İLETKENLER – İZOLATÖRLER ve ELEKTRON AKIŞI NEDİR ?
İletkenler , İzolatörler ve Elektron akışı nedir ? İletkenler ve İzolatörler nasıl ve nerelerde kullanılırlar ? Elektron akışını nasıl düşünmeli ve anlamalıyız ? Bu ve benzeri sorulara yanıt aradığımız İletkenler – İzolatörler ve Elektron Akışı Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.
Başlayalım.
İLETKENLER – İZOLATÖRLER ve ELEKTRON AKIŞI
Farklı atom türlerinin elektronları hareket etmek için farklı serbestlik derecelerine sahiptir.Metaller gibi bazı malzeme türlerinde, atomlardaki en dıştaki elektronlar, o malzemenin atomları arasındaki boşluğa, oda sıcaklığındaki ısı enerjisinin etkisinden başka bir şeyle düzensiz bir şekilde hareket ettikleri kadar gevşek bir şekilde bağlıdırlar.
Neredeyse bağlanmamış olan bu elektronlar, kendi atomlarını terk etmekte ve bitişik atomlar arasındaki boşlukta yüzmekte olduklarından, genellikle serbest elektronlar olarak adlandırılmaktadır.
İzolatörler ve İletkenler
Cam gibi diğer malzeme türlerinde, atomların elektronlarının hareket etme konusunda çok az özgürlüğü vardır.Fiziksel sürtünme gibi dış kuvvetler bu elektronların bazılarını kendi atomlarından ayırmaya ve başka bir maddenin atomlarına aktarmaya zorlayabilirken, bu materyal içindeki atomlar arasında kolaylıkla hareket etmemektedir.
Bir malzeme içindeki elektronların bu göreceli hareketliliği, elektriksel iletkenlik olarak bilinir. İletkenlik, bir malzemedeki atomların türleri (her atomun çekirdeğindeki protonların sayısı, kimyasal kimliğini belirleme) ve atomların birbirine nasıl bağlandığı ile belirlenir.
Yüksek elektron hareketliliğine sahip malzemeler (birçok serbest elektron) iletken olarak adlandırılırken, düşük elektron hareketliliğine sahip materyaller (serbest elektronların az veya hiç olmaması) izolatörler olarak adlandırılır.
İletken ve izolatörlerin birkaç örneği:
İletkenler
gümüş
bakır
altın
alüminyum
Demir
çelik
pirinç
bronz
Cıva
grafit
kirli su
beton
İzolatörler
bardak
Kauçuk
sıvı yağ
asfalt
fiberglas
porselen
seramik
kuvars
(kuru) pamuk
(kuru) kağıt
(Kuru ahşap
plastik
hava
elmas
saf su
Tüm iletken malzemelerin aynı iletkenliğe sahip olmadığı ve tüm yalıtkanların elektron hareketine eşit derecede dirençli olmadığı anlaşılmalıdır.Elektriksel iletkenlik, bazı malzemelerin ışığa şeffaflığı ile benzerdir: ışığı “ileten” ışığı “şeffaf” olarak adlandırılan malzemeler “opak” olarak adlandırılırken, tüm şeffaf malzemeler ışığa eşit derecede iletken değildir.
Pencere camı çoğu plastikten daha iyidir ve kesinlikle “temiz” cam elyafından daha iyidir.Yani elektrik iletkenleri olarak bazı iletkenler diğerlerinden daha iyidir diyebiliriz.
Örneğin, gümüş “iletkenler” listesindeki en iyi iletkendir ve elektronlar için belirtilen diğer materyallerden daha kolay geçiş sağlar.Kirli su ve beton da iletken olarak listelenir, ancak bu malzemeler herhangi bir metalden daha az iletkendir.
Bazı materyallerin farklı özelliklerde elektrik özelliklerinde değişiklik yaşadığı anlaşılmalıdır.Örneğin cam, oda sıcaklığında çok iyi bir yalıtkandır, ancak çok yüksek bir sıcaklığa ısıtıldığında bir iletken haline gelir.Hava, normalde yalıtım malzemeleri gibi gazlar da çok yüksek sıcaklıklara ısıtıldığında iletken olurlar.
