Elektrik nedir? İki cismin birbirine sürtünmesiyle, sıkıştırma gibi herhangi bir mekanik etki sırasında veya ısının bazı kristallere olan tesiri sebebiyle meydana gelen ve tesirini, çekme, itme, mekanik, kimyasal veya ısı olayları şeklinde gösteren bir enerji çeşididir. İnsanlar elektriği yüzyıllar önce kehribarın, mesela, kumaşa sürtünmesinden sonra toz ve kıl gibi hafif cisimleri kendisine çekmesi olayı ile tanımışlardır. Bu deneyi ilk yapan Yunanlı filozof ve bilgin Thales (M.Ö. 640-546) bu olayın sadece kehribarla ilgili olduğunu sanmış ve elektron (Yunanca kehribar) adını kullanmıştır. Sürtme ile meydana gelen statik (durgun) elektrikten başka akan elektriğin bulunuşu İtalyan bilgini A. Volta’nın yaptığı deneylerle başlar. Bu bilgin ilk elektrik pilini ve bundan da ilk elektrik akımını elde etmeyi başarabildi. Elektrik akımı şiddetinin birimi Amperdir. 1 Amper, saniyede yaklaşık 1018 elektron akışına eşdeğer bir büyüklüktür.

KİLOWATT – SAAT Kilowatt saat, (sembolü: kW·h, kW h), 1000 watt saat veya 3.6 megajoule'e eşdeğer bir enerji birimidir. Watt saatteki enerji = watt birimi olarak gücün saat cinsinden zaman ile çarpımıdır. Kilowatt saat elektrik enerisini faturalamada kullanıldığından yaygın olarak bilinir. Uluslararası Birimler Sisteminde (SI), enerjinin standart birimi joule (J)'dir. Bu da bir watt saniye'ye eşittir. Tersine söylersek bir watt 1 J/s'ye eşittir. Bir kilowatt saat da 3.6 megajoule'e eşittir. Bu, yapılan iş sonucunda enerjiye dönüşen miktarıdır. Yani bin watt'ın bir saate bölümüdür.

Örnekler 1000 wattlık (1 kilowattlık) bir ısıtıcı bir saat çalıştırılırsa bir kilowatt saatlık enerji tüketir (Bu da 3.600 kilojoules'dur.) Bir saatliğine 60 wattlık bir ampul kullanılırsa 0,06 kilowatt saatlık elektrik harcanır. 60 wattlık ampulü bin saat boyunca çalıştırırsak 60 kilowatt saat elektrik harcanır. Eğer 100 wattlık bir ampul günde bir saat süreyle, bir ay boyunca çalıştırılırsa kullanılan enerji 100 W × 30 h = 3,000 W·h = 3 kW·h olur. Bu da 10,8 milyon joule'dur.

AC AKIM Alternatif akım (AA ve AC İngilizce: Alternating current), genliği ve yönü periyodik olarak değişen elektriksel akımdır. En bilinen AC dalga biçimi sinüs dalgasıdır. Yine de farklı uygulamalarda üçgen ve kare dalga gibi değişik dalga biçimleri de kullanılmaktadır. Bütün dalgalar birbirlerine elektronik devreler aracılığı ile çevrilebilirler. Devrede kondansatör, diyotlar, röle ler ile bu çevrim yapılabilir. AA güç genellikle sanayi ve konutlarda kullanılır. Günümüzde havadan ve kablo üzerinden taşınan, ses ve radyo dalgalarının karışmama sebebi de alternatif akımın farklı sinüzoidal yapılarda olmasıdır.

DC AKIM Doğru akım (DA, DC ya da sürekli akım) elektrik yüklerinin yüksek potansiyelden alçak olana doğru sabit olarak akmasıdır. Tipik olarak kablo gibi bir iletkende, ya da yarıiletkenler ve yalıtkanlardan akabilir. Doğru akımda, elektrik yüklerinin aynı yönde akışı, doğru akımı alternatif akımdan ayırır.

Diyot Yarı iletken olan diyotların temel görevi elektrik akımını tek yönde iletmektir. Anot ve katot olmak üzere iki çeşidi vardır. Anot (P) +, katot (N) – olduğunda elektrik iletimine izin verir. Tersi durumda ise izin vermez.

Transistör Kuvvetlendirme ve anahtarlama amaçlı kullanılan yarı iletken bir malzemedir. 2 Tipi (NPN ve PNP) ve 3 ucu vardır. Bunlara emitter, collector ve base uçları denir.

