Elektrik haqqında məlumat

Elektrik: Elektronlar sayəsində sərbəst mühitdə cərəyan cazibə qüvvəsi ilə müəyyən bir nöqtəyə doğru hərəkət edərkən yaranan enerjidir. Elektrik cihazları elektrik cərəyanı ilə gərginlik yaradaraq belə işləyir.

Obyektlər atom və molekullardan ibarət vahidlərdir. Bir cismin hissələrə bölünməsi nəticəsində həmin cismə xassələri verən ən kiçik vahidin atom və molekullardan ibarət olduğu üzə çıxır. Atomlar mərkəzdə bir nüvədən və onun ətrafında çoxlu elektronlardan ibarətdir. Bu atomların xaricindəki elektronlar; Maqnit sahəsi, istilik və bəzi kimyəvi reaksiyalar nəticəsində orbitlərindən qoparaq sərbəst forma alırlar. Bu sərbəst elektronların yaratdığı enerjinin hərəkəti elektrik yaradır. Müəyyən mənada bu o deməkdir ki, elektrik cərəyanı gərginlik yaratmaq üçün sərbəst elektronlardan istifadə edir.

Elektrik haqqinda melumat

Bütün cisimlər atomlardan ibarətdir. Atomlar nüvədən, nüvənin içindəki proton və neytronlardan və bu quruluşun ətrafında orbitdə hərəkət edən elektronlardan ibarətdir.

Elektrik, atomun strukturunu təşkil edən elektron və ya proton kimi yüklü hissəciklərin mövcudluğundan qaynaqlanır; Bu, statik olaraq, yüklərin yığılması və ya cərəyan kimi baş verən enerji formasıdır. Qısaca desək, elektronların bir yerdən digərinə axmasına və ya hərəkətinə elektrik deyilir.

Elektrik mənbəyi nədir?

Elektrik təbiətdəki atomların bir-birinə cəlb edilməsi nəticəsində baş verən təbii qarşılıqlı təsirdir. Təbiətdəki elektrikin ən bariz nümunəsi ildırımdır. Atmosferdəki elektrik yükünün yerə ötürülməsi kimi meydana gələn ildırım, əsasən, sürtünmə nəticəsində elektrikləşmənin nəticəsidir. Buludların bir-biri ilə təmasda olması elektrik yüklənməsi və bu elektriki yerə ötürməsi nəticəsində ildırım çaxır. İldırım buludlar arasında elektrik yükünün ötürülməsidir. Kommersiya məqsədləri üçün istehsal olunan elektrik enerjisinin 38,3%-i kömür və onun törəmələrindən, 23,1%-i təbii qazdan, 16,6%-i su elektrik ehtiyatlarından, 10,4%-i nüvə enerjisindən, 3,7%-i neftdən, 5%-i isə bərpa olunan mənbələrdən əldə edilir. günəş, gelgit və külək enerjisi və geotermal enerji kimi, 2,3%-i isə biokütlə və tullantılardan əldə edilir.

Elektrik növləri

Elektrik enerjisinin iki növü var: statik elektrik və dinamik elektrik.

1. Statik Elektrik

Statik elektrik materialın səthində elektronların çoxluğu və ya çatışmazlığı olduqda yaranır.  

Bu elektrik növü “statik” adlanır, çünki səthin yaxınlığında elektronları cəlb edən və onların hərəkətinə səbəb olan statik elektrikin meydana gəldiyi başqa bir material yoxdur.  Bundan əlavə, statik sözünün türkcə qarşılığı “duruk”dur, hərəkət etməmək deməkdir.

İki əks yüklü səth yaxınlaşdıqda, boşalma baş verəcək və ya qığılcım yaranacaq. Xüsusilə yun paltar geyindiyimiz zaman saçlarımızın elektrikləşməsi, ətrafımızdakı insanlara toxunduğumuz zaman yaşadığımız kiçik şok anları da bu vəziyyətlə bağlıdır.

2. Dinamik Elektrik

Dinamik elektrik bir keçirici vasitəsilə elektrik yüklərinin axınıdır. Başqa sözlə, elektrik cərəyanına dinamik elektrik deyilir. Elektrik cərəyanının iki ötürülmə forması var: birbaşa cərəyan (DC) və alternativ cərəyan (AC).

Birbaşa cərəyan

Doğrudan cərəyan (DC) elektronlar keçiricinin əvvəlindən sonuna qədər axdığı zaman baş verir. Doğrudan cərəyan (DC) sıfırdan yuxarı sabit müsbət dəyərə malikdir və alternativ cərəyandan fərqli olaraq yalnız bir istiqamətdə axır.

