap ‘elektromanyetik dalgalarla olmaktad›r’ ek-linde olmal›yd›. Eksik olarak kabul etti¤imiz cevapta geçen ‘››k’ da elektromanye-

tik dalgad›r. Ancak; Güne’ten ç›kan elektromanyetik dalgalar›n tamam› ››k de¤il-dir. I›k tan›m› gere¤i gözlerimizin alg›layabildi¤i elektromanyetik dalgalard›r. I›k,




elektromanyetik dalgalar›n görünür bölgesini oluturur. Bu bölge ve d››nda kalank›s›m genellikle ››n olarak (x-››n› ve ultraviole ››n› gibi) veya ››n›n sahip oldu-¤u dalgaboylar›na uygun isimlerden esinlenerek (mikro dalga ve radyo dalgalar›

gibi) adland›r›lm››r.Elektromanyetik dalgalar hem dalga özelli¤i ve hem de parçac›k (tanecik veya yayg›n olarak foton denmektedir) özelli¤i gösterirler. Sahip olduklar› dalgaboylar›-na göre enerjileri vard›r. Enerjileri, dalgaboylar› büyük olanlar›n küçük, dalgaboy-lar› küçük olanlar›n büyüktür. Örnek olarak, ››k ile ultraviole (morötesi) ››n› kar-›lat›ral›m. Ultraviole ››n›n›n dalgaboyu ››¤›n dalgaboyundan küçüktür. Bu du-rumda ultraviole ››n›n›n enerjisi ››¤›n enerjisinden büyük olacakt›r.

Elektromanyetik dalgan›n enerjisi dalgaboyu ile yukar›da k›smen de olsa iliki-lendirildi. Say›sal örnek vermek gerekirse; ››k olarak tan›mlad›¤›m›z elektroman-

yetik dalgalar›n dalgaboylar› 4x10-7 ile 7x10-7 metre aral›¤›ndad›r, bütün renklerbu bölgededir. Güne’ten gelen elektromanyetik dalgalar›n yo¤un oldu¤u bölge

2x10-7

ile 20x10-7

metre aras›d›r. Bu duruma enerji aç›s›ndan bak›ld›¤›nda; Gü-ne’ten gelen enerjinin önemli bir k›sm›, belirtilen aral›ktaki dalgaboylar›na sahipelektromanyetik dalgalarla ta›nmaktad›r. Biraz daha anla›l›r ifadeyle, Güne’tengelen enerjinin %90’›ndan fazlas› sözünü etti¤imiz dalgaboylar›ndaki ››nlarla ger-çeklemektedir.

Bu noktada akl›m›za önemli bir soru gelmektedir. Elektromanyetik dalga mad- delerle nas›l etkilemektedir? Sizlerin de gözlemledi¤i olaylar› aç›klayarak soruyacevab› bulmaya çal›al›m.

Bir madde üzerine gelen ››n:• yans›yabilir; ayna ve metal yüzeylerde oldu¤u gibi,• k›r›lmaya u¤rayarak geçebilir; camdan geçmesi ve ya¤murlu havalarda su

zerrecikleri taraf›ndan k›r›larak gök kua¤›n›n görülmesi gibi,• so¤urulabilir; Güne alt›nda kalan cisimlerin ›s›nmas› gibiolmak üzere madde ile üç farkl› durumda etkileir. Burada belirtmek gerekir ki; buetkileimler ››n›n dalgaboylar›na önemli ölçüde ba¤l› oldu¤u kadar maddeye deba¤l›d›r. Örne¤in; bir maddenin ››nla etkilemesinde sözü edilen üç olaydan biri-si görünür bölge ››nlar› ile oluyorsa, di¤er olaylar da bu bölgenin d››nda kalan››nlarla olabilir.

Amac›m›z güne pilleri ile elektrik enerjisi üretmek oldu¤una göre; kullanaca-¤›m›z maddenin veya malzemenin mümkün oldu¤u kadar güne ››nlar›n› so¤ur-mas›n› ve so¤urulan ››n›n elektrik ak›m› meydana getirmesini isteriz. Güne piliolarak kullan›lan ayg›tlar, ››n alt›nda ba¤lant› uçlar› aras›nda potansiyel fark da

oluturduklar›ndan, fotovoltaik pil olarak da adland›r›l›rlar.

Fotovoltaik güne pilleri hakk›ndaki bilgilere arama motorlar›nda ‘güne pili’ yazarak ulaabilirsiniz.

Güne pili yap›m›nda yayg›n olarak kullan›lan malzemeler silisyumdan yap›l-m›lard›r. Tercihen polikristal yap›da olanlar kullan›l›r. Bu yap›lar›n kullan›m süre-leri en az yirmi sene olarak öngörülmektedir. Güne pillerinin verimlili¤i, havan›nbulutlu veya sisli olmas›, da¤ veya binalar ile gölgelenmesi, ››¤›n yaz k› geli du-rumlar› ve panellerin yerleim konumlar›na göre de¤imektedir. Ayr›ca; güne pil-lerinin % 10-20 verimlilikle çal›t›klar› gözönüne al›n›rsa co¤rafik bölgenin önemi

de ortaya ç›kmaktad›r.

1416. Ünite - Seri ve Paralel Ba¤l› Güne Pilleri

‹ N T E R N E T



Deneyde kullanaca¤›n›z güne pilleri polikristal silisyumdan yap›lm›t›r. Piller,Güne’i temsil eden bir lamba ile ayd›nlat›lacakt›r. Güne pili modülü üzerindegördü¤ünüz ‘+’ ve ‘-’ iaretleri pilin çal›t›r›lmas› durumundaki polaritesini göster-

mektedir. Güne pilleri dc ak›m ve dc voltaj üretirler. I›n kayna¤› ile pil aras›nabir engelin girmesiyle, devre ç›k›lar›nda ölçtü¤ünüz de¤erlerin de¤iimini de göz-lemleyebilirsiniz.

Güne pilleri seri ve paralel ba¤lanarak önce güne panellerini ve bunlar dakendi aralar›nda uygun ba¤lanma biçimleriyle geni yüzeyler elde edilerek yüksekgüç üreten elektrik santrallerini olutururlar. ekil 6.1’de Ukrayna’da, Okhotnyko-

vo Solar Park’ta 80 MW’l›k bir güne pili (fotovoltaik) güç santrali görülmektedir.

Seri Ba¤lamaGüne pillerinin seri olarak ba¤lanmas›, pillerdeki seri ba¤lanma ile ayn›d›r. Yani;

yanyana konulan pillerin birinin “-” ucunu di¤erinin “+” ucuna ba¤layarak sonun-

da ilk batakinin + ucundan ve en sondakinin de - ucundan al›nan ç›k›larla dev-reye potansiyel fark uygulamakt›r. Bu tür ba¤laman›n amac› devreye uygulananpotansiyel fark›n artmas›n› sa¤lamakt›r. Çok say›da güne pillerinin bu ekildeba¤lanmas› oldukça yüksek gerilim elde etme imkan› sa¤lar. Bu da yüksek güç de-mektir. Anlam›; devrede hem yüksek potansiyelin oluturuldu¤u ve hem de yük-sek ak›m›n olabilece¤idir.

Paralel Ba¤lamaGüne pillerinin bu tür ba¤lanmas›, pillerin “+” uçlar›n›n kendi aralar›nda ve “-”uçlar›n›n da kendi aralar›nda ba¤lanmas›yla gerçekleir. Bu ekilde ba¤lanacak pil-lerin uçlar› (terminalleri) aras›ndaki potansiyel farklar›n ve dirençlerinin hemen

hemen ayn› olmas› istenir. Çok say›da güne pillerinin bu ekilde ba¤lanmas›, dev-rede gücün artmas›na katk› sa¤lar. Bu ba¤lanma biçiminin en önemli avantaj› pil-lerden bir veya birkaç tanesinin ba¤lant› kablolar›n›n kopmas› ile devre d›› kalma-s› yahut ie yaramaz olmas› durumlar›nda bile devreyi en son bir tanesinin besle-

yebilir olmas›d›r.

DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLERBu deneyde kullanaca¤›n›z araç ve gereçlerin listesi aa¤›da verimitir. Aç›klay›c›

ve tan›t›c› olmas› aç›s›ndan numaraland›r›lm›lar ve ekil 6.2’de gösterilmilerdir.Deneyinize balamadan ve tamamlad›ktan sonra araç ve gereçleri listeye göre tes-lim al›p ve teslim etmelisiniz.

1. Mavi ve k›rm›z› ba¤lant› kablolar›........................................................ 2 adet2. Multimetre.............................................................................................. 1 adet


eki l 6.1

Bir FotovoltaikGüç Santrali



3. Güne pili............................................................................................... 2 adet4. Halojen ››k kayna¤›.............................................................................. 1 adet5. Düz modül............................................................................................. 3 adet

6. T-eklinde modül................................................................................... 4 adet7. Köe modül............................................................................................ 2 adet8. ‹ki yuval› modül.....................................................................................1 adet9. Destek çubuk ve ayaklar›......................................................................3 parça

DENEY DÜZENE⁄‹N‹N KURULMASIBu deneyde kullanaca¤›n›z modüller, daha önce kulland›klar›n›zdan büyüklükle-ri d››nda bir fark yoktur. Kuraca¤›n›z devrenin amac›na uygun olarak modülleribirletirip güne pilli devre yapacaks›n›z. Bu devrelerin d›ar›dan her hengi birelektrik devresi ile beslenmesine gerek yoktur. Ancak; Güne’i temsil eden bir››k kayna¤›na ihtiyaç vard›r. Bunun için 1000 watt gücünde bir ››k kayna¤› kul-lan›lacakt›r.

Deneyin amac›na uygun olarak;• Bir adet güne pili olan, (Deney I)

• ‹ki güne pilinin seri ba¤land›¤› (Deney II)• ‹ki güne pilinin paralel ba¤land›¤› (Deney III)

üç farkl› devre kurup üç deney yapacaks›n›z. imdi ad›m-ad›m devrelerin kurul-mas›na geçelim. Deney devresini kurmaya ilk olarak devre tamamlay›c› modülleribirletirmekle balayal›m. ekil 6.3’ te iki adet düz devre tamamlama modülününbirbirlerine ba¤lanmas› gösterilmitir. Öncelikle bu modüller devrede süreklilikoluturacak ekilde üstünde belirtilen çizgilere uygun olarak kar› kar›ya getirilir(ekil 6.3a). Daha sonra iki düz modülün girinti ve ç›k›nt›lar› birbirlerini kar›laya-cak ekilde birisi yukar›da di¤eri aa¤›da tutulur (ekil 6.3b), bu noktalardan bir-birlerine yavaça geçirilir ve ek ayn› seviyeye getirilir (ekil 6.3c). Böylece her ikimodülün beyaz çizgileri birbirlerini tamamlam› olur (ekil 6.3d).


eki l 6.2

4 2

6

8

7

5

3

1

9




Lambay› destekleyecek olan ayaklar› ekil 6.4’te oldu¤u gibi bir araya getiriniz ve pimleri kar›lar›ndaki yuvalara sokunuz. Düz zeminde bunlar›n birbirlerine gö-re oynamamalar›n› sa¤layacak ekilde sabitlemeye çal››n›z.

Lamba destek ayaklar›na destek çubu¤unu ekil 6.5a’da görüldü¤ü gibi sabitle-dikten sonra, lamban›n arkas›nda bulunan yuvan›n destek çubu¤u üzerine yerle-

mesini ve lamban›n oynamayacak ekilde vidadan s›k›lmas›n› sa¤lay›n›z (ekil6.5b). Güne pillerinin lambadan uygun miktarda ››n alabilmesi için ekil 6.5c’degösterildi¤i gibi arkas›nda bulunan mekanizmadan, lamban›n mümkün oldu¤u ka-dar aa¤› bakmas›n› sa¤lay›n›z.


(a) (b)

(c) (d)

ekil 6.3

Devre Modüllerinin Birbirlerine

Ba¤lanmas›

eki l 6.4

Lamba Destek Ayaklar›n›n Birbirlerine Ba¤lanmas›

(a) (b) (c)

eki l 6.5

Destek Çubu¤u ve Lamban›n Tak›lmas›



Bu ünite kapsam›nda yapaca¤›n›z deneylerde güne pili veya pillerinin çeitliba¤lanma biçimlerindeki ilevlerini k›sa devre ak›m›n› (ekil 6.7’deki devrede iki

yuval› modüle ampermetrenin ba¤lana-

rak ››k alt›nda güne pilinin oluturdu¤u ak›md›r) ve aç›k devre voltaj›n› (ekil 6.7’deki devrede iki yuval› modü- le voltmetrenin ba¤lanarak ››k alt›nda güne pilinin oluturdu¤u voltajd›r) öl-çerek belirleyeceksiniz. Bu ölçümleriçin hem voltmetre (dc) ve hem de am-permetre (dc) olabilen bir multimetrekullanacaks›n›z (ekil 6.6). Multimetre-nin kullan›m› ve ayarlar› ile ilgili ayr›n-t›l› bilgiyi 3. Ünitede bulabilirsiniz.

Deney Iekil 6.7’de görüldü¤ü güne pillerinden bir tanesini kullanarak devreyi kurunuz.Güne pilinin lamban›n tam alt›nda olacak ekilde devreyi ta›y›n›z. ekilde göste-rilmi olmas›na ra¤men, bu aamada voltmetre olarak kullan›lan multimetreyi ta›-ma ileminden sonra da devreye ba¤layabilirsiniz. Multimetre olmasa da devre ku-rulmu olmaktad›r. Ancak; önemli bir durum söz konusudur. Bu durum, devrede

yer alan iki yuval› modüle güne pili ile çal›t›r›lmak istenen cihaz›n ba¤lanabile-cek olmas›d›r. Bir baka ifadeyle, iki yuval› modül güne pili veya pillerinin ç›k›terminalleridir.

Deneyin Yap›l››Devreyi kurduktan sonra görevli elemana bildirerek bir sonraki aama için izin al›-n›z. Lamba kapal› durumda iken voltmetreden voltaj de¤erini okuyunuz ve Çizel-ge 1’e kaydediniz.

ekil 6.7’deki devrede lamba yanm›yor olmas›na ra¤men voltmetreden okunan voltaj neyiiaret etmektedir?


eki l 6.6

Multimetrenina) Ampermetre,b) VoltmetreOlarakAyarlanmas›

SIRA S‹ZDE

1

eki l 6.7

Bir Güne Pilli Devrenin Kurulmas› ve Voltmetrenin Ba¤lanmas›



Deney düzene¤inde hiçbir de¤iiklik yapmadan lambay› aç›n›z (ekil 6.8) ve voltmetreden okudu¤unuz de¤eri Çizelge 1’deki ilgili kutuya yaz›n›z. Voltmet-reden okumu oldu¤unuz bu de¤er, Güne pilinin uçlar› aras›ndaki aç›k devre

voltaj›d›r.

Lambay› ve multimetreyi kapat›n›z. ‹ki yuval› modülden fileri ç›kart›n›z. Volt-metrenin ‘V-Ω ’ yuvas›na tak›l› olan fii ç›kar›p, ‘mA’ yuvas›na tak›n›z. Voltmetreolarak kullanm› oldu¤unuz multimetre miliamper bölgesinde ak›m ölçebilen birampermetreye dönütürülmütür. Ampermetreye ba¤l› kablolar›n filerini iki yuva-l› modüle tak›n›z ve multimetreyi aç›n›z (ekil 6.9).

Devreden bir miktar ak›m›n geçti¤ini göreceksiniz. Bu ak›m de¤erini ilgili çizel-geye kaydediniz. Lambay› tekrar aç›n›z ( ekil 6.10). Ak›m de¤erinin yükselmi ol-du¤una dikkat ediniz. Bu ak›m güne pilinin ayd›nlatma alt›nda k›sa devre ak›mde¤eridir. Bu de¤eri de Çizelge 1’deki uygun yere yaz›n›z.

Lamba yanmad›¤› halde ekil 6.9’daki devreden ak›m geçmektedir. Sizce sebebi ne ola-

bilir?


ekil 6.8

Ayd›nlatma Alt›nda Güne Pilinin Aç›k Devre Voltaj›

eki l 6.9

K›sa Devre Ak›m› Ölçme Devresi

SIRA S‹ZDE

2



Deney I ile ilgili ilemleriniz tamamlanm›t›r. Lambay› ve multimetreyi kapat›-n›z. ‹ki yuval› modülden ve multimetreden fileri ç›kart›n›z.