Çoğu metal ısındığında daha zayıf iletkenler ve soğutulduğunda daha iyi iletkenler haline gelir.Birçok iletken malzeme son derece düşük sıcaklıklarda mükemmel iletkenliğe (süper iletkenlik olarak adlandırılır) dönüşür.
Elektron Akışı / Elektrik Akımı
Bir iletken içindeki “serbest” elektronların normal hareketi, belirli bir yöne veya hıza sahip olmaksızın rastgele iken, elektronlar iletken bir materyal aracılığıyla koordineli bir şekilde hareket etmekten etkilenebilir.
Elektronların bu homojen hareketi, elektrik veya elektrik akımı olarak adlandırdığımız şeydir.Daha kesin olmak gerekirse, elektrik yüklü olmayan bir birikim olan statik elektriğin aksine dinamik elektrik olarak adlandırılabilir.
Tıpkı bir borunun boşluğundan akan su gibi, elektronlar da bir iletkenin atomları içindeki ve içindeki boş alan içinde hareket edebilirler.İletken gözümüze katı gibi görünebilir, ancak atomlardan oluşan herhangi bir malzeme çoğunlukla boş alandan oluşur.
Sıvı-akış benzetmesi, bir iletken yoluyla elektronların hareketinin genellikle “akış” olarak adlandırıldığına çok uymaktadır.
Burada kayda değer bir gözlem yapılabilir.Her elektron bir iletken aracılığıyla düzgün bir şekilde hareket ettiğinden, bir elektronun bir grup halinde hareket etmesi gibi, bir öncekini iter.
İletken yolun uzunluğu boyunca elektron akışının başlatılması ve durdurulması, her elektronun hareketi çok yavaş olsa da, bir iletkenin bir ucundan diğerine neredeyse anlıkdır.
Tüp, mermerler ile doludur, tıpkı bir iletken dış etkenlerden etkilenmeye hazır olan serbest elektronlarla dolu olduğu gibi.Sol taraftaki bu dolu tüpe aniden tek bir mermi takılırsa, bir başka mermer hemen sağdaki tüpten çıkmaya çalışacaktır.
Her bir mermer sadece kısa bir mesafe kat etmiş olsa da, boru ne kadar uzun olursa olsun, borudan hareketin aktarımı hemen hemen sol uçtan sağ uca doğrudur.Elektrikle, bir iletkenin bir ucundan diğerine olan genel etki, ışık hızında olur ve saniyede 186.000 mil hıza sahiptir.Her bir elektron, yine de, iletkenden çok daha yavaş bir hızda ilerler.
Tel ile Elektron Akışı
Elektronların belirli bir yöne belirli bir yönde akmasını istiyorsak, bir tesisatçı su akışını istediği yere akması için boru tesisatı kurması gerektiği gibi, onların hareket etmeleri için doğru yolu sağlamalıyız. Bunu kolaylaştırmak için, teller çok çeşitli boyutlarda bakır veya alüminyum gibi yüksek iletkenlikli metallerden yapılır.
Elektronların yalnızca bir maddenin atomları arasındaki boşlukta hareket etme fırsatına sahip olduklarında akabileceğini unutmayın.Bu, elektronların içinden geçmesi için bir kanal sağlayan sürekli bir iletken malzeme yolu mevcut olduğunda elektrik akımı olabileceği anlamına gelir.
Mermer benzetmesinde mermerler tüpün sol tarafına (ve sonuç olarak tüpün içinden) akabilir ve eğer tüpler sağ taraftaki mermilerin dışarı akması için açılırsa.Tüp sağ tarafta bloke edilirse, mermerler tüpün içinde “yığılır” ve mermer “akışı” oluşmaz.
