Elektrik Akımı Nedir?

Elektrik birimleri içerisinde elektrik akımının birimi Amper’dir. İletkenin bir kesiti üzerinden bir saniyede 1 Coulomb’luk elektrik yükü geçmesi 1 Amper’e denktir.

Üzerinden elektrik akımı geçen iletkenler, akıma karşı bir direnç gösterir. Bu direnç sonucunda elektrik akımının geçtiği iletken ısınarak akıma karşı reaksiyon gösterir.

Jul Yasası iki farklı kanundan oluşur:

• Joule’un 1. kanunu, bir iletkenin üzerinden geçen elektrik akımı ve iletkenin ısısı arasındaki ilişkiyi belirtir. Formülü şöyledir: Q = I2 x R x t
• Joule’un 2. kanunu ideal bir gazın iç enerjisinin onun hacminden ve basıncından bağımsız olarak sadece sıcaklığına bağımlı olduğunu ifade eder.

Joule Yasası adını, 1840’lı yıllarda iletkenler, elektrik akımı ve ideal gaz üzerine araştırmalar yapan bilim insanı James Prescott Joule’den alır.

Elektrik akım gücü, bir elektrik devresinin elektrik akımı sonucunda oluşturduğu güçtür ve Watt birimi ile ölçülür. Bir elektrik akımının gücü şu formülle hesaplanır:

P (Elektriksel Güç) = U (Gerilim) x I (Elektrik Akımı)

Elektrik akımı, ampermetre ile ölçülür. Ampermetre bir elektrik devresinde iletken üzerindeki bir kesitten saniyede geçen elektrik yükü miktarını ölçer. Ampermetre, elektrik devresine paralel bağlanarak kullanılır. Ampermetre ile elektrik akımı ölçümü şu örnekteki gibi hesaplanır:

Gerilim’in 2 Volt olduğu bir elektrik devresinde elektriksel güç 8 Watt ise, devrenin elektrik akımı 4 Amper’dir.

Elektrik akımı, iletken üzerinde bir doğrultuda elektrik yüklerinin taşınmasıdır. Akım şiddeti ise iletken üzerindeki herhangi bir noktadan bir saniyede geçen yük miktarıdır. Dolayısıyla elektrik akımı ve akım şiddeti aynı değildir.

Elektrik akım yönü, iletken üzerinde elektrik yüklerinin taşındığı yönü ifade eder. Elektrik yükleri iletken üzerinde yüksek elektrik potansiyeline sahip uçtan düşük elektrik potansiyeli olan uca doğru hareket eder.

Elektrik akımı doğru akım (DC) ve alternatif akım (AC) olmak üzere ikiye ayrılır.

Doğru akım, elektrik yüklerinin yüksek elektrik potansiyelinden alçak elektrik potansiyeline doğru sabit hız ve yoğunlukta akmasıdır. Doğru akımın mucidi Thomas Edison’dur. Doğru akım radyo, televizyon, bilgisayar gibi elektronik cihazlarda; elektrikli taşıtlarda ve telekomünikasyon sistemlerinde kullanılır.

Alternatif akım, genliği ve yönü periyodik ve dalgasal olarak değişen elektrik akımı türüdür. Alternatif akım 1886 yılında Nikola Tesla tarafından bulunmuştur. Elektrik enerjisinin naklinde, elektronik aletlerde ve aydınlatmada kullanılır.

Alternatif akımı doğru akıma dönüştürmek için elektrik devrelerine redresör adı verilen devre elemanı eklenir. Redresör alternatif akımı, hiçbir enerji kaybına uğramaksızın doğru akıma dönüştürür. Redresörler cep telefonu ve bilgisayar gibi elektronik aletlerde kullanılır.

Kaçak elektrik akımı, elektrik devrelerinin olduğu her ortamda bulunabilecek olan, gerekli tedbirler alınmadığında can ve mal kaybına yol açabilen bir akım türüdür. Kaçak elektrik akımı, elektrik yükünün kontrollü olarak taşındığı kablo gibi iletim araçlarının başka bir iletkene temas etmesi sonucu, devreden çekilen gücün güvenliksiz ortama aktarılmasıdır.

Ticari anlamda kaçak elektrik akımı kullanımı ise sayaç kullanılmaksızın güç kaynağından elektrik çekilmesi anlamına gelir ve bu gibi kullanımlar kaçak elektrik cezası ile cezalandırılır.

Bir elektrik devresinde fazdan giren akım, nötrden çıkar. Giren elektrik akımı ile çıkan elektrik akımı eşit değilse bu, elektrik devresinde kaçak elektrik akımı oluştuğu anlamına gelir. Kaçak elektrik akım rölesi giren ve çıkan elektrik akımını kontrol eder ve eşitsizlik fark ettiğinde kaçak akım devresini açar.

Zayıf elektrik akımı telefon, zil, alarm gibi düşük elektrik ihtiyacına sahip cihazlara iletim sağlayan, düşük gerilimli elektrik akımlarının genel adıdır.

Kuvvetli elektrik akımı, elektriğin şebekede taşınmasında kullanılan yüksek gerilimli kablo ve tesisatlarda kullanılan elektrik akımı türüdür.

AC, İngilizce Alternating Current (alternatif akım), DC ise Direct Current (doğru akım) anlamına gelir. AC ve DC ifadeleri elektronik cihazların üzerinde yer alarak, o cihazın hangi akım türü ile çalıştığını ifade etmek için kullanılır.