Deney IIBu deneyde size verilmi olan iki adet güne pilini kullanacaks›n›z. Bu k›s›mda gü-ne pillerini seri olarak ba¤layacaks›n›z. ekil 6.11’de gösterilen devreyi, multimet-reyi de voltmetre olarak ayarlay›p kurunuz.

Deneyin Yap›l››Lamban›n kapal› durumunda aç›k devre voltaj›n› ölçerek Çizelge 2’deki ilgili yere

yaz›n›z. Lambay› açarak güne pillerinin ayd›nlanmalar›n› sa¤lay›n›z (ekil 6.12).Pillerin eit ayd›nlanmalar› için biraz çaba sarfedebilirsiniz. Voltmetreden okumuoldu¤unuz bu de¤er seri olarak ba¤lanm› iki pilin ç›k› terminalleri aras›ndaki po-tansiyel farkt›r. Bu de¤eri de Çizelge 2’deki ilgili kutuya kaydediniz.


eki l 6.10

I›k Alt›nda Güne Pilinin Oluturdu¤u K›sa Devre Ak›m›

eki l 6.11

Seri Ba¤l› Güne Pillerinin Terminal Voltaj Ölçümü



Lambay› kapat›p, multimetreyi ampermetre olarak ayarlay›n›z. ekil 6.13’tekigibi lambay› yakmadan ak›m› ölçünüz. De¤erini Çizelge 6.2’deki yerine yaz›n›z.

Lambay› yakt›ktan sonra devreden geçen ak›m›n yükseldi¤ine dikkat ediniz

(ekil 6.14). Bu ak›m seri olarak ba¤lanm› olan iki güne pilinin k›sa devre ak›m›-d›r. Bu de¤eri ampermetreden okuyup Çizelge 6.2’deki yerine yaz›n›z. Böylece buk›sm› da tamamlam› olmaktas›n›z.

Lambay› ve multimetreyi kapat›n›z, kablolar› ç›kar›n›z.


eki l 6.12

Seri Ba¤l› ‹ki Güne Pilinin

Ayd›nlanma Durumunda Aç›k Devre Voltaj›

eki l 6.13

Seri Ba¤l› Pillerin K›sa Devre Ak›m›n›n Ölçülmesi



Deney IIIBu k›s›mda iki güne pilini parallel olarak ba¤lay›p, multimetreyi voltmetre olarakayarlad›ktan sonra ekil 6.15’te gördü¤ünüz devreyi kurunuz.

Deneyin Yap›l››Lamba kapal› durumda iken devrenin terminalleri aras›nda ölçtü¤ünüz voltaj de-¤erini okuyup Çizelge 6.3’teki yerine kaydediniz.

Lambay› yak›n›z ve aç›k devre voltaj›n›n de¤imesini gözlemleyiniz. Okudu¤u-nuz bu voltaj de¤eri paralel olarak ba¤lanm› güne pillerinin aç›k devre voltaj›d›r(ekil 6.16). Çizelge 6.3’teki yerine kaydediniz. Lambay› ve multimetreyi kapat›n›z.


ekil 6.14

I›k Alt›nda Seri Ba¤l› Güne Pillerinin K›sa Devre Ak›m›

ekil 6.15

Paralel Ba¤l› Güne Pillerinin Aç›k Devre Voltaj› Ölçümü



Multimetreyi ampermetre olarak ayarlay›n›z ve aç›n›z. Lamban›n ››¤›n› yakma-dan önce devreden geçen ak›m› ampermetre ile tespit ediniz (ekil 6.17). Okudu-¤unuz de¤eri Çizelge 6.3’teki ilgili yere yaz›n›z.

Lambay› aç›n›z ve devreden geçen ak›mdaki de¤iikli¤e dikkat ediniz (ekil

6.18). Ak›m›n bu de¤eri paralel olarak ba¤lanm› iki güne pilinin ayd›nlat›lm› du-rumda iken devre terminalleri aras›ndaki k›sa devre ak›m›d›r. Okudu¤unuz bu de-¤eri Çizelge 6.3’teki ilgili yerine yaz›n›z. Deneyiniz tamamlanm›t›r.


ekil 6.16

Paralel Ba¤l› Güne Pillerinin Aç›k

Devre Voltaj›

eki l 6.17

Lamban›n Kapal› Durumunda K›sa Devre Ak›m›



Lambay› ve multimetreyi kapat›n›z. Kablolar› ç›kar›n›z. Devre elemanlar›n› dik-katli bir ekilde birbirlerinden ay›r›n›z ve düzgün bir ekilde masa üzerinde uygunbir yere toplay›n›z. Yetkili ö¤retim eleman›na haber vermeden ve izin almadanmasadan ayr›lmay›n›z.


Deney I

Deney I sonuçlar› ile ilgili düüncelerinizi aa¤›ya yaz›n›z.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Deney II

Deney II sonuçlar› ile ilgili düüncelerinizi aa¤›ya yaz›n›z.......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Güne Pili, 1 adet Laboratuvar ortam›nda I›k alt›ndaAç›k devre voltaj› (volt)K›sa devre ak›m› (amper)


ekil 6.18

I›k Alt›nda Paralel Ba¤l› Güne Pillerinin K›sa Devre Ak›m›

Çizelge 6.1Deney I Sonuçlar› De¤erleri

Güne Pili, 2 adet, seri ba¤l› Laboratuvar ortam›nda I›k alt›ndaAç›k devre voltaj› (volt)K›sa devre ak›m› (amper)

Çizelge 6.2Deney II Sonuçlar› De¤erleri



Deney III

Deney III sonuçlar› ile ilgili düüncelerinizi aa¤›ya yaz›n›z.........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI?.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................


Güne Pili, 2 adet, paralel ba¤l› Laboratuvar ortam›nda I›k alt›nda

Aç›k devre voltaj› (volt)K›sa devre ak›m› (amper)

Çizelge 6.3Deney III Sonuçlar› De¤erleri




1974-1975 y›llar› aras›nda dünyada ilk büyük petrol kri-

zinin ba göstermesi, özellikle büyük endüstri ülkeleri-ni baka enerji kaynaklar›na yönlendirmitir. Bunlar›nba›nda güne, rüzgar, biyokütle, biyogaz, hidrojen gi-bi temiz enerji kaynaklar› gelmektedir.Güne’ten elektromanyetik dalgalarla yay›l›p yer yüzü-ne gelen güne enerjisini, bu dalgalara duyarl› ve ge-len enerjiyi elektrik enerjisine dönütürebilen günepilleri yard›m› ile de¤erlendirmek ve kullanmak müm-kündür. Güne pilleri, fotovoltaik güne pili olarak daadland›r›l›r.Fotovoltaik güne pilleri yakla›k 40 y›ldan beri elektrik

üretiminde önemli bir yere sahip olmutur. Güne pil-lerinden oluan elektrik santrallerinin kurulu an›ndakimaliyeti yüksek olmas›na ra¤men, hareketli mekanikselelemanlar› olmamas› bak›m›n› kolaylat›rmakta ve ma-liyetini düürmektedir.Fotovoltaik güne pillerinin seri ve parallel ba¤lanma-s›yla daha yüksek güç elde etme imkan› do¤ar. Bu ba-k›mdan, güne pillerinden yüksek güç elde etmek için

yahut yüksek güç santralleri kurmak için, bu pillerin se-ri ve paralel ba¤lant›lar›yla güne panelleri yap›l›r ve bupaneller de kendi aralar›nda paralel ve seri ba¤lanarakçok geni güne paneli alanlar› kurulur.Bu ünitede; bir güne pilinin lamba ile ayd›nlat›ld›¤› velaboratuvar ayd›nl›¤›nda k›sa devre ak›m› ile aç›k dev-re voltaj› ölçümlerini yaparak, güne pillerinin seri veparallel ba¤lanmas›yla elde edece¤iniz verileri kar›la-t›racaks›n›z.

Özet




1. Aa¤›dakilerden hangisi fotovoltaik güne pili içinsöylenebilir?

a. Is› enerjisine dönütürür?b. Güne ››nlar›n› ac elektri¤e çevirir?c. Güne ››nlar›n› dc elektri¤e çevirir?d. Mekanik enerjiye dönütürür?e. Kimyasal enerjiye dönütürür?

2. I. Güne enerjisi kayna¤› do¤algazd›r.II. Güne enerjisinin temel kayna¤› helyum gaz›d›r.III. Güne enerjisinin temel kayna¤› hidrojen gaz›d›r.

Yukar›daki ifadelerden hangisi/hangileri do¤rudur?a. IIIb. IIc. Id. I ve IIe. I ve III

3. Güne pillerinin paralel ba¤lanmas› için aa¤›daki-lerden hangisi do¤rudur?

a. Yüksek mekanik enerji üretmekb. Ayn› anda yüksek ak›m ve gerilim üretmekc. Yüksek gerilim üretmekd. Yüksek güç üretmeke. Maksimum ak›m elde etmek

4. Güne yaym› oldu¤u enerji için bir saniyede yakla-›k kaç milyon ton hidrojen kullanmaktad›r?

a. 0,5b. 60c. 120d. 620e. 980

5. Güne pilinin enerji kayna¤› nedir?

a. Güne ››nlar›d›rb. Kimyasald›rc. Petroldürd. Termaldire. Kömürdür

6. Aa¤›dakilerden hangisi elektromanyetik dalga içindo¤rudur?

a. Sadece dalga özelli¤ine sahiptirb. Sadece tanecik özelli¤ine sahiptirc. Hem dalga hem de tanecik özelli¤ine sahiptir

d. Bo uzayda yay›lmaze. Maddesel dalga özelli¤ine sahiptir

7. I. Güne’ten ››nlar sadece gündüzleri yay›l›r.II. Güne’ten ››nlar geceleri Dünya’ya gelmez.III. Güne’ten ››nlar her an yay›lmaktad›r.

Yukar›daki ifadelerden hangisi/hangileri do¤rudur?a. I ve IIb. II ve IIIc. Id. IIe. III

8. Aa¤›dakilerden hangisi elektromanyetik dalga içindo¤rudur?

a. Dalgaboylar› küçük olanlar›n enerjisi küçüktür.b. Dalgaboylar› küçük olanlar›n enerjisi büyüktür.c. Dalgaboylar› küçük ve büyük olanlar›n enerjisi

de¤imez.d. Dalgaboylar› büyük olanlar›n enerjisi, küçük

olanlar›n iki kat›d›r.e. Elektromanyetik dalgalar herhangi bir enerji ta-

›mazlar.

9. I. Güne pilinden sadece güneli havada enerjiüretilir.

II. Güne pili bulutlu havalarda da enerji üretmek-tedir.III. Güne pili geceleri enerji üretmez.

Yukar›daki ifadelerden hangisi/hangileri do¤rudur?a. I ve IIb. IIIc. Id. I ve IIIe. I,II ve III

10. I. Güne pili lamban›n ›s› enerjisini elektrik enerji-

sine çevirebilir.II. Güne pili lamban›n ››k enerjisini ›s› enerjisineçevirebilir.

III. Güne pili lamban›n ››k enerjisini elektrik ener-jisine çevirebilir.

Yukar›daki ifadelerden hangisi/hangileri do¤rudur?a. IIb. IIIc. Id. I ve IIe. II ve III











7.e Yan›t›n›z yanl› ise “Teorik Bilgi” konusunu ye-niden gözden geçiriniz.




S›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1Ortam ayd›nl›k oldu¤undan, ortamdaki uygun ››nlar›ngüne pili taraf›ndan so¤urulup voltaj olutu¤una iaretetmektedir.

S›ra Sizde 2Lamba yanmasa da, ortam ayd›nl›k oldu¤undan ortam-daki uygun ››nlar›n so¤urulup k›sa devre ak›m›n›n olu-mas›d›r.

OKT‹K,.(2001) Güne Elektrik Dönüümleri, Fo-tovoltaik Güne Gözeleri ve Güç Sistemleri,No:4,Ankara. Temiz Enerji Vakf› Yay›nlar›.

Boylestad, R.L. (1990).Introductory Circuit Analysis- 6th ed. New York: Merrill.

ALTUNCU, A. ARSLAN, Y. NAVRUZ, ‹. NAVRUZ, T.S.(2009). Elektronik, Çeviri: Bilim Teknik Yay›ne-

vi, Istanbul.




Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Güne panellerinin nelerden olutu¤unu ifade edebilecek,

Akülere enerjinin ne tür enerji olarak depoland›¤›n› aç›klayabilecek, Akülerin, depolad›klar› kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çevirerek neler verdi¤ini aç›klayabilecek,Temiz enerjinin önemini aç›klayabilecek,Ülkeler için enerji sorununun önemini tart›abilecekbilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz.

‹çindekiler

• Güne Pilleri• Güne Panelleri• Akü Çeitleri• Akülerin Doldurulmas›

• Akülerin Boalmas›• Enerjinin Depolanmas›• Elektrik Enerjisi• Kimyasal Enerji

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z


• G‹R‹• GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹• TEOR‹K B‹LG‹• DENEYDE KULLANILAN ARAÇ

VE GEREÇLER• DENEY DÜZENE⁄‹N‹N


DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹

• BU DENEY S‹ZE NEKAZANDIRDI?


Güne Pillerinden EldeEdilen Elektrik Enerjisinin Depolanmas›



G‹R‹‹letiim ça¤›n›n yaand›¤› 21. yüzy›lda, insano¤lunun enerji tüketimi her geçengün daha da artmaktad›r. Bu tüketilen enerjinin hemen hemen tamam›na yak›n›fosil kökenli (petrol, do¤algaz ve kömür gibi yenilenemeyen) yak›tlarla sa¤lan-maktad›r. Bu kaynaklar›n kullan›lmas›yla; sadece ülkemiz de¤il, yaad›¤›m›z yer-

yüzünün ciddi tehlikelere maruz kalabilece¤ini duyuyoruz, okuyoruz ve görebili- yoruz.

Petrol krizinin (1974 y›l›) tetiklemesiyle, petrole a›r› bir ekilde ba¤›ml› olangelimi ülkeler alternatif enerji aray››na girdiler. S›k›nt›, petrol fiyatlar›na yap›lanzamla uzun bir zaman geçmeden geçitirildi. Alternatif enerji aray›lar› ilk h›z›n›

azaltt›. O zamanki alternatif enerjiye bak› aç›s›yla, günümüzdeki bak› aç›s› ara-s›nda da¤lar kadar fark vard›r. O zamanki amaç sanayilerin kurtulmas›n› sa¤lamak-t›, bugünkü ise yeryüzünün halen yaanabilir durumunu korumakt›r. Günümüzde,hükümetlerin yan›s›ra, kamuoyu da alternatif enerjinin ne kadar önemli oldu¤u-nun bilincindedir. Bu noktada bir k›z›lderili atasözünü yazmak yerinde olacakt›r.“Bize bu Dünya dedelerimizden miras kalmad›, torunlar›m›zdan emanet ald›k.”

Alternatif enerjiye; yenilenebilir, tükenme sorunu olmayan ve do¤al olmas› ba-k›m›ndan oldu¤u kadar:

• fosil yak›tlar›n çevreye verdikleri olumsuz etkileri azaltabilmek,• h›zl› bir ekilde artan enerji talebini kar›layabilmek,• enerji kapsam›nda d›a ba¤›ml›l›¤› ciddi boyutlarda hafifletebilmek,

• ülke ekonomisine önemli destek sa¤layabilmekaç›lar›ndan gelece¤in enerjisi olarak bak›lmal›d›r. Ülkemizde, son y›llarda ç›kar›l-m› olan yasa ve yönetmeliklerle, enerji tasarrufunu da katarsak, alternatif enerjiüzerine kararl› bir ekilde yo¤unla›ld›¤› görülmektedir. Bunun aç›k delili seyahatederken gördü¤ümüz rüzgar türbinleridir.