Birbaşa cərəyanın ən əsas nümunələrindən biri standart quru batareyalardır. Aşağıda misal verəcəyim akkumulyator, lampa və açarla qurulan sadə elektrik dövrəsi birbaşa cərəyanla işləyir. Sənaye obyektlərində birbaşa cərəyanın istifadəsinə misal olaraq, elektrik avadanlıqlarının akkumulyatorlarla (məsələn, forklift) istifadə edildiyi müəssisələri verə bilərik.  Forklift batareyası əslində bir batareya növüdür. Batareya tipli enerji ilə işləyən avadanlıqlar birbaşa cərəyanla işləyir, çünki batareyalarda yaranan cərəyan növü birbaşa cərəyandır.

Alternativ cərəyan

Alternativ cərəyan (AC) elektronlardakı enerjinin elektronların öz axını ilə deyil, salınım yolu ilə keçirici bir obyekt vasitəsilə bir elektrondan digərinə ötürüldüyü cərəyan formasıdır. Alternativ cərəyan maqnit sahəsində fırlanan keçirici cismə induksiya olunur. Cərəyanın dəyəri və keçiricidən keçən axının istiqaməti dirijorun maqnit axınına nisbətən ani vəziyyətindən asılıdır.

Dirijor maqnit sahəsi daxilində tam fırlanmanı tamamladıqda, cərəyan əvvəlcə sıfırdan maksimum dəyərə (müsbət), sonra yenidən sıfıra, sonra əks istiqamətdə maksimum dəyərə (mənfi) və nəhayət sıfıra qayıdır. Bu ifadədən də anlaşıldığı kimi, dəyişən cərəyanlarda elektrik yükünün axını dövri olaraq istiqamətini dəyişir.

Evlərimizə gələn elektrik cərəyanı dəyişən cərəyandır. Şəbəkədən qidalanan enerji irəli-geri axır və evdəki elektrik avadanlıqlarımız bu axın hərəkətindən istifadə edərək işləyir.

Dəyişən cərəyanın davamlı olaraq irəli və geriyə doğru salınma sürətinə tezlik deyilir (vahid: hertz; simvolu Hz). Tezlik saniyədə dövrlərin sayı ilə ölçülür.

Cari, Gərginlik, Müqavimət nədir?

Elektrikin davranışını başa düşmək üçün aşağıya doğru meylli bir səthdə bir borudakı suyun axını nəzərdən keçirək. Borudakı suyun axını elektrik kabelindən keçən elektrik cərəyanına bənzəyir. Su boru vasitəsilə yüksək təzyiqli ərazidən aşağı təzyiqli sahəyə keçir.  Elektrik enerjisi də oxşar şəkildə ötürülür.  Elektrik cərəyanları yüksək gərginlikdən aşağı gərginliyə (aşağı müqavimət sahəsi) keçir.

Elektrik sistemində əsas parametrlər;

• Gərginlik (vahid: volt; simvol: V).
•  Cari (vahid: amper; simvol: I).
•  Müqavimət (vahid: ohm; simvol: R).

Gərginlik (V)

Boru kəməri boyunca təzyiq fərqi artdıqca su axınının sürəti də artacaq. Eynilə, elektrik kabeli boyunca elektrik potensialı fərqi nə qədər çox olarsa, cərəyanın miqdarı da bir o qədər yüksək olacaqdır. Elektrik cərəyanının iki nöqtə arasında hərəkət etməsinə imkan verən elektrik potensial fərqinə gərginlik və ya gərginlik deyilir. Voltla ölçülür və V hərfi ilə işarələnir.

Cari (I)

Elektrik cərəyanı elektrik yükünün axını və ya elektrik yükünün axınının miqdarı kimi müəyyən edilə bilər. Cari bir keçiricidən keçən elektrik axınının sürətinin ölçüsüdür. Elektrik cərəyanı amper (A) ilə ölçülür və sadəcə olaraq I simvolu ilə işarələnir. Çox kiçik cərəyanlar vəziyyətində milliamper (mA) ifadəsi ilə qarşılaşa bilərik.

Müqavimət ( R) 

Boru içərisində suyun axmasına borunun daxili səthinin pürüzlülüyü və borunun darlığı, həmçinin təzyiq fərqi təsir edəcəkdir. Daxili səthdə kobud sahələr artdıqca və boru daraldıqca su axını yavaşlayacaq və buna görə də axan suyun miqdarı azalacaq. Eynilə, materialın elektrik keçiriciliyi nə qədər zəif olarsa, müqavimətin miqdarı bir o qədər çox olar və buna görə də ötürülən elektrik miqdarı bir o qədər az olar. Bu ötürülmənin səmərəliliyini təyin edən, materialın elektrik müqavimətidir.