İLETKEN (CONDUCTOR) NEDİR? Fizikte elektrik enerjisi ve ısı enerjisi geçiren cisimlere iletkenler denir. İletkenler başlıca katı, sıvı ve gaz halinde olabilirler. Bir maddenin elektrik akımını iletebilmesi için son yörüngesindeki serbest elektron sayısı 4 ten az olmalıdır. Buna göre tüm metaller iyi bir iletkendir. İçerisinde iyon olan her sıvı iletken özellik gösterir, buna göre insan vücudu da iyi bir iletkendir. Saf su yalıtkan, içme suyu iletkendir. İletkenliğin derecesi elektrik akımına gösterilen direnç (direnç=resistor= bir nesnenin elektrik akımına karşı dayanma özelliği) belirler. Direnci 0 (sıfır) olan iletkenlere süper iletken denir. Süper iletkenlik pratikte sıcaklığın belirli bir seviyeye düşürülmesi ile mümkündür. Dolayısıyla süper iletkenlik, maddenin düşük sıcaklıklarda direncinin sıfıra düşürülmesi ile elde edilir. Yalıtkan malzemelerin son yörüngesinde 8 elektron bulunur. Cam, kauçuk, yağ, pamuk örnek gösterilebilir. Son yörüngesinde 4 elektrona sahip elementlere yarı iletken elementler denilir. Bunların elektriksel açıdan davranışları belirli bir eşik değerine kadar yalıtkan sonrasında ise iletken özellik gösterirler. Diyot, transistör ve bunun gibi devre elemanları bu tür malzemelerden yapılır. Altın, gümüş ve bakır en iyi iletkenlerdir. Bakır ucuz olduğundan elektrik iletiminde kullanılır.

Malzeme Direnci (Ohm) Gümüş 15,9 Bakır 17,1 Altın 22,1 Alüminyum 26,5 Çinko 52,8 Demir 96,1 Tablo: Bazı malzemelerin elektrik akımına gösterdikleri direnç değerleri

Statik Elektrik ve Oluşumu Doğada görülen tüm eşyalar atomlardan oluşur. Atomlar elektron (-) , nötron (yüksüz) ve proton (+) parçacıklarından oluşur. Atomlarda proton ve elektron sayıları genelde eşittir. Bu eşitlikten dolayı atomlar yüksüz sayılır. Fakat 2 atom birbirine sürtündüğünde aralarında elektron geçişi olur. Bu durumda atomlardan biri elektron fazlalığına sahip olurken diğerinde elektron azalır. Elektron fazlalığı olan atom negatif yüklü, elektron azlığı olan atom ise pozitif yüklü olur. Bu şekilde oluşan yük farklılığına statik elektrik denir. Doğada şimşek, yıldırım buna örnek verilebilir. Statik elektrik neme, malzemeye, yüzeyin pürüzlüğüne, sıcaklığa ve gerilme gibi başka özelliklere de bağlıdır.

İnsanların statik elektrik yüklenmesi yürüme esnasındaki sürtünmelerden, araçlara inip binmesinden, çalıştıkları masadan, giymiş-çıkarmış oldukları elbiselerden olabilir. Sürtünme ile elektriklenmeye triboelektrik denir. Aşağıdaki tabloda insanların hareketleri esnasında oluşan bazı statik elektrik miktarları ve bunları oluşturan unsurlar verilmiştir. Statik Elektriği Oluşturan Faktörler Ortam nem değeri %10-%20 Nem %65-%90 Nem Vinylex kaplı ortamda çalışırken 6000 V 600 V Plastik klasör taşıma 7000 V 150 V Vinylex kaplı ortamda yürümek 12000 V 250 V Halı üzerinde yürümek 35000 V 1500 V

Pozitif Yük Hava İnsan Teni Deri Cam Saçımız Naylon Yün Kürk İpek Kağıt Pamuk Artar 0 (Yüksüz) Çelik Ağaç Akrilik Sert Lastik Nikel, Bakır Altın, Platin Polyester PVC Silikon Teflon Negatif yük Tablo: Triboelektrik Listesi (Üstte bulunan elemanlardan biri ile alttaki elemanlardan biri sürtüldüğünde üstteki pozitif, alttaki eleman ise negatif duruma geçmektedir. )