S›cak su ihtiyac›n› kar›lamak için son otuz y›ld›r çat›lar›m›z› süsleyen günekollektörleri de alternatif enerjiye güzel bir örnektir. Benzer ekilde çok yak›n birgelecekte çat›lar›m›z›n, elektrik enerjisi üreten ve üretilen elektri¤i ebeke elektri-¤ine katarak gelir getiren, güne panelleriyle donat›laca¤› beklenmektedir.

Bu amaçla; güne pillerinden oluan ve sembolik olarak güne panelini tem-sil eden bir ayg›tla elektrik enerjisi üretecek, bu enerjiyi kimyasal enerji olarak

depolayacak ve yine elektrik enerjisine dönütürerek kullanabilece¤iniz deneyi yapacaks›n›z.

Güne Pillerinden EldeEdilen Elektrik Enerjisinin

Depolanmas›



GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹Günlük yaam›m›z›n hemen hemen her an›nda yer alan ve yararland›¤›m›z elek-trik enerjisinin, dikkatli olunmad›¤› durumda ne kadar tehlikeli olabilece¤i husus-

lar› burada vurgulanmaya çal››lmaktad›r. Deneyleri yaparken hep dikkatli olma-n›z gerekti¤i söylenmektedir. Devrede elektrik enerjisinin, az veya çok, varken si-ze verebilecek zarar›n› tahmin edemezsiniz. ‹te bu yüzden aa¤›da belirtilen hu-suslara uyman›z istenmektedir.

• Hereyden önce elektrik ile ilgili deney yapt›¤›n›z› unutmay›n›z, dikkatliolunuz ve aceleci davranmay›n›z.

• Deney arkadalar›n›zla uyum içerisinde çal››n›z ve deneyleri özverili yap›n›z.• Deney devresi tamamen kurulup yetkili ö¤retim eleman›na göstermeden

devreye elektrik ba¤lant›s› yapmay›n›z.• Size verilen tekrar doldurulabilen pili (akü), devre düzene¤i d››nda doldur-

maya kalkmay›n›z. Aksine yap›lan bir harekette pil a›r› yükleneblir ve pat-

layabilir.• Aküyü devrede kutuplar›na uygun olarak ba¤lay›n›z. Ters ba¤lama akünün

zarar görmesine yol açar.• Asitli kurun akülerle (araba aküsü) çal››yorsan›z, koruyucu gözlük, eldi-

ven ve önlük takman›zda yarar vard›r. A›r› yüklenen aküler (14,34 volt)hidrojen gaz› ç›kard›klar›ndan, patlayabilirler ve ciddi zararlar verebilirler.

• Tekrar doldurulabilen pillerin doldurulma sürelerini çok uzun tutmay›n›z vepillerin s›cakl›¤›n› kontrol ediniz. Normalin üzerinde ›s›nd›¤›n› fark ederse-niz, doldurma ilemini hemen durdurunuz.

• Tekrar doldurulamayan pilleri, kesinlikle doldurmaya kalkmay›n›z.• Eletrik ba¤lant›lar› tamamen yal›t›lm› olmayabilece¤inden hiçbir aç›k tele

ve ba¤lant›ya dokunmay›n›z.• Yal›t›m malzemeleri eskimi, y›pranm› ve özelli¤ini kaybetmi olabilir. Bu

durumu hemen ilgiliye haber veriniz.• Bir ar›za durumunda sak›n müdahale etmeye kalkmay›n›z ve ilgiliye haber

veriniz.• Prizlerden fileri ç›karmak için kablolar›ndan tutup ç›karmay› denemeyiniz.

Filerinden tutarak ç›kar›n›z.• Gereksiz yere elektrik enerjisi tüketmeyiniz.• Laboratuvar ile ilgili güvenlik panosunu mutlaka okuyunuz.• Size verilen araç ve gereçleri özenli kullan›n›z ve oyun arac› gibi de¤erlen-

dirmeyiniz.• Di¤er masalarda deney yapan arkadalar›n›z› tedirgin edici ve onlar›n dik-

katini da¤›t›c› tav›r ve davran›lardan kaç›n›n›z.• Deneyinizi tamamlad›ktan sonra, cihazlar› teslim ald›¤›n›z gibi sizden sonra

kullanacak olanlara düzenli b›rak›n›z.

TEOR‹K B‹LG‹Fotovoltaik pil (photovoltaic cell) olarak da bilinen güne pillerinin birbirlerine se-ri ve paralel ba¤lanmalar›yla, yakla›k 1 m2 alana sahip, güne paneli yap›l›r. Bupaneller paralel ve seri ba¤lanmalarla, gerek evlerin çat›lar› kaplanmak suretiyleevin elektrik enerjisi ihtiyac›n› gidermek, gerekse çok geni alanlarda ülkenin elek-trik enerjisi ihtiyac›n› kar›lamak üzere güç santrallar›n› meydana getirirler. Günepanelleri; yüksek ak›m, yüksek voltaj ve dolays›yla yüksek güç üretirler.




Güne panelleri güne ››nlar› enerjisini do¤rudan elektrik enerjisine dönütü-rebilen ayg›tlard›r. Üretilen elektrik do¤ru ak›m (dc) elektri¤idir ve güne ››nlar›oldu¤u sürede üretim vard›r. Elektrik enerjisine de en çok geceleri ihtiyaç duyul-maktad›r. Bu durum bir dezavantaj olarak görülse de, gündüzleri kullan›mdan ar-ta kalan elektrik enerjisinin di¤er enerji türlerine dönütürülerek tekrar kullan›lma-s› sa¤lanabilmektedir. Olaya u ekilde de bak›labilir; üretimin tüketimi geçmesidurumunda elektrik enerjisi depolan›r ve depolanan enerji, tüketimin üretimi geç-mesi durumunda kullan›l›r.

Arama motorlar›na ‘güne paneli’ yazarak konuyla ilgili çok say›da sitelere ulaabilirsiniz.

Güne panellerinden elde edilen ak›m, do¤ru ak›m (dc) oldu¤undan, do¤rudando¤ruya akülere kimyasal enerji olarak ve kondansatörlere de elektriksel potansiyelenerji olarak depolanabilirler. Elektrik enerjisinin kondansatörlere elektrisel potansiyelenerji olarak depolanmas›n› 4. Ünitede gördünüz. Burada da tekrar doldurulabilen pil-lere elektrik enerjisinin kimyasal enerji olarak depolanmas›n› ve bu enerjinin tekrarelektrik enerjisine dönütürülerek kullan›lmas› kapsam›nda deney yapacaks›n›z. Busebeple, sizlere önce tekrar doldurulabilen piller hakk›nda k›sa bilgi verilecektir.

Tekrar Doldurulabilen Piller (Aküler)Piller genel anlamda birincil piller ve ikincil piller olmak üzere iki farkl› grup-ta toplan›rlar.

Birincil Piller Tekrar doldurulamazlar. Yükleri veya enerjileri bitince pil bitmi olur ve at›l›r du-ruma gelirler. Çevreye zarar vermesinler diye pil toplama merkezlerinin organizeetti¤i ‘at›k pil toplama yerleri’ne b›rak›l›rlar.

‹kincil Piller Tekrar doldurulabilen pillerdir. ‹kincil olarak adland›r›lmalar›n›n nedeni, onlar›nelektrokimyasal olarak etkilemelerinin elektriksel aç›dan tersine dönebilmesidir(tersinir olmas›d›r). Akü diye de adland›r›l›rlar. Yap›lm› olduklar› aktif elemanlar›-na, kullan›m ve çevre koullar›na ba¤l› olarak kullan›m süreleri de¤iebildi¤i gibikaç defa doldurulabilece¤i de de¤iebilir. Çeitli boyutlarda; küçük bir dü¤me bi-çiminden, araba aküleri gibi büyük boyutlarda üretilebilmektedirler.

Bal›ca ve yayg›n olarak kullan›lanlar; kurun-asit, nikel-kadmiyum, nikel-me-tal hidrür, lityum-iyon ve lityum-iyon polimer pillerdir.

Kurun-asit pilleri: Frans›z fizikçi Gaston Planté taraf›ndan 1859’da bulun-mutur. Tekrar doldurulabilen en eski pildir. A¤›r olmalar›na ra¤men yüksek ak›m

verebildikleri için motorlu ta›tlarda motoru çal›t›rmak için çok uygundur. Fiyat›-n›n düük olmas›, ta›man›n gerekmedi¤i durumlarda, enerji depolamak için tercihedilmektedir.

Nikel-kadmiyun pili: Ni-Cd, NiCd veya NiCad sembolleri ile gösterilmektedir-ler. ‹lk Ni-Cd pili, 1899 y›l›nda ‹sveç’li Waldemar Jungner taraf›ndan yap›lm›t›r.Tekrar dolabilen piller aras›nda en çok kullan›lan olmutur. Kadmiyumun zehirliolmas› sebebiyle 2006 y›l›ndan itibaren Avrupa Birli¤i taraf›ndan kullan›m›na s›n›r-land›rmalar getirilmitir.

Nikel-metal hidrür pili: NiMH veya Ni-MH sembolleri ile gösterilmektedir.

1989 y›l›nda piyasaya ç›km›t›r. Ayn› boyutlardaki Ni-Cd piline göre iki-üç kat ka-pasiteye sahiptir. Kullan›m› oldukça yayg›nd›r.

1597. Ünite - Güne Pillerinden Elde Edilen Elektrik Enerjisinin Depolanmas›

‹ N T E R N E T



Lityum-iyon pili: Li-iyon veya LIB sembolleri ile gösterilmektedir. Lityum pilitekrar doldurulamayan pildir ve tekrar doldurulabilen lityum-iyon pili ile kar›t›r›l-mamal›d›r. 1991 y›l›nda piyasaya ç›km›t›r. Kullan›ld›kça, pil ilk günkü seviyesine

kadar dolmad›¤› gibi istenilen yüksek ak›m› da vermemektedir.Lityum-iyon polimer pili: Li-poly veya LiPo pili sembolleri ile gösterilmektedir.1995 y›l›nda piyasaya ç›km›t›r. 2008 y›l›ndan itibaren daha k›sa sürede doldurulabi-lir duruma getirilmitir. Üretici istedi¤i biçimde (ekilde) üretebildi¤inden ve hafif ol-du¤undan birçok küçük elektronik ayg›tlarda kullan›labilecek potansiyele sahiptir.

Arama motorlar›na ‘rechargeable battery veya tekrar doldurulabilen piller’ yazarak ko-nuyla ilgili çok say›da sitelere ulaabilirsiniz.

Güne panelinden üretilen elektrik enerjisinin, akülere hangi enerji türünde depoland›¤›-n› aç›klay›n›z.

DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER1. DC güç kayna¤›.......................................................................................1 adet2. Köeli modül ...........................................................................................4 adet3. T-modül ...................................................................................................1 adet4. Anahtarl› modül.......................................................................................1 adet5. ‹ki yuval› modül......................................................................................1 adet6. Ampül modülü .......................................................................................1 adet7. Akü yuvas›...............................................................................................1 adet8. Akü...........................................................................................................2 adet9. Ayak .........................................................................................................2 adet

10. Metal destek çubuk ...............................................................................2 adet11. Güne paneli ...........................................................................................1 adet12. Plastik destek çubuk...............................................................................1 adet13. Plastik destek çubuk tutucu...................................................................1 adet14. I›k kayna¤› .............................................................................................1 adet


‹ N T E R N E T

SIRA S‹ZDE1

1

10

9

1411

6

8

5 4 3

12

713

2

eki l 7.1

Deneyde Kullan›lan Devre Elemanlar›



DENEY DÜZENE⁄‹N‹N KURULMASIekil 7.1’de verilen elemanlar› kullanarak, ››k enerjisinin elektrik enerjisine dönü-türülmesi, elektrik enerjisinin kimyasal enerji olarak aküye depolanmas› ve aküde

depolanan enerjinin tekrar elektrik enerjisi olarak kullan›lmas›n› sa¤layan deney dü-zene¤ini ad›m ad›m kural›m.‹lkönce V-eklindeki destek

ayaklar›n› ekil 7.2’deki gibi kar-› kar›ya getirip aralar›n› metalçubuklar›n s›¤aca¤› kadar aç›n›z.Destek çubuklar›n› ekil 7.3’tegörüldü¤ü gibi ayaktaki yuvala-ra tak›p, sar› mandallar› yatay konumdan yukar› kald›rarak me-tal çubuklar› ekil 7.4’te görül-

dü¤ü gibi sabitleyiniz. Çubukla-r›n ayaklara s›k›ca ba¤land›¤›n-dan emin olunuz.

‹kinci aamada güne panelinin arkas›nda bulunan yuvaya ekil 7.5’te görülenplastik destek çubu¤unu tak›n›z ve bu çubu¤u plastik destek çubu¤u taban›na sa-bitleyiniz (ekil 7.6). Güne panelinin tak›l› oldu¤u bu taban› metal raylar›n üzeri-ne ekil 7.7’de görüldü¤ü ekilde oturtunuz.


eki l 7.2

Ayaklar›n Yerletirilmesi

eki l 7.3

Destek Çubuklar›n›n Aya¤a Tak›lmas›

eki l 7.4

Metal Destek Çubuklar›n Ayaklara Sabitlenmesi



Üçüncü aamada, ekil 7.8’de görüldü¤ü gibi ››k kayna¤›n› panelin önyüzüne

bakacak ekilde aya¤a s›k›ca vidalay›n›z.


eki l 7.5

Plastik Destek Çubu¤un Güne

Paneline Tak›lmas›

ekil 7.6

Güne Panelinin

Destek Çubu¤u Taban›na Sabitlenmesi

eki l 7.7

Güne Panelinin Yerletirilmesi

ekil 7.8

I›k Kayna¤›n›n Yerletirilmesi



Sonraki aamada, devre modülleri kullan›larak, hem aküde enerjinin depolan-mas› ve hem de depolanan enerjinin harcanmas› için uygun olan devre kurulacak-t›r. ‹sterseniz ekil 7.10’da gösterilen devrenin bir emas›n› modüller üzerindeki

çizgileri takip ederek çizebilirsiniz. Devre modüllerinin birbirlerine nas›l ba¤lana-caklar› ekil 7.9’da gösterilmektedir. Öncelikle bu modüller devrede süreklilikoluturacak ekilde üstünde belirtilen çizgilere uygun olarak kar› kar›ya getirilir(ekil 7.9a). Daha sonra iki düz modülün girinti ve ç›k›nt›lar› birbirlerini kar›laya-cak ekilde birisi yukar›da di¤eri aa¤›da tutulur (ekil 7.9b), bu noktalardan bir-birlerine yavaça geçirilir (ekil 7.9c) ve ek ayn› seviyeye getirilir (ekil 7.9d). Böy-lece her iki modülün beyaz çizgileri birbirlerini tamamlam› olur.

Akünün, yukar›da sözünü etti¤imiz amaç için kullan›lmas›na ilikin devre ekil7.10’da gösterilmitir. Size verilmi olan araç ve gereçlerle bu devrenin kurulmas›-n› gerçekletiriniz.


eki l 7.9

(a) (b)

(c) (d)

‹ki Modülün Birbirine Tak›lmas›

eki l 7.10

Modüllerden

Kurulan Dolma ve Boalma Devreleri



Kurmu oldu¤unuz devredeki akü yuvas›na, size verilmi olan iki adet aküdenbir tanesini, ‘+’ ve ‘-’ kutuplar›n› da dikkate alarak yerletiriniz (ekil 7.11).

ekil 7.11’de görülen devre iki farkl› devreden olumaktad›r; birincisi akününenerji depolamas› amac›na uygun (a) ile belirtilen devre, ikincisi de aküde depo-lanan enerjinin kullan›lmas›na uygun (b) ile gösterilen devredir. Bu düzenekte,akü her iki devrenin ortak eleman› olmaktad›r. Bu iki devreyi birbirinden ay›raneleman anahtard›r. Anahtar›n ekildeki yerine göre sola yat›k konuma getirilmesiakünün doldurulacak durumda oldu¤unu, sa¤a yat›k konuma getirilmesi ise akü-nün enerjisinin kullan›lacak durumda oldu¤unu gösterir.