Materialdan elektrik cərəyanının keçməsi zamanı onun cərəyana qarşı müqavimətinə elektrik müqaviməti deyilir. Elektrik müqaviməti ohm (Ω) ilə ifadə edilir və R simvolu ilə qısaldılır. Dövrə elementi kimi istifadə edilən rezistor;  O, cərəyana müqavimət göstərir, dövrədən keçən cərəyanı məhdudlaşdırır və onu müəyyən qiymətdə saxlayır, digər dövrə elementlərinin işini təmin edir.

Rezistorlar istifadə etdiyimiz bütün elektron cihazlarda mövcuddur və geniş istifadə sahəsinə malikdir. Rezistorların istifadəsinin ən əsas nümunələrindən biri hamımızın evlərimizdə istifadə etdiyi filament lampalarıdır.  Oradan elektrik cərəyanı keçdikcə, lampanın içərisindəki naqil qızır və işıq saçmağa başlayır.

Sadə elektrik dövrəsi

Elektrik cərəyanı; İşıqlandırma, istilik və enerji təchizatı kimi vəzifələrimizi yerinə yetirmək üçün onu mənbəyindən təhlükəsiz şəkildə ötürmək və geri qaytarmaq lazımdır. Elektrik enerjisinin ötürülməsi və öz mənbəyinə qaytarılması üçün uyğun elektrik dövrəsi qurulmalı və dövrə qapalı vəziyyətdə olmalıdır.

Gəlin təhsil illərində gördüyümüz sadə elektrik dövrəsini düşünək. Açarı açdığımız zaman lampanın işləmədiyi, söndürdükdə isə elektrik cərəyanı axdığı və lampanın yanmağa başladığı bu elektrik dövrəsində baş verənlər elektrikin ötürülməsi və öz mənbəyinə qayıtmasıdır. Mənbəyə qayıdan yolu bağladığımız zaman elektrik axmayacaq.

Sadə bir elektrik dövrəsini yaratmaq üçün enerji təchizatı, rezistor, dövrəni birləşdirmək üçün keçirici material və nəhayət, dövrəni açmaq və söndürmək üçün bir keçid kifayət edəcəkdir. Misal üçün; Əsas elektrik dövrəsi enerji mənbəyi kimi batareyadan, rezistor kimi işıq lampasından, keçirici material kimi mis kabeldən və yandırıb-söndürmə əməliyyatı üçün elektrik açarından istifadə etməklə yaradıla bilər.

Elektrik dövrə daxilində batareyanın bir qütbündən digərinə axır. Bu axın zamanı lampanın içindəki filament ondan keçən cərəyana müqavimət göstərir, qızır və işıq saçır. Şalter açılırsa və tel batareyadan və ya lampadan ayrılırsa, dövrə tamamlana bilməz, elektrik cərəyanı dayanır və lampa sönür.

Keçiricilər və izolyatorlar

Elektrik cərəyanı bəzi materiallar vasitəsilə digərlərinə nisbətən daha yaxşı keçir. Elektrik cərəyanının asanlıqla keçdiyi maddələr keçiricilər, aşağı elektrik keçiriciliyi olan maddələr isə izolyatorlar adlanır.

Bundan əlavə, aşağı temperaturda çox aşağı müqavimət dəyərləri olan və elektrik cərəyanını çox yaxşı keçirən bəzi metallara superkeçiricilər deyilir. Maddənin keçirici və ya izolyator xüsusiyyətlərinə malik olması onun müqaviməti ilə əlaqədardır.

Sızma cərəyanı (Elektrik sızması)

Elektrik dövrəsində fazadan daxil olan cərəyan neytraldan qayıdır və dövrəni tamamlayır.  Elektrik cərəyanının keçdiyi kabellərin aşınması və izolyasiya xətaları kimi səbəblərdən ötürücülərin korpusları zədələnə bilər. Bu halda, neytraldan qayıtmalı olan cərəyanlar dövrəni tamamlayaraq heç bir cərəyan keçməməli olan keçirici hissələr (məsələn, soyuducunun qapısı) vasitəsilə torpaqlanır. Bu vəziyyət elektrik sızması adlanır və bu cərəyana sızma cərəyanı deyilir.

Elektrik Qurğularında Torpaqlama Qaydasında deyildiyi kimi; Əməliyyat zamanı iş izolyatoru vasitəsilə işlək elementin aktiv hissələrindən gövdə kimi hərəkətsiz hissələrə keçən cərəyana sızma cərəyanı deyilir.

Demək olar ki, bütün keçirici materiallar metaldır. Məsələn, mis yaxşı keçiricidir.  İzolyatorlar isə keçiricilərdən fərqli olaraq yüksək müqavimətə və aşağı keçiriciliyə malik olan maddələrdir. İzolyatorlara misal olaraq rezin, şüşə, taxta, hava və plastik materialları göstərə bilərik.