Statik yükün voltajı çok fazla olmasına karşın, akımı çok zayıftır Statik yükün voltajı çok fazla olmasına karşın, akımı çok zayıftır. Akım voltaj ile doğru orantılı olsaydı, birçok yüksek voltaj trafosu ile ilgilenen televizyon tamircisi çırağı yetişmezdi. Uçaklarda statik elektrik, hem fırtınalı havalarda üzerlerine düşen yıldırımın etkisiyle hem de kabin içindeki elektronik elemanların yaydığı, kabloların oluşturduğu, insanların kabin içindeki malzemelere sürekli sürtünmesi ile de oluşmaktadır. Eleman Adı Bozulma Gerilimi Mosfet 100 V Schottky Diyot 300 V Eprom Bipolar Transistör 380 V Jfet 140 V Film Direnç Op-Amp 190 V Tristör 680 V CMOS 250 V TTL 1000 V Tablo 3: Bazı elektronik elemanların bozulabileceği gerilim değerleri.

Statik Elektriğin Zararları İnsanların almış oldukları statik elektrik hem sağlıklarına, hem de kullanmış oldukları elektronik cihazlara zarar vermektedir. Statik elektrik plastik, levha, kağıt , karton gibi yalıtkan malzemelerde çalışan bir çok endüstrinin sorunudur. Statik elektriğin dezavantajlarından biri de yüzeylerin tozlanmasına neden olmasıdır. Elektrostatik itme veya çekme nedeni ile malzeme ya makineye yada birbirine yapışır. Elektrostatiklenme nedeni ile toz veya diğer parçacıklar malzemeye yapışır. Buda çok ciddi kalite sorunlarına yol açar. Toz kaplı donanım birimlerinin ısı transferi güç olmakta ve cihazlar ısınmaktadır. Ayrıca nemle birleşen toz parçacıkları iletken bir yapı gösterebilir. Bunun önüne geçmek için antistatik temizleme spreyleri kullanılmalıdır. Bayanlarda statik elektrik özellikle akne (yüz, omuzlar, sırt ve göğüsteki yağ bezleriyle ilgili bir deri hastalığı), seboreik (aşırı yağlanma ve yağ bezi sayısının en çok bulunduğu alanlardaki iltihaplanma) dermatit gibi deri hastalıklarına neden olduğu tespit edilmiştir.

Statik Elektriğin Zarar Verebileceği Ortamlarda Alınabilecek Önlemler Elektrostatik yüklere karşı bir önlem, yalıtkan giysi, terlik veya ayakkabılardan, birikime yol açacak kalın ipek veya yün halılardan özellikle duvardan duvara olanlardan kaçınmak gerekir. Özellikle rutubetli havalarda ve boydan boya halı ile kaplı olan evlerde oluşan statik elektrik, halı üzerinde duran “metal müzik seti sehpası” tarafından alınmaktadır. Aynı şekilde insan teması ile elektronik aletlere statik elektrik aktarımı olmaktadır. Bu elektrik o derece kuvvetlidir ki, sabah saatlerinde üzerinde kimse dolaşmadan bakıldığında halı üzerinde ve metal müzik sehpalar üzerinde basit ölçüm araçlarıyla görünmektedir. Metal müzik sehpaları, statik elektriğe karşı basit bir kablo ile en yakın prizden topraklanmalıdır. Statik elektriği önlemenin veya şiddetini azaltmanın yollarından biri, bulunulan ortamın nemlendirilmesidir. Çünkü nemli havada bulunan iyonlar statik yükün bir kısmını nötrler. Nem oranını %60’a çıkartmak, deşarj olasılığını azaltır. Fakat bu yöntem iyi bir çözüm değildir. Havadaki yüksek nem oranı, çalışanlar açısından rahatsız bir ortam oluşturduğu gibi yüzeylerde ıslaklığa ve donanımda daha hızlı paslanmaya yol açar. Ayrıca yüzeylerdeki ıslaklık, statik elektrik açısından iletkenlik sağlar.

Elektronik malzemelerle çalışma yapılan tüm ortamlarda antistatik malzemeler kullanılarak, statik yüke karşı kesinlikle tedbir alınmalıdır. Antistatik malzemeler statik elektriğin oluşmasını ve elektronik devre elemanlarının zarar görmesini önleyebilen malzemelerdir. Donanım malzemelerine zarar verilmemesi icin profesyonel bir ortamda çalışan kişilerin statik elektriklerinin alınması için antistatik bileklik kullanmaları gerekmektedir.