Aküde depolanm› enerji kalabilece¤inden, ekil 7.12’de görüldü¤ü gibi, buenerjinin lamba üzerinde kullan›larak tüketilmesini sa¤lay›n›z. Bu ilem biraz za-man alabilir. Ampülün ››¤›n›n fersiz odu¤u yani ››¤›n›n çok zay›f oldu¤u durum-da da akünün boalm› oldu¤unu kabul edebilirsiniz.

Boald›¤›n› düündü¤ünüz aküyü güne paneline ba¤layabilirsiniz. Bunun için,ekil 7.13’te görüldü¤ü gibi, panelden ç›kan iki kablonun mavi renkli olan fiini

akünün eksi (-) kutbuna ba¤lant›s› olan iki yuval› modüle, k›rm›z› renkli fiini deakünün art› (+) kutbuna ba¤lant›s› olan modülün di¤er yuvas›na tak›n›z. Anahta-


a b

ekil 7.11

Akünün Yerletirilmesi

eki l 7.12

Akünün Boalt›lmas›



r›n, akünün doldurulaca¤› devrede, devreyi tamamlay›c› konumda olmas›na dikkatediniz. Devre tamamlanm›t›r ve akü güne panelinin üretti¤i enerjiyi depolayabi-lecek durumdad›r.

Akünün doldurulma ileminde, panelin art› ucu akünün art› ucuna, eksi ucu da akünün ek-si ucuna ba¤lanmal›d›r.

ekil 7.14’te gösterildi¤i gibi, lamban›n iki fiini güç kayna¤›n›n ac olarak belir-tilen bölümdeki 0 ve 12 ile iaret edilmi yuvalara tak›n›z. Güç kayna¤›n›n da fii-

ni prize takt›ktan sonra laboratuvarda görevli ö¤retim eleman›na devrenizin ta-mam oldu¤unu söyleyip uygundur iznini al›n›z.

DENEY‹N YAPILIIÖ¤retim eleman›ndan gerekli izni ald›ktan sonra, güç kayna¤›n›n arkas›nda bulu-nan dü¤meyi kullanarak lambay› yak›n›z.


eki l 7.13Akünün Güne Paneline Ba¤lanmas›

D ‹ K K A T

eki l 7.14

Paneli Ayd›nlatma Lambas›n›n Ba¤lanmas›



Akünün Doldurulmas›Lambadan ç›kan ››nlar›n (güne ››nlar›n› temsil etmektedir ) güne panelini ayd›n-latmaya balamas›yla, güne panelinin üretti¤i elektrik enerjisi kimyasal enerji ola-

rak aküde depolanmaya balar (ekil 7.15).Güne paneli raylar üzerinde kayd›r›labildi¤inden, paneli ileri geri hareket etti-rerek iyi bir ekilde ››k alacak duruma getiriniz. Burada dikkat etmeniz gerekenhusus; panelin ››n kayna¤›ndan uzaklat›kça az ››n almas› ve ››n kayna¤›na yak-lat›kça ayd›nlanan k›sm›n›n panelin orta ks›mlar›nda olmas›d›r. Burada belirtilme-si gereken bir di¤er nokta da; ››nlar›n panele mümkün oldu¤u kadar dik gelmesi-ni sa¤lamakt›r. Panelin gelen ››n do¤rultusuna göre yan durmas› veya lamban›ndöndürülerek daha az ››n›n panel üzerine düürülmesi panelin enerji üretiminiolumsuz yönde etkiler. Panel üzerine gelen ››n ne kadar yo¤un olursa, bir di¤erdeyile ››n iddeti ne kadar yüksek olursa enerji üretimi de o kadar yüksek olur.

Aküde yeteri kadar enerji depolanmas› için bir müddet (15 dakika olabilir) bek-

leyiniz. Bu sürede merak›n›z› gidermek için, anahtar› lambal› devreye çevirereklamban›n verdi¤i ››¤› de¤erlendirebilirsiniz.

Aküye enerji depolaman›n en önemli taraf›, ihtiyaç fazlas› enerjinin depolana-rak ihtiyaç duyuldu¤u zaman kullan›labilir vaziyette haz›r olmas›d›r. Ayr›ca; günepanelinden elde edilen enerjinin günün koullar›na göre de¤iiklik göstermesi ne-deniyle, aküden daha kararl› enerji kullanman›n daha uygun oldu¤udur. Yaad›¤›-m›z konutlar için bu uygulama çok uygundur ve gelimi ülkelerde h›zla yayg›n-lamaktad›r. ‹htiyaç fazlas› enerjinin, depolanmas› d››nda, ülkemiz elektrik enerji-si ihtiyac›n› kar›lamak üzere sat›› da yap›labilmektedir.

ekil 7.15’e dikkatle bakarsan›z, lambadan ç›kan ››nlar›n büyük bir k›sm›n›npanel d››na yay›ld›¤›n› görmektesiniz. Bu da, en az›ndan u yorumu yapman›z›sa¤lar; lambadan ç›kan enerjinin tamam›ndan yararlan›lamamaktad›r. Ayr›ca; panelüzerinde ››n›n yans›ma yapmas› da, yans›yan ››n›n kullan›lmad›¤› anlam›na gelir.Bu durumlar gözle görebildiklerimizdir. Bunlar›n d››nda, panelde so¤urulan ››n-lar›n tamam› da elektrik enerjisine dönütürülememektedir. Günümüzde kullan›-lan güne pillerinin verimlilikleri %10-20 aras›ndad›r. Bu bile, çat›lar›m›z›n panel-

lerle kaplanmas›, hem ülkemize ve hem de kendimize önemli katk›lar sa¤lar. e-kil 7.15’e bir baka aç›dan bakacak olursan›z u durumlar› da farkedersiniz;


ekil 7.15

Akünün Enerji Depolamas›



• Panel ve panele ba¤l› devrenin hiçbir olumsuz yan› yoktur.• Elektrik kesintilerinde önemli bir s›k›nt› yaanmaz.• Tamamen temiz bir enerji üretilmektedir.

• Çevremize en küçük bir zarar› yoktur.

Aküdeki Enerjinin De¤erlendirilmesi Akünün verilen sürede dolmu oldu¤unu veya depolam› oldu¤u enerjinin kulla-n›labilir oldu¤unu kabul ederek, bu enerjinin dolayl› veya dolays›z baka enerjile-re dönütürülebilece¤ini deneyin bu k›sm›nda göreceksiniz.

Aküde depolanm› enerjinin kimyasal enerji oldu¤unu akl›n›zdan hiç ç›karma- y›n›z. Ayr›ca; aküden al›nan enerjinin elektrik enerjisi (dc ) oldu¤unu da akl›n›z-dan ç›karmay›n›z.

Elektrik enerjisinin günlük yaam›m›zda ne kadar önemli, pratik ve her an eli-mizin alt›nda oldu¤unun bilincindeyiz. Burada u önemli ve dikkat edilmesi gere-ken noktalar› belirtmekte yarar vard›r:

• Elektrik enerjisinde üç temel parametre rol oynar; ak›m (I) , voltaj (V) vezaman (t) .

• Ak›m-voltaj türü ac (alternative ak›m) veya dc (do¤ru ak›m) olabilir.• Kulland›¤›n›z elektrikli cihaz›n hangi tür ak›mla çal›t›¤› bilinmelidir.• Kulland›¤›n›z elektrikli cihaz›n hangi voltaj de¤erinde çal›t›¤› bilinmelidir.• Kulland›¤›n›z elektrikli cihaz›n gücü bilinmelidir (üretici firma cihaz üzerin-

de bu de¤eri gösterir).• Cihaza uygulanan voltajla cihazdan geçen elektrik ak›m›n›n çarp›m› (P=VxI)

cihaza aktar›lan gücü verir.

• Cihaz bu gücü ne kadar zaman kullanm› ise, güç ile zaman›n çarp›m› da (Enerji=Pxt ) cihaz›n ne kadar elektrik enerjisi sarfetti¤ini verir (evlerimiz-de kilowatt-saat olarak ödedi¤imiz elektrik faturas› sarf edilen bu enerjiyekar›l›kt›r).

Yukar›da söylenenlerin ››¤›nda, ekil 7.16’daki devrede yer alan aküden al›nanelektrik enerjisinin kullan›m amac›na uygun olarak dönütürülmesi gerekmektedir.Evlerimizde ev aletlerinde kullan›lan elektri¤in 220 V (ac) oldu¤unu düünürseniz,aküden elde edilen elektri¤in bu de¤er ve ac’ye dönütürülmesi gerekmektedir.Bunun için invertör ad› verilen dönütürücü kullan›l›r.

ekil 7.16’da görüldü¤ü gibi anahtar› ampüllü devreye çeviriniz. Ampülün ver-di¤i ››¤a dikkat ediniz. I›k iddetinin, aküyü boalt›rken görmü oldu¤unuz ››kiddetinden olduça yüksek oldu¤unu fark etmi olmal›s›n›z. Sizin burada yapaca-¤›n›z deney, kalem pil boyutlar›nda olan aküden (NiMH) depolanm› enerjiyi elek-trik enerjisi olarak al›p, ayd›nlanmada kulland›¤›m›z ››k enerjisine çevirmektir. Buarada yan ürün olarak, ampülün ›s›nmas›ndan da anlayaca¤›n›z gibi, ›s› enerjisi deelde etmi olmaktas›n›z.




Aküde depolanm› enerji ampülün uzun süre yanmas›n› sa¤layabilir. Burada da 15dakika kadar bekleyebilirsiniz. Ampüldeki ››¤›n iddetinin azald›¤›na karar verirseniz,size teslim edilen araç ve gereçleri, teslim ald›¤›n›z hale getiriniz. Ortam› temiz ve ter-tipli b›rak›n›z. Ö¤retim eleman›na haber vererek deneyi tamamlad›¤›n›z› söyleyiniz.

Sizden sonra gelecek arkadalar›n›z için, deneyinizi yapt›¤›n›z süre içerisindedeney araç ve gereçlerini do¤ru ve temiz kullanmaya özen gösteriniz.

DENEY SONUÇLARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI?................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................


ekil 7.16

Akünün Lambay› Yakmas›




Ülkelerin en önemli sorunlar›n›n aras›nda enerji gel-

mektedir. Bu sorun bir ülkeyi baka bir ülkeye ba¤›ml›k›labilir. Günümüzde enerji üretiminde kullan›lan fosil(kömür, petrol, do¤algaz) yak›tlar hem pahalanmakta

ve hem de tükenmektedir. Bunlardan da daha önemli-si çevreye verilen zarard›r. Alternatif enerji olarak yap›-lan çal›malarda güne enerjisi ba rolde yerini almak-tad›r. Rüzgar, dalga, ›s› ve güne pillerinden elde edilenenerji dolayl› veya do¤rudan güne enerjisi olarak de-¤erlendirilmektedir.Güne’ten Dünya’m›za gelen enerji ak››n›n çok büyükolmas›, kaç›n›lmaz olarak bu enerjinin kullan›lmas›n›n

ve de¤erlendirilmesininin önemini ve ciddiyetini ortayakoymaktad›r. Ülkemizin co¤rafik konumu güne enerji-sinden yararlanma kapsam›nda önemli bir avantajd›r.

Yak›n bir zamanda bu avantajdan ciddi boyutta yararla-n›laca¤› beklenmektedir.Bu deneyde, güne pillerinden oluan küçük bir günepaneli (normal büyüklükteki güne panellerinin alan›

yakla›k 1 m2 civar›ndad›r) kullanarak güne enerjisinielektrik enerjisine ve bu enerjinin de kimyasal enerjiolarak aküye depolanmas› gerçekletirilecektir. Ayr›ca,depolanan enerjinin, tekrar elektrik enerjisi olarak al›-n›p baka türlü enerjiye (››k enerjisi) dönütürülerekkullan›ld›¤› görülecektir.Elektrik enerjisi en kolay ve pratik olarak, elektrisel po-tansiyel enerji olarak kondansatöre (Ünite 4) ve kimya-sal enerji olarak da aküye depolanabilmektedir. En yay-g›n, ucuz ve eskiden beri kullan›lan akü, araba aküsüolarak da bildi¤imiz kurun-asit pilleridir. Tekrar doldu-rulabilen piller konusunda arat›rmalar sürekli devametmektedir. Deneyde kullan›lan akü, kalem pili boyut-lar›nda nikel-metal hidrür (NiMH) aküdür.

Aküde depolanan enerji, kullan›m amac›na ve kullan›-lan elektrikli cihaza ba¤l› olarak dönütürülür. Bu dö-nüüm genel olarak do¤ru ak›mdan alternatif ak›ma ol-maktad›r. Dönüüm arac› olarak da invertör kullan›l›r.

Özet




1. Aa¤›lardakilerden hangisi güne pili tan›m›na uyar?a. I›nlar› dolayl› yolla elektri¤e çevirir.b. I›nlar› do¤rudan elektri¤e çevirir.c. I›nlar› ›s›ya dönütürür.d. Mekanik enerjiye dönütürür.e. Kimyasal enerjiye dönütürür.

2. Aa¤›dakilerden hangisi aküler için söylenemez?a. Belirli bir ömürleri vard›r.b. Ç›k›tan dc gerilim verir.c. Elektri¤i kimyasal enerji olarak depolarlar.d. Enerji depolar.e. Mekanik enerji depolarlar.

3. Güne pillerindeki elektriksel potansiyel (gerilim)türü nedir?

a. AC+DC gerilim.b. AC gerilim.c. DC gerilim.d. Ba¤lant›lardaki gerilim.e. Malzemenin esneklik gerilimi.

4. I. Aküler (+) ve (-) kutupludur.II. Elektrik enerjisi depolarlar.III. Boal›nca uygun bir yere at›l›rlar.

Yukar›daki ifadelerden hangileri/hangisi aküler içinsöylenebilir?a. (I)b. (I) ve (II)c. (II)d. (II) ve (III)e. (III)

5. Akülerin depolad›¤› enerji türü nedir?a. Biyokütle enerjisi.b. Is› enerjisi.c. Hidrojen enerjisi.

d. I›k enerjisi.e. Kimyasal enerji.

6. I. Güne panelinden elektrik enerjisi üretilir.II. Güne paneli ›s› enerjisi üretiminde kullan›lr.III. Güne paneli kimyasal enerji üretmek için kul-

lan›l›r.‹fadelerinden hangisi/hangileri güne paneli için do¤-rudur?

a. (II)b. (III)c. (I)

d. (I) ve (II)e. (I) ve (III)

7. I. Gelece¤in enerjisi güne enerjisidir.II. Enerji üretiminde kullan›labilecek yer alt›nda

s›n›rs›z yak›t vard›r.III. En temiz enerji do¤algazdan elde edilen enerjidir.

Yukar›daki ifadelerden hangisi/hangileri do¤rudur?a. (I)b. (II)c. (III)d. (I) ve (III)e. (II) ve (III)

8. I. Güne panelinden elde edilen elektrik enerjisiher elektrikli cihaz için uygundur.

II. Güne panelinden dc ak›m üretilir.III. Güne panelinden ac ak›m üretilir.

Yukar›daki ifadelerden hangisi/hangileri do¤rudur?a. (I)b. (II)c. (III)d. (I) ve (II)e. (II) ve (III)

9. I. Güne panelinden yüksek ak›m elde etmek içingüne ››nlar› panele dik gelmelidir.

II. Güne panelinden sabahtan akama kadar ener-

ji üretilir.III. Güne panelinden sadece 9 00-1500 saatleri ara-s›nda enerji üretilir.

Yukar›daki ifadelerden hangisi/hangileri güne pane-linden elektrik enerjisi üretimi için do¤rudur?

a. (I) ve (III)b. (II) ve (III)c. (I) ve (II)d. (I)e. (II)

10. I. Elektriksel gücün yükseltilmesi,

II. Panelden yüksek ak›m›n çekilebilmesi,III. Panelden yüksek gerilim (voltaj) elde edilebil-mesi,

Yukar›daki ifadelerden hangisi/hangileri güne pilleri-nin paralel ve seri ba¤lanmalar› sonucu oluturulan pa-nellerin amaçlar›ndand›r?

a. (II) ve (III)b. (I) , (II) ve (III)c. (I) ve (II)d. (I) ve (III)e. (I)










6. c Yan›t›n›z yanl› ise “Deneyin Yap›l››” konu-sunu yeniden gözden geçiriniz.