Qısa qapanma

Qısaqapanma, cərəyanın nəzərdə tutulan marşrutdan kənara çıxması və çox aşağı müqavimətə malik bir xətt vasitəsilə dövrəni tamamlamasıdır. Qısa qapanma anormal bir vəziyyətdir. Elektrik cərəyanının normal olaraq mövcud olmaması lazım olan aşağı müqavimətli bir nöqtəyə və ya hissəyə sapması dövrədən qəfil yüksək cərəyanların axmasına səbəb olur.  (V=I.R; gərginlik sabit olarkən müqavimət azalarsa, cərəyan artır) Qısaqapanma nəticəsində yaranan həddindən artıq yüksək cərəyanlar dövrənin yanmasına və enerji təchizatının sıradan çıxmasına səbəb ola bilər. Qısa qapanma meydana gəldiyi zaman təchizatı dövrəsində qoruyucu varsa, qoruyucu cərəyanı kəsərək dövrəni qoruyaraq dövrəni açır.

Torpaqlama

Elektrik həmişə yüksək potensialdan aşağı potensiala keçmək istəyir. Yerin elektrik potensialı sıfıra yaxın hesab olunur. Buna görə də elektrik daima yerə doğru axmaq üçün yollar axtarır, ən qısa və asan (müqavimət göstərməyən) marşrutla yerə çatmağa çalışır.

Torpaqlama, əsasən, yerin nəhəng keçirici kürə olması və onunla təmasda olan hər hansı elektrik cərəyanını udması prinsipinə əsaslanır.

Elektrik təchizatını təmin edən şirkətin konduktorlarından biri həmişə yerə etibarlı şəkildə bağlıdır. Bunun səbəbi, dövrədə nasazlıq halında baş verən nasazlıq cərəyanının səbəb olduğu təchizatı dövrəsinə mümkün zərərin qarşısını almaqdır.

Problemli cərəyan aşağı müqavimət keçiricisi vasitəsilə birbaşa yerə ötürülür və təchizatı dövrəsi qorunur. Bu elektrik qoruma prosesi torpaqlama adlanır. Yaxşı və effektiv torpaqlama elektrik dövrəsinin və insanların qorunması üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir.

Elektrik cihazında insanın təmasda ola biləcəyi hər hansı metal hissə (məsələn, elektrik sobasının metal tutacağı) yerə qoşulmalıdır.  Belə ki, elektrik sızması zamanı avadanlığın səthi enerjili olarsa, elektrik cərəyanı insan bədənindən keçmək əvəzinə daha asan xətt vasitəsilə yerə yönəldilir.

Elektrik yükləri nədir?

Elektrik yükü, bir atomun başqa bir elektrik yüklü atomla qarşılaşdıqda reaksiya verməsini təmin edən fiziki xüsusiyyətdir. Mənfi (-) elektrik yüklü atom müsbət (+) elektrik yüklü atoma qarşı cazibə reaksiyası göstərir. Eyni tip elektrik yükü ilə yüklənmiş atomlar bir-birini itələyir.  Elektrik yükü atomların molekulların əmələ gəlməsinə səbəb olur.

Elektrik enerjisi necə istehsal olunur?

Elektrik enerjisi müxtəlif enerji mənbələrinin hərəkətindən istifadə edən mexanizmlər vasitəsilə istehsal olunur.

• Külək Turbinləri: Küləyin turbinin qanadlarını doldurması nəticəsində meydana gələn hərəkət sayəsində elektrik enerjisi istehsal edirlər.
• Su Elektrik Stansiyaları: Bunlar axan suyun qarşısında qurulan bənd ilə bu suyun debisini nəzarətli şəkildə artıraraq və bu artan su axını ilə turbinləri suyun altında fırladaraq elektrik enerjisi istehsal edən elektrik stansiyalarıdır.
• İstilik Elektrik Stansiyaları: Bunlar kömür, linyit, təbii qaz və neft kimi qalıq ehtiyatlardan istifadə edərək hasil edilən su buxarının yüksəlmə yolunda quraşdırılmış turbinlər vasitəsilə elektrik enerjisi istehsal edən elektrik stansiyalarıdır.
• Günəş Enerjisi: Günəşdən gələn istilik və işığı elektrik enerjisinə çevirən bərpa olunan enerji mənbəyidir.
• Geotermal Enerji: Geotermal qaynaqlarda buxar buraxılmasına nəzarət edərək elektrik enerjisi istehsal edən bir mənbədir.
• Biokütlə və Tullantı Enerjisi: Zibil və heyvan tullantılarında olan metan qazının elektrik enerjisinə çevrildiyi mənbədir.