İletken ve Yalıtkan Maddeler

Elektrik santrallerinden, pillerden veya bataryalardan elde ettiğimiz elektrik enerjisinin taşınması ve kullanılması için gereken her şeye devre elemanları denir. Elektriği evlerimize kadar getiren sistemlerde hem iletken hem de yalıtkan maddeler birlikte kullanılır.

İletken maddeler, üzerinden elektriğin geçmesine izin veren maddelerdir. Genellikle metaller elektriği çok iyi iletir. Bu yüzden elektrikli aletlerin yapımında bakır ve demir gibi metaller kullanılır. Katı iletkenler arasında altın, gümüş, bakır, alüminyum, insan vücudu ve toprak bulunur. Sıvı iletkenler ise çeşme suyu, tuzlu su, sirkeli su, deniz suyu ve turşu suyudur.

Biliyor muydun? Maddelerin iletkenlik özellikleri birbirinden çok farklıdır. Altın ve gümüş en iyi iletkenlerdendir, ama çok pahalı oldukları için günlük hayatta genellikle bakır kablolar tercih edilir!

Yalıtkan Maddeler

Yalıtkan maddeler, üzerinden elektriğin geçmesine izin vermeyen maddelerdir. Elektrik çarpmalarını önlemek için kablo kaplamaları gibi yerlerde yalıtkan maddeler kullanılır.

Katı yalıtkanlara plastik, tahta, cam, porselen, kumaş, kağıt ve yün örnek verilebilir. Sıvı yalıtkanlar arasında saf su, şekerli su, alkollü su, zeytinyağı, kolonya ve yağmur suyu bulunur. Gazların çoğu yalıtkan olmasına rağmen, floresan gazı ve neon gazı elektriği iletebilir.

Dikkat etmen gereken önemli bir nokta: Yalıtkan bir madde ıslandığında iletken hale gelebilir! Bu nedenle ıslak prizler tehlikeli olabilir. Ayrıca kuru hava normalde yalıtkan olmasına rağmen, şimşek ve yıldırım gibi büyük enerji karşısında iletken hale gelebilir.

Güvenlik ipucu: Elektrik nakil hatlarında metal teller (iletkenler) kullanılır, ama bunlar yalıtkan porselen fincanlarla direklere bağlanır. Bu sayede elektrik direğe geçmez ve elektrik çarpması önlenir!

Elektrik Güvenliği ve Direnç

Elektrik çarpmalarından korunmak için bazı basit kurallara uymalıyız. Asla ıslak elle elektrikli aletlere dokunmamalıyız. Prizlere fiş dışında herhangi bir cisim sokmamalıyız. Yıpranmış veya kırılmış kablo, fiş ve prizleri kesinlikle kullanmamalıyız.

Elektriksel direnç, maddelerin elektrik enerjisinin iletimine karşı gösterdiği zorluktur. Direnç "R" harfiyle gösterilir ve birimi "ohm (Ω)"dur. Direnç, ohmmetre adı verilen aletle ölçülür.

Elektrik devresindeki direnç miktarı, ampulün parlaklığını etkiler. Direnç arttıkça ampul parlaklığı azalır. Yani direnç ve ampul parlaklığı ters orantılıdır - direnç çok olduğunda ampul az parlar, direnç az olduğunda ampul çok parlar.

Aklında tut: İletken maddelerin direnci azdır, böylece elektriği kolayca iletirler. Yalıtkan maddelerin direnci çok fazladır, bu yüzden elektriği iletmezler!

Direnci Etkileyen Faktörler

Elektrik kablolarının direnci az olduğu için enerji kaybı olmadan elektriği iletirler. Ampul ve elektrik sobası gibi cihazlarda ise direnç fazla olduğundan, elektrik enerjisi ısı enerjisine dönüşür. Bu dönüşüm sayesinde ampul parlar ve elektrikli soba ısınır.

Direnci etkileyen üç önemli faktör vardır:

1. İletkenin Kalınlığı (Dik Kesit Alanı): İletken kalınlaştıkça direnç azalır. İnce bir telin direnci, kalın telden daha fazladır. Bu yüzden fazla elektrik taşıyacak kablolar kalın yapılır.

2. İletkenin Uzunluğu: Uzunluk arttıkça direnç de artar. Kısa telin direnci, uzun telden daha azdır. İletkenin uzunluğu ile direnç doğru orantılıdır.

Gerçek hayat örneği: Uzun elektrik hatlarında direnç daha fazla olduğu için, elektrik şebekelerinde uzak mesafelere elektrik taşınırken enerji kaybı yaşanır. Bu yüzden şehirler arasındaki elektrik hatlarında daha kalın ve özel iletkenler kullanılır!

İletkenin Cinsi ve Direnç

İletkenin yapıldığı maddenin cinsi de direncini etkiler. Her metalin kendine özgü bir direnç değeri vardır. Metallerin dirençlerinin küçükten büyüğe sıralaması şöyledir: Gümüş, Bakır, Altın, Alüminyum, Tungsten, Çinko, Nikel, Demir, Kalay, Kurşun.

Metaller arasında gümüş en iyi iletkendir (en az direnci vardır). Onu bakır ve altın izler. Kurşun ise bu liste içinde en kötü iletkendir (en çok direnci vardır). Günlük hayatta genellikle bakır ve alüminyum kablolar kullanılır çünkü hem iyi iletkendir hem de fiyatları uygundur.

Direnç konusunda şunları unutmamalısın:

• Uzun tel, kısa tele göre daha çok direnç gösterir
• İnce tel, kalın tele göre daha çok direnç gösterir
• Demir tel, bakır tele göre daha çok direnç gösterir

Haydi deneyelim! Aynı kalınlıkta ve uzunlukta bakır ve demir telleri karşılaştırdığında, demir telin bağlı olduğu ampul daha az parlar. Çünkü demir telin direnci daha fazladır!

Ampuller ve Direnç

Ampul de bir çeşit dirençtir. Ampul içindeki tungsten filaman (ince tel) elektrik enerjisini ısı ve ışık enerjisine çevirir. Ampulde ışık oluşturmak için kullanılan bu filaman yüksek dirençli tungsten metalinden yapılmıştır.

Ampulün içindeki tungsten filaman çok ince ve uzundur. Bunu özellikle yaparlar çünkü ince ve uzun tel daha fazla direnç gösterir. Bu direnç sayesinde elektrik enerjisi ısı ve ışık enerjisine dönüşür ve ampul parlar.

Ampul bir cam muhafaza içinde bulunur ve içinde özel gazlar vardır. Bu cam muhafaza filamanın havadaki oksijenle tepkimeye girmesini engeller. Filaman oksijenle temas ederse hemen yanar ve ampul kullanılamaz hale gelir.

Ampul bilgisi: Günümüzde kullandığımız LED ampuller, eski ampullere göre çok daha az enerji harcar! Bunun nedeni, LED'lerin farklı bir teknoloji kullanarak daha az ısı üretip, daha çok ışık üretmesidir.