Elektrik akım yoğunluğu, elektrik devresindeki elektrik akımının yoğunluğu teşhis etmekte kullanılan bir ölçüm ve hesap yöntemidir. Elektrik akım yoğunluğu vektör olarak tanımlanır ve elektrik akımının kesit alanına oranı şeklinde hesaplanır. Elektrik akım yoğunluğu hesaplaması Amper/Metrekare veya Coulomb/Saniye/Metrekare şeklinde yapılır.

Elektrik akımı bir iletken üzerinde elektrik yüklerinin yüksek elektrik potansiyeline sahip uçtan, düşük elektrik potansiyeline sahip olan uca doğru hareket etmesiyle oluşur.

Elektrik akımı skaler değil vektörel bir büyüklüktür. Bunun sebebi ise iletken üzerinde pozitif yüklü uçtan negatif yüklü uca doğru akmasıdır. Ancak elektrik akımının şiddeti skaler bir büyüklüktür.

Katılarda elektrik akımı, yüklü tanecikler ve negatif yüklü olan serbest elektronlar aracılığıyla gerçekleşir. Bu serbest elektronlar hareket ederken başka elektronlara çarparak yükünü aktarır.

Sıvılarda elektrik akımı iyonlar aracılığıyla gerçekleşir. Tamamen saf olan bir su iletken değil, yalıtkandır. Suyun iletken olabilmesi için tuzlu olması gerekir.

Gazlar ise negatif veya pozitif iyonlara sahip olmadıkları için elektrik akımını iletemez.

Elektrik akımı, bir iletken üzerindeki elektrik yüklerinin hareketliliğidir ve elektrik akımı şiddeti Amper ile ifade edilir. Gerilim ise iletkenin iki ucu arasındaki elektrik potansiyeli farkıdır ve gerilim Volt ile ifade edilir.

Bir elektrik akımındaki akım şiddeti ve gerilim hesaplamasında şu formül kullanılır:

Güç (Watt) = Akım Şiddeti (Amper) x Gerilim (Volt)

Bir elektrik devresinde akım şiddetini ölçen alete ampermetre adı verilir. Bir elektrik akımında akım şiddetini ölçmek, akımın geçtiği devrenin potansiyel güç ve gerilimini hesaplamak için gereklidir.

Ampermetre ile akım şiddeti ölçümünde ampermetre elektrik devresine paralel olarak bağlanır ve iletkendeki bir kesit üzerinden saniyede geçen Coulomb miktarını belirler. İletken üzerindeki bir noktadan saniyede 1 Coulomb elektrik yükü geçmesi, 1 Amper’lik akım şiddeti anlamına gelir.

Elektrik akımının oluşabilmesi için, iki ucu arasında elektrik potansiyeli farkı olan bir iletken olması yeterlidir. Bu da bir güç kaynağı ve bir son noktanın olması anlamına gelir.

Elektrik akımının niteliklerini belirleyen tüm unsurlar ise şunlardır:

• Potansiyel farkı: Elektrik akımı oluşabilmesi için iletkenin iki ucu arasında elektrik potansiyeli farkı olmalıdır.
• Akım yoğunluğu: Akım yoğunluğu Amper/Metrekare olarak hesaplanır.
• İletkenin cinsi ve iletkenlik oranı: İletkenin üretildiği materyal ve bu materyalin iletkenlik oranı direnci, direnç ise ısınma ve güç kaybını belirleyici etkiye sahiptir.
• İletkenin uzunluğu: İletkenin uzunluğu akım yoğunluğu etkiler.
• İletkenin kalınlığı: İletkenin kalınlığı akım yoğunluğu etkiler.

Elektrik akımı oluşabilmesi için bir iletkenin iki ucu arasında elektrik potansiyeli farkı bulunması yeterlidir. Elektrik devresinde bulunabilecek diğer unsurlar ise şunlardır:

• Gerilim kaynağı
• Akım ölçer
• Kontrol anahtarı

Volt, bir elektrik akımında iletkenin iki ucu arasındaki elektrik potansiyeli (gerilim) farkını ifade etmek için kullanılan birimdir. Amper ise iletkenin bir kesiti üzerinden saniyede geçen elektrik yükü miktarını ölçmekte kullanılan akım şiddeti birimidir.

Bir iletken üzerindeki elektrik akımı yoğunluğu, o iletkenin materyaline ve uygulanan elektrik alanına bağlıdır. Ohm kanunu prensibine göre bir elektrik devresindeki akım, iletkenin iki noktası arasındaki potansiyel farkı (gerilim) ile doğru orantılı, iletkenin gösterdiği direnç ile ters orantılıdır.

Elektrik akımı formülü şu şekildedir:

Güç (Watt) = Gerilim (Volt) x Akım Şiddeti (Amper)

Direncin formülü ise şu şekildedir:

I (Amper) = Gerilim (Volt) / R (Direnç)

Bu formülde yer alan R (Direnç) şu şekilde bulunur:

R (Direnç) = Gerilim (Volt) / Akım Şiddeti (Amper)

Elektrik akımı bir devredeki iletken üzerinde elektrik yüklerinin taşınmasıdır. Manyetik alan ise, üzerinde elektrik yükü taşınan iletkenin oluşturduğu kuvvet alanıdır.

10. sınıf müfredatında elektrik akımı ile ilgili olarak şu konular işlenir:

• Elektrik Akımı ve Elektrik Devreleri
• Direnç
• Devre Elemanları
• Ohm Kanunu
• Wheatstone Köprüsü
• Üreteçler
• Elektrik Enerjisi ve Güç
• Elektriksel Güç

10. sınıf müfredatında yer alan bu konular elektrik, elektrik akımı, elektrik yükü ve elektrik enerjisinin kullanım türü ve yolları hakkında temel bilgiye sahip olunması amacıyla işlenir.