7. a Yan›t›n›z yanl› ise “Deneyin Yap›l››” konu-sunu yeniden gözden geçiriniz.

8. b Yan›t›n›z yanl› ise “Deneyin Yap›l››” konu-sunu yeniden gözden geçiriniz.



S›ra Sizde 1Güne pillerinin üretti¤i elektrik enerjisi, akülere kim-

yasal enerji olarak depolanmaktad›r.

Yararlan›lan KaynaklarOktik, . (2001) Güne Elektrik Dönüümleri, Foto-

voltaik Güne Gözeleri Ve Güç Sistemleri, No:4, Ankara. Temiz Enerji Vakf› Yay›nlar›.

Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› S›ra Sizde Yan›t Anahtar›



Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;K›sa mesafe elektrik enerji iletimini gözlemleyebilecek,Uzun mesafe elektrik enerjisi iletiminde hatlardaki dirence ba¤l› kay›plar›tan›mlayabilecek,

Yüksek voltaj transformatörü kullanarak elektrik enerjisinin uzun mesafe-lere iletiminde faydal› olarak kullanamad›¤›m›z enerji miktar›n›n azald›¤›n›s›nayabilecekbilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz.

‹çindekiler

• Enerji• Transformatör• Elektrik Enerjisi ‹letim Hatlar›• ‹letim Hatt› Sabitleri• Yüksek Gerilim

• Direnç• ‹ndüktif Reaktans• Kapasitif Reaktans• Corona Olay›

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z






Uzak MesafeYüksek GerilimHatt› Modeli




G‹R‹Elektrik enerjisi 19. yüzy›l›n sonlar›nda öncelikle ayd›nlatmaya yönelik olarak in-sanl›¤›n kullan›m›na sunulmutur. 1886 y›l›nda Great Barrington’da (USA) 1 kV’lukalternatif ak›m da¤›t›m sistemi kurulmutur. Ayn› y›l 2 kV’luk ac güç Cerchi’de(‹talya) kurulmu ve 30 km’lik mesafeye nakledilmitir. Yüksek voltaj kullan›laraküç fazl› alternatif ak›m ta›n›m› ilk olarak Frankfurt’taki (Almanya) Uluslararas›Elektrik Fuar›nda 1891 y›l›nda gerçekletirilmitir. Sanayi devriminin önemli etken-lerinden biri olan elektri¤in kullan›m alan› artt›kça elektrik enerjisine olan ihtiyaçda artm›t›r. Günümüzde elektrik enerjisi gündelik hayat›n ayr›lmaz bir parças› ol-mu ve olmaya devam edecektir.

Elektrik enerjisinin en önemli özelli¤i üretildi¤i anda tüketilmesi zorunlulu¤u-

dur. Bir di¤er özelli¤i de üretildi¤i elektrik enerjisi santrallerinden tüketicilerin bu-lundu¤u çok uzak bölgelere kolayca iletilebilmesidir. Bu iletimin verimli bir ekil-de gerçekleebilmesi için gerilimin yeteri kadar yüksek olmas› gerekir.

Gerilimi yükseltmek ve enerjinin uzaklara verimli bir ekilde iletilmesini sa¤la-mak için transformatörler kullan›lmaktad›r. Elektrik enerjisinin gerilimi transforma-törler yard›m›yla yükseltilebilir veya düürülebilir. Transformatörler alternatif ak›-m›n gücünü ve frekans›n› de¤itirmeden ihtiyaca göre bir oran dahilinde gerilimdüürmeye veya yükseltmeye yarayan elektrik makineleridir.

Elektrik enerjisinin üretildi¤i yerden kullan›laca¤› yere kadar iletilmesi ve da¤›-t›lmas› hava ve yeralt› hatlar› ile sa¤lan›r. Elektrik enerjisi genel olarak iletim hatla-r›nda alternatif ak›mla ta›n›r. Bununla birlikte baz› özel durumlarda do¤ru ak›mlada enerji ta›nmaktad›r.

Elektrik enerjisinin oluturdu¤u sistemin süreklili¤inin sa¤lanabilmesi için elek-trik santrallerin bir merkezden kontrol edilmesi gerekir. Co¤rafi bölgelere da¤›lm›olan tüketici talebi bir çok küçük ölçekli santraller yerine say›ca az fakat büyük öl-çekli santraller taraf›ndan enterkonnekte iletim sistemi ile kar›lanmaktad›r.

Elektrik enerjisi iletiminde, santralde üretiIen enerji ile tüketiciye sunulan ener-ji aras›ndaki fark sistem kay›plar› olarak tan›mlanmaktad›r. Elektrik enerjisi ileti-minde kar›la›lan kay›plar›n azalt›lmas› enerji tasarrufu çal›malar›na katk› sa¤la-

yaca¤›ndan dolay› üzerinde durulmas› gereken önemli bir konudur.Bu bölümde k›sa ve uzun mesafede elektrik enerjisinin iletimini gözlemleyece-

¤iz. Uzun mesafe elektrik enerjisi iletimi için yükseltici ve düürücü transformatörlerkullanarak elektrik enerjisinin verimli bir ekilde iletilip-iletilmedi¤ini s›nayaca¤›z.

Uzak Mesafe Yüksek Gerilim Hatt› Modeli



GÜVENL‹K ÖNLEMLER‹ Yapaca¤›n›z deneyde kendi sa¤l›¤›n›z için güvenlik önlemlerine dikkat etmeniz ge-rekir. Güvenli¤inizin hereyden önemli oldu¤unu unutmay›n›z. Aa¤›da verilen ba-

z› güvenlik önlemlerini dikkatli bir ekilde okuyarak uygulamaya özen gösteriniz.• Görevlilerin yapaca¤› uyar›lar dikkatle dinlenmeli ve uygulanmal›d›r.• E¤er ilk kez bir laboratuvarda çal›maya balam›san›z elektrik panosu, yan-

g›n söndürücü ve ilk yard›m dolab›n›n yerlerini ö¤reniniz.• ‹lk yard›m gereçlerinin kullan›labilir durumda oldu¤undan emin olunuz.• Gerekli ilk yard›m merkezlerinin telefon numaralar›n› kolayca ulaabilece¤i-

niz bir yere not ediniz.• Elektrik çarpmalar› ile ilgili ilk yard›m bilgilerini ö¤reniniz. ‹lk yard›m uygu-

lamak durumunda kal›rsan›z, aceleci ve heyecanl› olmamaya çal››n›z. Aksihalde olas› bir kazaya u¤ram› arkada›n›z›n yaam›n› yitirmesine nedenolabilirsiniz.

• Laboratuvarda çal›maya balamadan önce, yapaca¤›n›z deneyde kullanaca-¤›n›z cihazlar›n kablolar›n›n prizlerde tak›l› olup olmad›¤›n› kontrol ediniz,tak›l› ise fileri prizlerden ç›kar›n›z.

• Laboratuvarda deney yapmak üzere kullan›lacak prizlerde toprak hatt›n›nbulunmas› zorunludur.


• Cihazlarda kullan›lan filerin prizlere tam olarak tak›ld›¤›n› kontrol ediniz.E¤er filer prizlere tam olarak tak›lmazsa filer fazla ak›m çekerek ›s›nma,

yan›k, yang›n veya patlama gibi kazalara neden olabilir.

• Tek ba›n›za yüksek voltajla çal›may›n›z. Yan›n›zda elektrik oklar› ile ilgi-li ilk yard›m konusunda tecrübeli birisi kesinlikle bulunmal›d›r.

• Daima yüksek gerilim hatlar›na ve devrelerine yak›nl›¤›n›z›n fark›nda olu-nuz. Uygun yerde onayl› kauçuk eldiven kullan›n›z.

• Yüksek güç veya voltajl› devrelerle çal›t›¤›n›z zaman emniyet gözlü¤ü tak›n›z.• Yüksek voltaj parçalar›na ve ba¤lant›lar›na kazara dokunmamak veya ölçü

aletlerine-parçalar›na herhangi bir temastan kaç›nmak için onlar› kendinizdenuzak tutunuz.

• Yapaca¤›n›z deneyi belirtilen yönergeye göre haz›rlad›ktan sonra görevliler-den onay al›n›z.

• Ölçüm al›rken ellerinizi devredeki ba¤lant›lara temas ettirmeyiniz.• Görevlilerden “deneye balayabilirsiniz” onay›n› almadan devreye elektrik

enerjisi vermeyiniz.• Deneyi gerçekletirdikten sonra cihazlar› kapat›n›z ve filerini prizlerden ç›-

kart›n›z. Deney masas›nda bulunan cihazlar›, araç ve gereçleri tehlike yarat-mayacak bir ekilde düzenli olarak b›rak›n›z.

• Deneyinizi tamamlad›¤›n›z› görevlilere bildiriniz.

TEOR‹K B‹LG‹Elektrik enerjisinin uzaklara ta›nmas›, kullan›lmas› ve di¤er enerji türlerine dönü-türülmesi kolayd›r. Bir enerji türü di¤er enerji türüne dönütürülürken faydal› ola-rak kullanamad›¤›m›z baka enerji türleri de ortaya ç›kar. Bunlar ›s›, ses oluumu

ve çeitli biçimlerde oluan enerjilerdir. Bunlar aras›nda ›s› enerjisi yararlanamad›-




¤›m›z enerji türlerinden bask›n olan›d›r ve verimin düük olmas›na yol açar. Elek-trik enerjisinin verimi di¤er enerji türlerine göre yüksektir. Elektrik enerjisinin ›s›-dan baka bir enerjiye dönütürüldü¤ünde ortaya ç›kan faydal› olarak kullanama-

d›¤›m›z ›s› enerjisi az oldu¤u için verimi yüksektir.Elektrik enerjisinin üstünlükleri yan›nda baz› dezavantajlar› da vard›r. Elektrikenerjisi akümülatörlerde kimyasal enerjiye dönütürülerek veya kondansatörlerdedo¤rudan s›n›rl› miktarda depolanma imkan› vard›r. Bu sebeple elektrik enerjisiüretildikten sonra kullan›c›ya ulat›r›lmas› gerekir.

Elektrik santrallerinde üretilen ak›m alternatif ak›md›r. Evlerde 220 volt olarakkulland›¤›m›z gerilim etkin de¤er veya rms de¤er dedi¤imiz bir alternatif ak›md›r.rms (kareler-ortalamas›n›n-karekökü) de¤er alternatif ak›m›n bir direnç üze-rinde tüketti¤i enerjiye eit miktarda enerji tüketen do¤ru ak›m›n kar›l›¤›d›r. Alter-natif ak›mda sinüs sinyali için genli¤in 0,707 ile çarp›m›, o sinyalin rms de¤erini ve-rir. Yani sinüs e¤rileri için;

V rms= V genlik × 0,707 (8.1)

eitli¤inden alternatif gerilimin rms de¤eri hesaplanabilir. Genelde bir alternatif ak›mdan bahsedilirken hep etkin de¤eri kullan›l›r. Ölçü aletleri de bu de¤eri ölçer.Normalde ehir ebekesinin genli¤i (maximum de¤eri veya tepe de¤eri) 311 volt’tur.

Elektrik enerjisi santrallerde üretildikten sonra abonelere ulaana kadar de¤iikilemlerden geçer. Elektrik enerjisinin üretildi¤i santraller genellikle tüketim bölge-lerinden uzaktad›r. Bu nedenle elektrik enerjisi üretildi¤i yerlerden tüketim bölge-lerine ta›nmas› gerekmektedir. Elektrik santralinde kontrollü ve planl› olarak eldeedilmi elektrik enerjisinin, santrallerden kullan›c›lara iletilmesini sa¤layan hatlariletim hatlar› olarak adland›r›l›r.

Enerji iletim ve da¤›t›m› yap›lmas›nda gerilimin büyük önemi vard›r. Elektriksantrallerinde üretilen gerilim orta seviyededir (1kV-35 kV, 1kV=1000 volt’tur).Enerjinin üretildi¤i santralden tüketim bölgelerine verimli bir ekilde iletimininsa¤lanmas› için yüksek gerilime (35-154 kV) ihtiyaç duyulur. Enerji iletimi için ge-rilim ne kadar yüksek olursa ak›m o kadar azalacak ve dolay›s›yla enerji iletiminisa¤layan iletkenin kesiti küçülecektir. Böylece iletken kesitinin küçülmesi maliye-ti azaltacakt›r. Alternatif ak›m yükseltici ve düürücü transformatörler yard›m›ylakolayca yükseltilebilir veya düürülebilir. Transformatörler sürekli manyetik ak›de¤iimi prensibine göre çal›t›¤›ndan, dc gerilimi yükseltmek veya düürmek içinkullan›lamaz. Bu sebeple elektrik enerjisi genellikle alternatif ak›mla ta›n›r. Bu-nunla birlikte baz› özel durumlarda do¤ru ak›mla (dc) da ta›n›r.

Transformatörler Elektrik santrallerinde üretilen orta seviyeli gerilimi yükseltmek ve enerjinin uzak-lara verimli bir ekilde iletilmesini sa¤lamak için transformatörler kullan›l›r. Elek-trik enerjisinin gerilimi transformatörler yard›m›yla yükseltilebilir veya düürülebi-lir. Alternatif ak›m›n gücünü ve frekans›n› de¤itirmeden ihtiyaca göre bir oran da-hilinde düürmeye veya yükseltmeye yarayan, ayr›ca aktif ve reaktif gücü besleyenebekeden beslenen ebekeye geçiren elektrik makinelerine transformatör veyak›saca trafo denilmektedir.

1758. Ünite - Uzak Mesafe Yüksek Gerilim Hatt› Modeli



Bir transformatör saç paketinden yap›lm› bir demir çekirdek üzerine sar›lm›iki bobinden oluur. ekil 8.1’de ayn› yumuak demir çekirde¤e sar›lm› iki bobin-den oluan ideal bir transformatör görülmektedir. ‹deal bir transformatör tellerin-de ve çekirde¤indeki enerji kay›plar›n›n ihmal edilebildi¤i bir transformatördür.

AC giri gerilimine sahip olan ve N 1 sar›mdan oluan sol taraftaki bobine birincil (primer) bobin ad› verilir. N 2 sar›mdan oluan ve bir R yük direncine ba¤lanan sa¤-daki bobine ikincil (sekonder) bobin ad› verilir. Ortak demir çekirde¤inin amac›manyetik ak›y› artt›rmak ve ak›n›n bir bobinden di¤erine geçti¤i bir ortam sa¤la-makt›r. Bobin telleri küçük dirence sahip olduklar›ndan dolay› ›s› kay›plar› genel-likle çok küçüktür. Tipik transformatörlerin güç verimi % 90-99 aras›nda de¤i-mektedir. Bir transformatörün elektrik devre emas› ekil 8.2’de görülmektedir.

Bir transformatörde N 1 sar›ml› birincil bobine bir V g (=V 1 ) ac voltaj› uygulan›r-sa N 2 sar›ml› ikincil bobindeki V ç (=V 2 ) ç›k› voltaj› R L yük direncinin uçlar› ara-s›ndaki voltajd›r. Bobinlerdeki giri ve ç›k› voltajlar› aras›nda,

(8.2)

ba¤›nt›s› vard›r.N 2 sar›m say›s›N 1’den büyük oldu¤u zaman ( N 2 > N 1), V 2 ç›k› vol-taj›,V 1 giri voltaj›ndan büyük olur. Böyle bir transformatör yükseltici transforma-

törü olarak adland›r›l›r. N 1 sar›m say›s›N 2 ’den büyük oldu¤u zaman ( N 1 > N 2 ), V 2

V

V

N

N 2

1

2

1

=


AC Vg

Giri

Birincil bobin

N1 N2

‹kincil bobin

Yumuak demir

Ç›k›

Anahtar

R

eki l 8.1

Ayn› Yumuak Demir Çekirde¤e

Sar›lm› ‹ki Bobinden Oluan ‹deal Bir Transformatör

Vg

I1 I2

RL Vç

N1 N2

eki l 8.2

Bir Transformatörün Elektrik Devre emas›



ç›k› voltaj›V 1 giri voltaj›ndan küçük olur. Böyle bir transformatör düürücütransformatörü olarak adland›r›l›r.