Aynı şey elektrik akımı için de geçerlidir ki sürekli elektron akışı, bu akışa izin vermesi için kırılmamış bir yol olmasını gerektirir.Bunun nasıl çalıştığını göstermek için bir resimdeki şemaya bakabilirsiniz.
İnce, sağlam bir çizgi (resimde gösterildiği gibi) sürekli bir tel parçası için geleneksel semboldür.Tel, bakır gibi iletken bir malzemeden yapıldığı için, kurucu atomları, tel üzerinden kolaylıkla hareket edebilen birçok serbest elektrona sahiptir.Ancak, gelmesi gereken bir yer ve gidecek bir yer olmadığı sürece, bu tel içinde sürekli veya tekdüze bir elektron akışı olmayacaktır.
Şimdi, Elektron Kaynağı ile sol taraftaki tele yeni elektronları itmek suretiyle, telden elektron akışı meydana gelebilir (soldan sağa doğru oklarla gösterildiği gibi).Bununla birlikte, telin oluşturduğu iletken yolun kırılması halinde akış kesintiye uğrayacaktır.
Elektriksel süreklilik
Hava bir yalıtım malzemesi olduğu ve bir hava boşluğu iki tel parçasını ayırdığı için, bir kere sürekli olan yol şimdi kırılmıştır ve elektronlar kaynaktan hedefe akamayacaktır.
Bu, bir su borusunu ikiye kesmek ve borunun kırık uçlarını kapatmak gibidir , borudan çıkış yoksa su akmaz.Elektriksel olarak, tel tek parça halinde olduğunda elektriksel devamlılık durumu vardı.
Eğer Hedefe giden bir başka tel parçası alırsak ve sadece Kaynak’a giden telle fiziksel temas kurarsak, elektronların akması için sürekli bir yol izlerdik.Diyagramdaki iki nokta tel parçaları arasındaki fiziksel (metalden metale) teması göstermektedir:
Şimdi, Kaynak’tan sürdürülebilirliğe, aşağıya, sağa ve Hedefe kadar olan yeni bağlantıya sahibiz.Bu, kapaklı borulardan birinde “T” rekor/dirsek takılması ve suyun hedefine yeni bir boru segmenti üzerinden yönlendirilmesi ile benzerdir.
Lütfen sağ taraftaki telin kırık parçasının içinden akan elektronun olmadığını unutmayın, çünkü artık Kaynağından Hedefe tam bir yolun parçası değildir.
Uzun süren akışlarla aşınmış ve aşınmış olan su taşıma borularının aksine, bu elektrik akımı nedeniyle tellerde “aşınma” oluşmadığını belirtmek ilginçtir.Ancak elektronlar hareket ettikçe bir dereceye kadar sürtünme ile karşılaşırlar ve bu sürtünme bir iletkende ısı üretebilir.
Gözden Geçirelim ;
İletken malzemelerde, her bir atomdaki dış elektronlar kolayca gelir veya gider ve serbest elektronlar olarak adlandırılır.
Yalıtım malzemelerinde, dış elektronlar hareket etmek için o kadar özgür değildir.
Tüm metaller elektriksel olarak iletkendir.
Dinamik elektrik veya elektrik akımı, bir iletken yoluyla elektronların tekdüze hareketidir.
Statik elektrik hareketsizdir (bir izolatörde), biriken yük bir nesnede fazlalık veya elektron eksikliği ile oluşur.Tipik olarak birbirinden farklı malzemelerin teması ve ayrılmasıyla yük ayırma ile oluşturulur.
Elektronların bir iletken aracılığıyla sürekli olarak (sonsuza kadar) akması için, bu iletkenin içine ve dışına doğru hareket etmeleri için tam, kırılmamış bir yol olmalıdır.
İLETKENLER – İZOLATÖRLER ve ELEKTRON AKIŞI NEDİR SONUÇ :
Bugün İletkenler – İzolatörler ve Elektron Akışı nedir adlı yazımızla karşınızdaydık.Umuyorum faydalı bir yazı olmuştur.
İyi Çalışmalar