Bir elektrik transformatörünün birincil bobinin sar›m say›s› 900 ve ikincil bobinin sar›m say›s› 75’tir. Giri gerilimi 120 V ise ç›k› gerilimi kaç volt’tur?

Çözüm:Eitlik 8.1’den ç›k› gerilimi,

olarak hesaplan›r. Bu transformatör düürücü özelli¤e sahiptir.

‹deal bir transformatörde birincil bobindeki güç ile ikincil bobindeki güç ayn›-d›r, yani güç azalmadan aktar›lm› olmaktad›r ve bobinlerdeki güçler aras›nda

I 1V 1=I 2 V 2 (8.3)

eitli¤i vard›r. Burada I 2 =V 2 /R L oldu¤undan ikincil devredeki ak›m› R L yük diren-ci belirler.

Giri gerilimi 120 V oldu¤unda ideal bir transformatörün birincil ak›m› 10 A’dir. Bir yük direncine 1,6 A’lik bir ak›m sa¤land›¤›nda ikincil bobinin ç›k› gerilimi kaç volt olur?

Uzak mesafelere enerji iletiminde transformatörlerin neden yararl› olduklar›imdi daha iyi anla›lmaktad›r. Üretecin voltaj›n› yükseltmek suretiyle iletim hatla-r›ndaki ak›m düürülür. Böylece I 2 R ifadesi ile verilen ›s› kayb› azalt›lm› olur.

Elektrik enerjisi santrallerde üretildikten sonra santral ç›k››nda elektrik enerji-sinin gerilimi transformatör ile yükseltilir. Böylece iletim yüksek gerilimle yap›lm›olur. Yüksek gerilim hatlar› genellikle elektrik santral› ile yerleim yeri aras›ndakullan›l›r. ehir veya kasabalar›n giriinde yüksek gerilim, transformatör ile ortagerilim seviyesine düürülür. Son olarak da orta gerilim da¤›t›m trafolar› yard›m›y-la düük gerilime çevrilir. Düük gerilim hatlar› ise ehir içi elektrik da¤›t›m›ndakullan›l›r. Bu ilemler yerine getirilirken de¤iik büyüklükte ve özellikte trafolarkullan›l›r.

Transformatörler amaçlar› bak›m›ndan yap›l› tarzlar›na göre;• Güç (da¤›t›m) trafolar›• Ölçü (ak›m ve gerilim) trafolar›• Özel maksatl› trafolar

olarak s›n›fland›r›l›r. Transformatörler üst gerilim ebekesinden alt gerilim ebeke-sine güç aktarmak amac› ile kullan›l›yorsa güç transformatörleri olarak adland›-r›l›r. Güç transformatörü, yükseltici-indirici merkezler aras› enerji iletiminde kulla-n›lan YG/YG (Yüksek Gerilim) transformatörüdür. E¤er gerilimi ve ak›m› ölçmekamac›yla kullan›l›yorsaölçü transformatörleri olarak adland›r›l›r.

Transformatörler gerilimlerine göre dört gruba ayr›l›r. Bunlar;• Düük gerilim: 0 - 1 kV aras› gerilim de¤erleridir.• Orta gerilim: 1 - 3 - 5 - 10 - 20 - 25 - 30 - 35 kV de¤erleridir.

V N

N V

V

22

11

2

75900

120

9000900

10

= =

= =

volt

V volt


Ö R N E K

SIRA S‹ZDE

1



• Yüksek gerilim: 45 - 60 - 154 kV de¤erleridir.• Çok yüksek gerilim: 154 kV üzeri de¤erlerdir.Genellikle birbirinden uzak olan elektrik enerjisi üretim santrallar›yla tüketim

merkezleri aras›ndaki ba¤lant› ta›y›c› direkler, iletken kablolar, trafo merkezleri vebenzeri ünitelerden oluan iletim ebekelerinin kullan›ld›¤› enterkonnekte sistem-le sa¤lan›r. Enterkonnekte sisteme ülkedeki bütün elektrik enerjisi santralleri ba¤-lanabilir. Bu santrallerin kapasitelerinin farkl› olmas›n›n bir önemi yoktur. Enter-konnekte sistemler tüketimdeki de¤iime göre üretimi düzenlemeyi sa¤lar.

Elektrik enerjisini ileten ve da¤›tan, iki elektrik cihaz›n› birbirine elektriksel ola-rak ba¤layan, elektriksel olarak yal›t›lm› bir veya daha fazla telden meydana ge-len iletken elektrik malzemesine enerji kablosu ad› verilir.

Transformatör ile ilgili olarak Teknolojinin Bilimsel ‹lkeleri, Elektrik Devre Analizi ve Fi-zik II kitaplar›nda ilgili ünitelere bakabilirsiniz.

Elektrik Enerjisi ‹letim Hatlar›Elektrik enerjisinin üretildi¤i yerden kullan›laca¤› yere kadar iletilmesi ve da¤›t›l-mas› hava ve yeralt› hatlar› ile sa¤lan›r. Yeralt› iletim hatlar› yüksek izolasyon ge-rektirdi¤inden, hava hatt›na oranla oldukça pahal› olmas›na kar›n güvenlik vegörsel aç›dan tercih edilir. Hava hatlar›n›n yeralt› hatlar›na göre avantaj› ve deza-

vantaj› vard›r. Avantajlar›ndan baz›lar›;• Daha az maliyetlidir,• Ar›zalar›n›n tesbiti daha kolayd›r,

dezavantajlar› ise

• Çevre artlar›ndan kolayca etkilenebilir,• Uzun ömürlü de¤ildirler,olarak ifade edilebilir.

Elektrik enerjisinin iletiminde kullan›lan iletken materyaller;• Yüksek elektriksel iletkenlik,• Düük maliyetli,• Düük özgül a¤›rl›kl›,• Yüksek çekme mukavemetli,

gibi özelliklere sahip olmal›d›r.Elektrik enerjisi iletim hatlar›nda;• Bak›r,

• Alüminyum,• ‹letken çelik takviyeli alüminyum (ACSR),• Galvanizli çelik,• Bak›r kadmiyum,

gibi iletken materyaller kullan›l›r.Bir yerden baka bir yere elektrik enerjisinin iletiminde kullan›lan iletim

hatlar›nda;• ‹letim kay›plar› en az olmal›,• Güç, belirtilen gerilim de¤erinde aktar›lmal›,• Radyo (yüksek frekans) frekans›ndan etkilenmemeli,• Yüksek kullan›labilirli¤e sahip olmal›,

gibi artlar›n kar›lanmas› beklenir.


K ‹ T A P



Hava iletim hatlar› k›sa, orta ve uzun iletim hatlar› olarak s›n›fland›r›l›r. K›sailetim hatlar› 50 km’ye kadar uzunlu¤a ve 20 kV’luk gerilime kadar de¤erlere sa-hip olan hatlard›r. ‹letim hatt›n›n k›sa ve düük voltaja sahip olmas› nedeniyle ka-

pasitans etkileri küçüktür ve ihmal edilir. Bu hatlarda direnç ve indüktans bask›nparametrelerdir.

www.electricalquizzes.com/Transmission_Distribution/Transmission-_Distribution_The-ory_2.htm ve http://www.elektrikport.com/forum/showthread.php?t=-2381

Orta iletim hatlar› 50 km ile 150 km uzunluk ve 20 kV ile 100 kV voltaj aral›¤›de¤erlerine sahip hatlard›r. Bu hatlardaki gerilim ve hat uzunlu¤u sebebi ile kapa-sitif etkiler ihmal edilemez.

Uzun iletim hatlar›nda, hat uzunlu¤a 150 km’den ve gerilim 100 kV’tan fazlad›r. Yüksek gerilim 34.5 kV ve üzeri de¤erler için kabul edilir ve de¤eri s›n›rs›z ar-

t›r›labilir denilemez. Çünkü gerilim de¤erinin belirli de¤erleri amas› halinde, can ve mal güvenli¤i konusunda s›k›nt›lar artacak, sistemde boalma ve yal›t›m sorun-lar› meydana gelecek, verilecek yüksek gerilim de¤erinin üretimi ve iletimi prob-lemiyle kar›la›lacakt›r. Ülkemizde enerji a¤›n›n en yüksek gerilimi 380 kV’tur.

Hava iletim hatlar›nda kullan›lan malzemeler iyi bir iletken, mekanik yüklere ve tabiat artlar›na kar› dayan›kl› ve hafif olmal›d›r. Elektrik enerjisi iletim hatlar›ta›d›klar› ak›m ve d› etkenlerden dolay› ›s›n›rlar. Bu durumda hattaki iletkeninuzunlu¤u artar ve direkler aras›nda sarkmalar görülür. Bu nedenle iletkenler s›cak-l›k artt›kça daha az uzayan malzemelerden olmal›d›r.

Elektrik santrallerinde üretilen elektrik enerjisinin gerilimi ne kadar yüksekolursa, bir iletim hatt›n›n iletebilece¤i enerji miktar› da o kadar yüksek olur. Ülke-

mizdeki elektrik santrallar›ndan elde edilen alternatif ak›m› iletebilen hatlar en yüksek 380.000 V veya 154.000 V seviyesindedir. Uzak mesafeler aras›nda kurulanbüyük iletim ebekeleri ve enterkonnekte sistemler bu gerilim seviyesindeki iletimhatlar›ndan oluur. Bu sistemler ticari olarak kullan›labilen elektrik üretim santral-lar›n› birbirine ba¤lar. Kullan›c›lar›n bulundu¤u bölgeye ulat›r›lan elektrik enerji-si, gerilimi düürüldükten sonra bölgesel ebekelere iletilir. Bu ebekeler yard›-m›yla da¤›t›m merkezlerine yönlendirilir. ‹letim ebekesi bölgesel, ulusal veyauluslararas› ölçekte olabilir. Ülkemizdeki elektrik enerjisi iletimi 34.500 V veya bu-nun üzerindeki bir gerilim düzeyinde gerçekletirilir. ‹letim hatlar›nda en çok kul-lan›lan gerilim de¤erleri 380.000 V, 154.000 V, 66.000V ve 24.500V’tur. 34.500 V’unalt›nda olan 20.000 V ve 15.000 V luk ortalama gerilimler ile 380 veya 220V’luk dü-

ük gerilimlere da¤›t›m gerilimleri denir. Petrokimya, metalürji (özellikle alü-minyum) endüstrisi, demir-çelik fabrikalar› ve elektrikli ula›m hatlar› (tren, tram-

vay) çok büyük tüketicidirler. Orta gerilim ebekeleri orta ve küçük ölçekli sanayiiletmeleri ile birlikte büyük al›veri merkezleri, hastaneler ve büyük kurumlar gi-bi çok say›da insan toplulu¤unun bulundu¤u merkezleri besler. Son aamada mil-

yonlarca bireysel kullan›c›n›n konutlar› düük gerilimli elektrik enerjisi ile beslenir.Düük gerilimli elektrik enerjisi da¤›t›m sistemi bireysel tüketicilere üç fazl› ve birtoprakl› (nötr) elektrik enerjisi sa¤lar. Elektrik enerjisi iki gerilim seviyesinde kul-lan›c›lara sa¤lan›r. Bunlar;

• Fazlar aras› 380 V ve faz-toprak aras› 220 V • Fazlar aras› 200 V ve faz-nötr aras› 127 V

olan gerilimlerdir. Bunlardan ilkine olan talep artarken di¤erine olan talep azal-maktad›r. Ülkemizde en çok üç fazl› 380 V ve tek fazl› 220 V’luk sistemler kullan›-


‹ N T E R N E T



l›r. Bu seçene¤e göre, bir alet 4 tele veya 2 tele ba¤lan›r. Elektrik ak›m›n›n frekan-s› Avrupa’da ve Türkiye’de 50 Hz, Amerika k›tas›ndaysa 60 Hz’dir.

‹letim hatlar› ile ilgili olarak Elektrik Enerjisi ‹letimi ve Da¤›t›m›, Elektrik Devre Analizi ve Devre Analizi Laboratuvar› kitaplar›nda ilgili ünitelere bakabilirsiniz.

Elektrik Enerjisi ‹letim Hatlar›ndaki Kay›plar Bir iletim hatt›n› oluturan iletken kablolar indüktör, kondansatör ve direnç özel-liklerine sahiptir. Elektrik enerjisi iletim ve da¤›t›m hatlar›nda, hatt›n direnci, in-düktans› ve kapasitans› gibi de¤erlere hat sabitleri denir. ‹letim hatt› sabitleri ile-tim hatt›n›n tamam›nda vard›r ve birbirinden ay›rt edilemez. ‹ndüktans, kapasitans

ve direncin de¤eri hatt›n uzunlu¤una, hattaki tellerin kal›nl›¤›na, tellerin aras›nda-ki mesafeye ve teller aras›ndaki dielektrik materyale ba¤l›d›r. ‹ki telli iletim hatt›-n›n elektriksel özellikleri öncelikle hatt›n yap›m›na ba¤l›d›r.

Direnç, elektrik enerjisi iletim ve da¤›t›m hatlar›nda gerilim düüüne ve güçkayb›na sebep olan bir hat sabitidir. Bir iletkenin do¤ru ak›m direnci (Ünite 2’yebak›n›z),

(8.4)

eitli¤i ile verilir. Burada ρ iletkenin özdirenci, iletkenin boyu ve A iletkenin ke-sit alan›d›r. SI ölçüm sisteminde direnç ohm ( Ω), özdirenç ohm.metre ( Ω⋅m), uzun-luk (m) ve alan metrekare (m 2) birimleri ile ifade edilir.

Alternatif ak›m devresinde, do¤ru ak›m devresine göre ayn› etkiyi gösteren birdirenç etkin direnç olarak adland›r›l›r. ‹letkenlerin do¤ru ak›m dirençleri ile alter-natif ak›mdaki etkin dirençleri birbirinden farkl›d›r. Enerji hatlar›n›n etkin direnci R,

(8.5)

eitli¤i ile verilir. Burada P direncin çekti¤i güçtür ve I dirençten geçen ak›md›r. SIölçüm sisteminde güç birimi watt (W) ve ak›m birimi amper (A)’dir. Bütün etkindirençlerde elektrik ak›m› ›s› enerjisi eklinde aç›¤a ç›kar.

Bir üreteç 500 V’ta 8 A ak›m sa¤lamaktad›r. Voltaj ideal bir transformatörde 5 kV’a yükseltilmekte ve toplam direnci 25 ohm olan bir iletim hatt› ile uzak bir mesafeye elektrik enerjisi iletilmektedir. a) Voltaj yükseltildi¤inde kaybolan güç yüz- desi kaçt›r?, b) Gerilim yükseltilmemi olsayd› ilk gücün % kaç› iletim hatt›nda kaybolacakt›?

Çözüm: a) ‹kincil bobinden geçen ak›m eitlik (8.3)’ten

olarak bulunur. ‹letim hatt›ndaki güç kayb›,

P= I 2 R = (0,8A)2 (25Ω)= 16 W

olarak hesaplan›r. Üretecin ç›k› gücü,

P= IV = (8A) (500V)= 4000 W olarak bulunur. ‹letim hatt›nda kaybolan güç yüzdesi,

I V

V I

I

21

21

2

5005 000

8

0 8

= =

=

( )( . )

( )

,

VV

A

A

R P I

=2

R l

A= ρ


K ‹ T A P

Ö R N E K



olarak belirlenir.b) Gerilim yükseltilmemi olsayd› iletim hatt›ndaki ak›m 8 A olarak kalacakt›.

Bu durumda hattaki güç kayb›,

P= I 2 R = (8A)2 (250Ω) = 1600 W

olarak hesaplan›r. Bu durumda güç kayb› yüzdesi,

olacakt›r. Bu örnekteki iki farkl› durum için güç kay›plar›n› kar›lat›rd›¤›m›zda,iletim hatlar›nda yüksek voltaj›n kullan›lmas›n›n avantaj› ve gereklili¤i aç›kça gö-rülmektedir.

Bir transformatörün verimi % 95’tir. Birincil ve ikincil bobinlerdeki sar›m say›lar› s›ras›ile 80 ve 160’t›r. 110 V’luk etkin gerilimde birincil bobin sar›mlar› 4 A ak›m ta›rsa ikin-cil bobindeki etkin voltaj ve ak›m nedir?

Direnç de¤eri s›cakl›¤a ba¤l› olarak da de¤iir. Materyalin direncinin s›cakl›¤aba¤l› olarak de¤iimi R ,

R= R 0 [1+α (T-T 0 ) ] (8.6)

eitli¤i ile verilir. Burada R 0 , referans olarak al›nan T 0 (°C) (bu de¤er tablolardabelirtilen sabit bir s›cakl›k de¤eridir, genellikle 20 °C’dir) s›cakl›¤›ndaki materyalindirencidir. R ise T s›cakl›¤›ndaki materyalin direncidir. α de¤eri direncin s›cakl›klade¤iim katsay›s›d›r. SI ölçüm sisteminde direncin s›cakl›kla de¤iim katsay›s› 1/°Cbirimi ile ifade edilir.

20°C referans s›cakl›¤›nda direnci 3 ohm olan bak›r iletkenin 30°C ortam s›cakl›¤›ndakidirenci kaç ohm’dur? (Bak›r›n direncinin s›cakl›kla de¤iim katsay›s› 0,00393 (1/ °C) dir).

‹letkenler elektrik enerjisi ta›d›klar› zaman ak›m geçmesi nedeniyle etraf›ndabir manyetik alana sahip olurlar. Ayn› zamanda indüktör özelli¤i sergilerler. Bir in-düktör elektrik devresinden geçen ak›m›n de¤iimine kar› koyar. Alternatif ak›makar› indüktörün gösterdi¤i direnç indüktif reaktans olarak adland›r›l›r. ‹ndüktif reaktans X L (kay L diye okunur),

X L = 2 π fL (8.7)

eitli¤i ile verilir. Burada f uygulanan alternatif ak›m›n frekans› ve L indüktanst›r.Bir indüktörün indüktans› iletim hatt›n› oluturan iletkenin yar›çap›na ve iletkenleraras›ndaki mesafeye ba¤l›d›r. SI ölçüm sisteminde frekans birimi hertz (Hz) ve in-düktans birimi henry (H)’dir. Dirençten farkl› olarak reaktans indüktörün karakte-ristiklerine oldu¤u kadar frekans›na da ba¤l›d›r ve iletken üzerinde bir gerilim dü-mesine sebep olur.

(%) Güç Kaybı = (1600W)(4000W)

100 = %40×

(%) Güç kaybı = letim hattındaki güç kaybıÜretec

İiin sa ladı ı güç

100

(%) Güç kaybı = (16W)(4000W)

ğ ğ ×

××

100 = % 0, 4


SIRA S‹ZDE

2

SIRA S‹ZDE

3



500 Hz‘lik frekansta indüktif reaktans› 120 ohm olan bir bobinin indüktans› kaç mH’dir?

Çözüm: ‹ndüktif reaktans X L = 2 π fL eitli¤inden,

Birbirinden hava, plastik ya da herhangi bir yal›tkan malzeme gibi bir dielek-trik (elektri¤i iletmeyen) materyalle ayr›lm› olan iki telli iletim hatt› uzun bir kon-dansatör (kapasitör) gibi davran›r. Teller aras›ndaki elektrik alan bir kondansatö-rün plakalar› aras›ndaki elektrik alana benzerdir. Alternatif ak›ma kar› kondansa-

törün gösterdi¤i direnç kapasitif reaktans olarak adland›r›l›r. Alternatif ak›m uy-gulanan bir kondansatörün kapasitif reaktans› X c (kay C diye okunur),

(8.8)

eitli¤i ile verilir. Burada C kondansatörün s›¤as›d›r. Kondansatörün birim uzunlu-¤unun s›¤as› iki iletken aras›ndaki mesafeye ve iletkenleri ay›ran dielektrik mater-

yalin ba¤›l permitivitesine ba¤l›d›r. SI ölçüm sisteminde s›¤an›n birimi farad (F)’d›r.Kondansatörün kapasitif reaktans› uygulanan frekansla de¤iir.

50Hz’lik frekansa sahip bir ac üretecine ba¤l› 2µF(=2x10-6F) l›k bir kondansatörün kapa-sitif reaktans› kaç ohm’dur?

Düük veya orta gerilim da¤›t›m hatlar›nda sadece direnç ve indüktans dikkateal›n›r. Yüksek gerilimli iletim hatlar›nda ise direnç, indüktans ve kapasitans gibihat sabitleri dikkate al›n›r.

Elektrik enerjisi ta›yan yüksek gerilim hatlar›ndaki elektrik yükü miktar› alter-natif ak›mdan dolay› sürekli de¤iir. Elektrik yükü miktar›ndaki bu de¤iim birak›m oluturur. arj ak›m› ad› verilen bu ak›m hatt›n geriliminin dümesine, güçkatsay›s›n›n, verimin ve iletim hatt›n›n kararl›l›¤›n›n de¤imesine de sebep olur.

‹ki telli bir iletim hatt›nda dielektrik materyal olarak hava bile mükemmel bir yal›tkan de¤ildir. Kaçak ak›m olarak bilinen küçük de¤erdeki bir ak›m iki tel ara-s›nda mevcuttur. ‹ki tel aras›nda yal›tkan olarak kabul etti¤imiz materyal, gerçek-te bir direnç gibi davranarak iki tel aras›nda ak›m geçmesine yol açar. Bu kaçakak›m›n yolu sanki iki hat aras›na paralel ba¤lanan dirençlerdir. Bu özellik ilet-kenlik (G) olarak adland›r›l›r ve direncin kar›t›d›r. ‹letim hatlar›ndaki iletkenlikdirencin tersi olarak bilinir ve genellikle iletim hatlar›nda birim uzunluk ba›na(mikroohm) -1 (µΩ )-1 ile ölçülür.

Yüksek voltajda elektrik enerjisi ta›yan iletim hatlar› etraflar›nda kuvvetli elek-trostatik alan yarat›rlar. ‹letim hatlar›n› saran havan›n kritik dayanma voltaj›ndandaha yüksek voltajlarda hava moleküllerinin iyonlamas› meydana gelir. Bu coro-na ad› verilen renkli ››k çakmas› görünür, bir yük boalmas› ile sonuçlan›r. Coro-na olay›na t›slama sesi, titreim, güç kayb› ve radyo giriimi elik eder. Corona ola-

y›n› etkileyen faktörler; atmosfer, iletkenin yüzey ekli, iletkenler aras›ndaki mesa-fe ve hat voltaj›d›r. Corona olay ›s› ve ses eklinde bir enerji kayb›d›r.

X fC c

= 12π

L X

f x x

L

L= =

=

2120

2 500

0 038

π π

( ))

,

Ω

Hz

H

veya 38mH'dir.


Ö R N E K

SIRA S‹ZDE 4



‹letim hatlar›ndaki kay›plar ile ilgili olarak Teknolojinin Bilimsel ‹lkeleri ve GelenekselEnerji Kaynaklar› kitaplar›na bakabilirsiniz.

DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLERDeneyde kulan›lacak araç - gereç ve miktarlar› aa¤›da liste halinde verilmitir.

1. U eklinde m›knat›s demir çekirdek:.......................................................2 adet2. Destek çubuklu ayak:...............................................................................2 adet3. Güç kayna¤›: (0-6 V ve 0- 12 V (ac), 230 V , 50-60 Hz, 90 VA )..............1 adet4. Düürücü transformatör: (Parçalar›n birletirilmi hali)5. Bobin: (75 sar›m)......................................................................................2 adet6. Bobin: (12.000 sar›m)...............................................................................2 adet7. Düz m›knat›s demir çekirdek...................................................................2 adet8. Bobin sabitleme anahtar›:.........................................................................2 adet

9. Lamba modül ba¤lant› kablosu: (0,1 Ω, 50 cm).......................................2 adet10. Lamba modülü ve akkor lamba: (4 V / 0,04 A)........................................1 adet11. Güç kayna¤› ba¤lant› kablosu: 50 cm.....................................................2 adet12. Uzun mesafe iletim hatt› kablosu: (100 ohm, 1 m).................................2 adetDeneye balamadan önce yukar›da listelenen ve ekil 8.3’te gösterilen araç ve

gereçlerin tam olup olmad›¤›n› kontrol ediniz.

DENEY DÜZENE⁄‹N‹N KURULMASI Yükseltici transformatörü oluturmak için destek çubuklu ayak üzerindeki kanalaU eklindeki demir çekirde¤i ekil 8.4’te görüldü¤ü gibi yerletiriniz.


K ‹ T A P

eki l 8.3

1 2 3 4

56

7

89

1011

12




Birincil bobini U eklindeki demir çekirde¤in sol aya¤›na ekil 8.5’te görüldü-¤ü gibi üstten geçirerek tak›n›z.

Sekonder bobini U eklindeki demir çekirde¤in sa¤ taraf›ndaki aya¤a ekil8.6’da görüldü¤ü gibi üstten geçirerek tak›n›z.


Kanal

eki l 8.4

Destek Çubuklu Ayak Üzerine U

ekilli Demir Çekirde¤in Yerletirilmesi

ekil 8.5

Birincil Bobinin Demir Çekirde¤in Sol taraf›na Yerletirilmesi

ekil 8.6

‹kincil Bobinin Demir Çekirde¤in Sa¤ taraf›na Yerletirilmesi



Düz demir çekirde¤i sar› oklarla gösterilen U eklindeki demir çekirde¤in ayak-lar› üzerine ekil 8.7’de görüldü¤ü gibi düzgün bir ekilde yerletiriniz.

Bobin sabitleme anahtar›n› k›rm›z› okla gösterildi¤i gibi metal pabucu altta ola-cak ekilde destek çubu¤unun üst taraf›ndan geçirerek düz demir çekirde¤in üze-rine getiriniz (ekil 8.8). Sar› okla gösterilen sabitleme anahtar›n›n kolunu geriyedo¤ru yavaça çevirerek düz demir çekirde¤i s›k›t›r›n›z.

U ve düz demir çekirdek ekil 8.9’da görüldü¤ü gibi s›k›ca tutturulmu olur.Böylece yükseltici transformatörümüz deney yapmak için haz›rlanm› oldu.

Yükseltici transformatörün birincil bobindeki sar›m say›s› 75 ve ikincil bobindeki sar›msay›s› 12.000’dir. Birincil devreye 10 volt’luk bir ac gerilim uygulan›rsa, ikincil devredeki potansiyel ne kadar olur?


eki l 8.7

Düz Demir Çekirde¤in U ekilli Demir Çekirdek ile Birletirilmesi

eki l 8.8

Sabitleme Anahtar›n›n Düz Demir Çekirdek

Üzerine Tak›lmas›

SIRA S‹ZDE

5



Yükseltici transformatöre benzer ekilde ilgili parçalar› birletirerek düürücü

transformatörünü oluturunuz. Burada U eklindeki demir çekirde¤in sol aya¤›naenerjinin girdi¤i primer bobini tak›n›z. Sa¤ aya¤›na enerjinin ç›kt›¤› sekonder bo-bini ekil 8.10’da görüldü¤ü gibi tak›n›z. Böylece yükseltici ve düürücü transfor-matörlerimiz deney yapmak üzere haz›rlam› oldu.

Transformatörleri yerinden kald›rarak ta›may›n›z. Aksi takdirde yere düürdü¤ünüzdeelinizi veya aya¤›n›z› ezebilirsiniz.

DENEY‹N YAPILIIK›sa Mesafede Enerji ‹letimiK›sa mesafede enerjinin iletim kablolar› ile ta›n›m›n› görmek için lamba yuval›modüle akkor lambay› tak›n›z (ekil 8.11).

Elektrik devresine enerji verece¤iniz zaman herhangi bir tehlikeye kar› arkadalar›n›z›ikaz ediniz.


ekil 8.9

Sabitleme Anahtar› ‹le Demir

Çekirde¤in Ayak Üzerine Sabitlenmesi

D ‹ K K A T

Yükseltici transformatör Düürücü transformatör

eki l 8.10

Yükseltici ve Düürücü Transformatörler

D ‹ K K A T



Sar› oklarla gösterilen modül üzerinde bulunan yuvalara elektrik kablolar›n›nbir uçlar›n›, bota kalan di¤er uçlar› da güç kayna¤› üzerindeki k›rm›z› ile gösteri-len 0 ve 6 V yuvalar›na ekil 8.12’de görüldü¤ü gibi tak›n›z.

Deney esnas›nda kesinlikle mekanik parçalara ve elektrik devresine temas etmeyiniz.

Laboratuvar yetkilisinden onay ald›ktan sonra güç kayna¤›n›n fiini prize tak›-n›z ve modül üzerinde bulunan akkor lambay› gözleyiniz (ekil 8.13). Güç kayna-¤›n›n fiini prizden ç›kar›n›z. Gözlemlerinizi Deney Sonuçlar›n›n De¤erlendirilme-si bölümünde (1) nolu yere yaz›n›z.


eki l 8.11

Akkor Lamba

Devre Modülü ve Akkor Lamba

D ‹ K K A T

eki l 8.12

Devre Modülünün

Güç Kayna¤›na Ba¤lant›s›



Güç kayna¤›n› kapatmay› unutmay›n›z.

Uzun Mesafede Enerji ‹letimiBu k›s›mda elektrik ba¤lant› kablolar› yerine yüksek gerilim hatt› kablolar› kulla-narak deney düzene¤ini ekil 8.14’te görüldü¤ü gibi kurunuz. Lambal› devre mo-dülünden gelen yüksek gerilim hatt› kablolar›n› güç kayna¤› üzerindeki 0 ve 6 V

yuvalar›na tak›n›z. Deneyin bu k›sm›nda, önceki k›s›mda oldu¤u gibi ayn› güçkayna¤› ve uzak mesafelere elektrik enerjisini ulat›rmak üzere yüksek gerilim hat-

t› kullan›lacakt›r. Burada kullanaca¤›n›z yüksek gerilim hatt›n›n kilometrelerceuzun oldu¤unu farzediniz.

Laboratuvar yetkilisinden onay ald›ktan sonra güç kayna¤›n›n fiini prize tak›-n›z ve akkor lambay› gözleyiniz (ekil 8.15). Akkor lamban›n önceki k›s›mda ol-du¤u gibi, ››k vermesi durumunu de¤il, ››k vermemesi durumunu sorgulamal›s›-n›z. Kurdu¤unuz devrede bir hatan›z yok ise, “lamba neden ››k vermemektedir?”sorusuna yan›t› bulmaya çal››n›z ve de¤erlendirmelerinizi Deney Sonuçlar›n›n De-¤erlendirilmesi bölümünde (2) nolu yere yaz›n›z. Gözleminiz bitince güç kayna¤›-n›n fiini prizden ç›kar›n›z. Ayr›ca sizin bilgilerinizin artmas› kapsam›nda haz›rlan-m› örne¤e (Sayfa 180) bir kez daha bak›n›z.


ekil 8.13

K›sa Mesafede Elektrik Enerjisinin

‹letimi

D ‹ K K A T

ekil 8.14

Uzun Mesafe ‹letim Hatt›n›n Devre Modülüne Ba¤lant›s› (Güç Kayna¤› Fii Tak›l› De¤il)



Güç kayna¤›n› kapatmay› unutmay›n›z.

Uzun Mesafede Yüksek Gerilim ile Enerji ‹letimiBu k›s›mda yükseltici ve düürücü transformatörler kullanarak yüksek iletim hatt›-n›n sonunda oluturaca¤›n›z devredeki akkor lamban›n yan›p yanmayaca¤›n› göz-lemleyeceksiniz. Bu amaçla transformatörler aras›nda yakla›k 1 m uzunlu¤undamesafe b›rakarak yükseltici transformatörünü sol tarafa, düürücü transformatörünüsa¤ tarafa yerletiriniz. Güç kayna¤›ndan gelecek ba¤lant› kablolar›n›n yükselticitransformatöründe tak›laca¤› yuvalar ekil 8.16a’da gösterilmitir. Lambal› modülündüürücü transformatörüne ba¤lanaca¤› yuvalar ekil 8. 16b’de gösterilmitir.

Güç kayna¤›ndan ve lamba modülünden gelen elektrik ba¤lant› kablolar›n›n transforma- törlerde alt veya üst yuvalara tak›lma s›ras› önemli de¤ildir.

Yüksek gerilim hatt› kablolar›n› kullanarak iki transformatör aras›ndaki iletimhatt›n› ekil 8.17’de görüldü¤ü gibi kurunuz. Kablolar›n yere ve birbirine temas et-memesi için biraz gergin olmas›n› sa¤lay›n›z.

Yükseltici transformatörünün üst yuvas›ndan gelen yüksek gerilim hatt› kablosunu düü-rücü transformatörünün üst yuvas›na tak›n›z.


eki l 8.15

Uzun Mesafe ‹letim Hatt› ile Elektrik Enerjisi ‹letimi (Güç Kayna¤› Fii Tak›l›)

D ‹ K K A T

D ‹ K K A T

D ‹ K K A T



Güç kayna¤›n› sol taraftaki yükseltici transformatörüne elektrik ba¤lant› kablo-lar› ile ekil 8.18’de görüldü¤ü gibi ba¤lay›n›z. Elektrik ba¤lant› kablolar›n› güçkayna¤› üzerinde 0 ve 6 V ba¤lant› yuvalar›na tak›n›z.

Yüksek gerilim hatt› kablosunu yükseltici ve düürücü transformatörler üzerinde bulunankar›l›kl› üst ve alt yuvalara tak›n›z.

Güç kayna¤›ndan yükseltici transformatöre voltaj uygulanmas›yla, bu voltaj›n 160 kez bü- yütülece¤ini ve yüksek gerilim hatt›nda tahmin edemeyece¤iniz bir tehlikenin olabilece¤i-ni akl›n›zdan ç›karmay›n›z ve güç kayna¤›n›n ba¤l› oldu¤u sürede, hiçbir durumda devre-nin bir yerine dokunmay›n›z. Çünkü yüksek gerilim hatt›nda çal›maktas›n›z.


Lambal› modülegiden

Güç kayna¤›ndangelen

(a) (b)

ekil 8.16

(a) Güç Kayna¤›n›n

Yükseltici Transformatörüne Ba¤lant› Yuvalar› ve(b) Lambal› Devre Modülünün Düürücü Transformatörüne Ba¤lant› Yuvalar›

eki l 8.17

Yüksek Gerilim Hatt› Kablolar›n›n Ba¤lant›s›

D ‹ K K A T

D ‹ K K A T



Üzerinde akkor lamba bulunan devre modülünü elektrik ba¤lant› kablolar› ilesa¤ taraftaki düürücü transformatörüne ekil 8.19’da görüldü¤ü gibi ba¤lay›n›z.Uzun mesafe enerji iletimi için deney düzene¤imiz ekil 8.20’de görüldü¤ü gibihaz›r hale gelmitir.


eki l 8.18

Güç Kayna¤›n›n Yükseltici Transformatöre Ba¤lant›s›

eki l 8.19

Lambal› Devre Modülünün Düürücü Transformatöre

Ba¤lant›s›

eki l 8.20

Yüksek Gerilim Hatt› Deney Düzene¤i



Laboratuvar yetkilisinden onay ald›ktan ve birbirlerinizi uyard›ktan sonra trans-formatörün fiini prize tak›n›z ve lambal› modüldeki akkor lambay› gözleyiniz (e-kil 8.21). Güç kayna¤›ndan sa¤lanan 6 V ’luk gerilim yükseltici transformatöründe

yakla›k 1000 V ’a yükseltilerek uzak mesafedeki düürücü transformatörüne ileti-lir. Düürücü transformatörde yakla›k 1000 V ’luk gerilim kullan›ma uygun gerili-me düürülür.

Prizden (bunu elektrik enerjisi üreten bir santral gibi de¤erlendiriniz) akkorlamban›n oldu¤u yere (yerleim yerleri) kadar olan aamalar› ayr›nt›l› ve arkada-lar›n›zla görü al› veriinde bulunarak inceleyiniz. Yüksek gerilim hatlar›nda elek-trik enerjisinin nas›l iletildi¤i durumunu gözden geçiriniz. Gözlem sonucundatransformatörün fiini prizden ç›kar›n›z. Gözlemlerinizi Deney Sonuçlar›n› De¤er-lendirme bölümünde (3) nolu yere yaz›n›z.

Deneyi tamamlad›¤›n›zda güç kayna¤›n› kapatmay› unutmay›n›z.

Deneyi tamamlad›ktan sonra aa¤›daki ilemleri gerçekletiriniz.• Güç kayna¤›n›n fiini prizden ç›kar›n›z.• Elektrik ba¤lant› ve yüksek gerilim hatt› kablolar›n› tak›l› olduklar› yuvalar-

dan ç›kar›n›z.

DENEY SONUÇLARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹1) Lambal› modülü elektrik ba¤lant› kablolar› ile güç kayna¤›na ba¤lay›p, devreyeenerji verdi¤inizde akkor lamba ››k verdi mi?...............................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

2) Lambal› modülü yüksek iletim hatt› kablolar› ile güç kayna¤›na ba¤lay›p, devreyeenerji verdi¤inizde akkor lamba ››k verdi mi?............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................


eki l 8.21

Yüksek Gerilim Hatt› ile Elektrik Enerjisinin ‹letimi

D ‹ K K A T



3) Lambal› modülü yükseltici ve düürücü transformatörler kullan›larak uzakmesafeye ta›nan enerjiyle besledi¤iniz zaman akkor lamba ››k verdi mi?..............................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

BU DENEY S‹ZE NE KAZANDIRDI?...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................





Elektrik enerjisinin uzaklara ta›nmas›, kullan›lmas› ve

di¤er enerji türlerine dönütürülmesi kolayd›r. Enerjininüretildi¤i santralden tüketim bölgelerine verimli bir e-kilde iletiminin sa¤lanmas› için yüksek gerilime (34,5-154 kV) ihtiyaç duyulur.Elektrik santrallerinde üretilen orta seviyeli gerilimi yük-seltmek ve enerjinin uzaklara verimli bir ekilde iletil-mesini sa¤lamak için transformatörler kullan›l›r. Elek-trik enerjisinin gerilimi transformatörler yard›m›yla yük-seltilebilir veya düürülebilir.Bir transformatörde N1 sar›ml› birincil bobine bir V 1 ac

voltaj› uygulan›rsa N2 sar›ml› ikincil bobindeki V 2 ç›k›

voltaj› R yük direncinin uçlar› aras›ndaki voltajd›r. Bo-binlerdeki giri ve ç›k› voltajlar› aras›nda,

ba¤›nt›s› vard›r. N2 sar›m say›s› N1’den büyük oldu¤uzaman (N2 > N1), V 2 ç›k› voltaj›, V 1 giri voltaj›ndanbüyük olur. Böyle bir transformatör yükseltici trans-formatör olarak adland›r›l›r. N1 sar›m say›s› N2’denbüyük oldu¤u zaman (N 1 > N2), V 2 ç›k› voltaj›, V 1 giri

voltaj›ndan küçük olur. Böyle bir transformatör düü-rücü transformatör olarak adland›r›l›r.Elektrik enerjisi santrallerde üretildikten sonra santral ç›-k››nda elektrik enerjisinin gerilimi transformatör ile yük-seltilir. Böylece iletim yüksek gerilimle yap›lm› olur.

Yüksek gerilim hatlar› genellikle elektrik santral› ile yer-leke aras›nda kullan›l›r. ehir veya kasabalar›n giriin-de yüksek gerilim transformatör ile orta gerilim seviye-sine düürülür. Son olarak da orta gerilim da¤›t›m trafo-lar› yard›m›yla düük gerilime çevrilir. Düük gerilimhatlar› ise ehir içi elektrik da¤›t›m›nda kullan›l›r.Birbirinden uzak olan elektrik enerjisi üretim santralla-r›yla tüketim merkezleri aras›ndaki ba¤lant› ta›y›c› di-rekler, iletken kablolar, trafo merkezleri ve benzeri üni-telerden oluan iletim ebekelerinin kullan›ld›¤› enter-konnekte sistemle sa¤lan›r.Elektrik enerjisinin üretildi¤i yerden kullan›laca¤› yerekadar iletilmesi ve da¤›t›lmas› hava ve yeralt› hatlar› ilesa¤lan›r. Yeralt› iletim hatlar› yüksek izolasyon gerek-tirdi¤inden, hava hatt›na oranla oldukça pahal› olmas›-na kar›n güvenlik ve görsel aç›dan tercih edilir.Bir iletim hatt›n› oluturan iletken kablolar indüktans,

kapasitans ve direnç özelliklerine sahiptir. Elektrik ener-jisi iletim ve da¤›t›m hatlar›nda, hatt›n direnç, indüktans

ve kapasitans gibi de¤erlerine hat sabitleri denir. ‹le-

tim hatt› sabitleri iletim hatt›n›n tamam›nda vard›r vebirbirinden ay›rt edilemez. ‹ndüktans, kapasitans ve di-rencin de¤eri hatt›n uzunlu¤una, iletken tellerin boyu-tuna, tellerin aras›ndaki bolu¤a ve teller aras›ndaki die-lektrik materyale ba¤l›d›r. Düük veya orta gerilim da-¤›t›m hatlar›nda sadece direnç ve indüktans dikkate al›-n›r. Yüksek gerilimli iletim hatlar›nda ise direnç, indük-tans ve kapasitans gibi hat sabitleri dikkate al›n›r. Bütünetkin dirençlerde elektrik ak›m› ›s› enerjisi eklinde aç›-¤a ç›kar. Dirençten farkl› olarak reaktans, indüktörünkarakteristiklerine oldu¤u kadar frekansa da ba¤l›d›r ve

iletken üzerinde bir gerilim dümesine sebep olur. Elek-trik enerjisi ta›yan yüksek gerilim hatlar›ndaki elektrik

yük miktar› alternatif ak›mdan dolay› sürekli de¤iir.Elektrik yükündeki bu de¤iim bir ak›m oluturur. arjak›m› ad› verilen bu ak›m hatt›n geriliminin dümesine,güç katsay›s›n›n, verimin ve iletim hatt›n›n kararl›l›¤›n›nde¤imesine de sebep olur. Yüksek voltajda elektrikenerjisi ta›yan iletim hatlar› etraflar›nda kuvvetli elek-trostatik alan yarat›rlar. ‹letim hatlar›n› saran havan›nkritik dayanma voltaj›ndan daha yüksek voltajlarda iyon-lamas› meydana gelir ve corona olay› ad› verilir. Coro-na olay› ›s› ve ses eklinde bir enerji kayb›d›r.

V = N

NV2

2

11

Özet




1. Hava iletim hatlar›nda kullan›lan çelik takviyeli alü-minyum iletkenler k›saca hangi harflerle gösterilir?

a. AAAb. ACSR c. AASR d. AACR e. AACC

2. Aa¤›da kV cinsinden verilmi ifadelerden hangisi yüksek gerilim de¤eri de¤ildir?

a. 10,5b. 35c. 60d. 154e. 380

3. Aa¤›dakilerden hangisi iletken seçiminde bir ölçütde¤ildir?

a. Miktarb. ‹letkenlikc. Özgül a¤›rl›kd. S›cakl›ke. Coronaya kar› dayan›kl›l›k

4. Aa¤›daki seçeneklerden hangisi elektrik enerjisiiletim hatlar›nda kullan›lan iletken materyallerdende¤ildir?

a. Bak›rb. Alüminyumc. Gümüd. Galvanizli çelike. Bak›r Kadmiyum

5. Aa¤›dakilerden hangisi corona gerilimine etki eden

faktörlerden de¤ildir?a. ‹letkenlerin yar›çaplar›b. ‹letken kablolar aras› mesafe (aç›kl›k)c. Hava artlar›d. ‹letkenlerin yüzey biçimie. ‹letkenlerin uzunlu¤u

6. Yükseltici bir transformatör 220 V’luk etkin de¤eresahipken 440V’luk etkin ç›k› verecek ekilde düzen-lenmitir. E¤er birincil bobinde 75 sar›m varsa ikincilbobindeki sar›m say›s› kaçt›r?

a. 150b. 100c. 75d. 50e. 25

7. 6. soruda ikincil bobine ba¤l› dirençten 1,5 A’likak›m geçerse, ideal artlar alt›nda birincil bobinden ge-çen ak›m kaç amper’dir?

a. 3b. 2,5c. 2d. 1,5e. 1

8. 6. sorudaki transformatörün verimi % 95 ise ikincilbobinden geçen ak›m 2 A oldu¤unda birincil bobinde-ki ak›m kaç amper’dir?

a. 2,05

b. 3,05c. 3,80d. 4,21e. 4,88

9. Elektrik enerjisinin uzak mesafelere yüksek voltajdailetilmesinin sebebi;

a. Çal›nmaya kar› korumak içindir.b. ‹letim kay›plar›n› en aza indirmek içindir.c. Üretim maliyeti düürmek içindir.d. Sistemi güvenilir yapmak içindir.

e. Tüketici talebini azaltmak içindir.

10. Elektrik enerjisi 500 km üzerinde bir mesafeyeiletilece¤i zaman iletim voltaj› hangi voltaj aral›¤›ndaolmal›d›r?

a. 33 kV - 66 kV b. 67 kV - 100 kV c. 101 kV - 150 kV d. 151 kV - 220 kV e. 221 kV - 400 kV















S›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1Eitlik (8.3)’ten ikincil bobinin ç›k› gerilimi:

olarak hesaplan›r.

S›ra Sizde 2Eitlik (8.2)’den ikincil bobinin ç›k› gerilimi:

olarak hesaplan›r.Transformatörlerde verim η , ikincil bobinden al›nan gü-cün birincil bobine verilen güce oran› olarak tan›mlan›r.

Güç ifadesini aç›k olarak yazal›m

Bu eitlikten ikincil bobindeki ak›m,


S›ra Sizde 3Eitlik (8.5)’ten bak›r telin 30°C’deki direnci,

olarak hesaplan›r. Gördü¤ünüz gibi iletkenin direnciartan s›cakl›kla artm›t›r.

S›ra Sizde 4Eitlik (8.7)’den bir kondansatörün kapasitif reaktans›:


S›ra Sizde 5Eitlik (8.2)’den ikincil devredeki potansiyel:

olarak bulunur.

V N

N V

V

V

22

11

2

2

1200075

10

1600

=

=

=

volt

volt

X fC

X

X

c

c

c

=

=

=

−

12

1

100 2 10

1

314

6

π

π( )( . )

( )(

rad / s

rad / s

F

22 10

1592

6. )−

=

F

X c Ω

R R T T

RC

C C

= + −

= Ω +°

° − °

0 01

3 1 0 00393 1

30 20

[ ( )]

( )[ ( , )( )

α

]]

( )[ ( , )( )]

( )[ ( , )

RC

C

R

= Ω +°

°

= Ω +

3 1 0 00393 1

10

3 1 0 0393 ]]

( )[( , )]

.

R

R

= Ω

=

3 1 0393

3 12 Ω

0 95220

110

0 95 110 4220

2

2

2

,( )

( )( )

, ( )( )( )

=

=

V

V A

V AV

I

I

I == 1 9, A

η = I V I V

2 21 1

Verim P watt

P watt = =η 2

1

V

V

V

2 =

=

=

N

N 2

11

2

2

16080

110

220

V

V

V

( )

I V I V

V

V

1 1 2 2

2

2

10 120 1 6

10 12016

=

=

=

( )( ) ( , )

( )( )(

A V A

A VA ))

V 2 750= V

Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›




Demir, S. (Ed.) (2012). Elektrik Enerjisi ‹letimi veDa¤›t›m› Anadolu Üniversitesi Bas›mevi, Eskiehir.


Serway, R. A. ve Beichner, R. J. (2007). Fen ve Mühen-dislik için Fizik, Cilt 2. Çev. ed. K. Çolako¤lu. An-kara: Palme Yay›nc›l›k.

Orhun, Ö. (Ed.) (2007). Teknolojinin Bilimsel ‹lkele-ri, 2. Bask›, Ankara: Nobel Yay›n Da¤›t›m Ltd. ti.

enyel, M. (2009). Teknolojinin Bilimsel ‹lkeleri, Anadolu Üniversitesi Bas›mevi, Eskiehir.

http://megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/mo-dul_pdf/522EE0124.pdf

http://megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/mo-


atölye Çalışması-1

Documents