LGS Elektrik Yükleri ve Elektrik Enerjisi konu anlatımı

Elektrik Yükleri ve Elektrik Enerjisi, 8. sınıf Fen Bilimleri dersinin 7. ve son ünitesidir. LGS Fen testinde genellikle 1 soruyla yer alır. Ünite üç bölümden oluşur:

1. Elektrik yükleri ve elektriklenme (sürtünme, dokunma ve etki ile elektriklenme)
2. Elektrik yüklü cisimler (iletken–yalıtkan, topraklama, elektroskop, yıldırım ve paratoner)
3. Elektrik enerjisinin dönüşümü (elektrik akımı ve basit devre, enerji dönüşümleri, güç ve enerji tüketimi, santraller, tasarruf)

LGS'de bu ünitenin soruları genellikle bir elektriklenme deneyi, bir elektroskop gözlemi ya da evdeki elektrikli cihazların enerji tüketimi üzerine kurulur. Elektriklenmede yalnızca elektronların yer değiştirdiğini ve aynı cins yüklerin itip zıt cins yüklerin çektiğini bilmek temel kuraldır.

Elektrik yükleri

• Atomda üç temel tanecik vardır: proton (pozitif, +), elektron (negatif, −) ve nötron (yüksüz). Proton ve nötron çekirdekte, elektronlar çekirdeğin çevresinde bulunur.
• Bir cisimde proton sayısı = elektron sayısı ise cisim nötrdür.
• Elektron sayısı proton sayısından fazla: ise cisim negatif (−) yüklüdür.
• Proton sayısı elektron sayısından fazla: ise cisim pozitif (+) yüklüdür.
• Elektrik yükünün birimi coulomb (C)'dur.
• Aynı cins yükler birbirini iter, zıt cins yükler birbirini çeker. Yüklü bir cisim nötr bir cismi de çeker.

Elektriklenme çeşitleri

Elektriklenme sırasında cisimler arasında yalnızca elektronlar yer değiştirir; protonlar çekirdekte olduğu için hareket etmez.

İletken ve yalıtkan maddeler

• İletken: Elektrik yüklerinin üzerinde kolayca hareket edebildiği maddelerdir. Metaller (bakır, alüminyum, demir), grafit, insan vücudu, tuzlu su, toprak.
• Yalıtkan: Elektrik yüklerinin üzerinde kolayca hareket edemediği maddelerdir. Plastik, cam, tahta, kauçuk, porselen, kuru hava. Yalıtkanlar sürtünme ile elektriklenebilir ancak yük yalnızca sürtünen bölgede kalır.
• Elektrik kabloları iletken bakır telin yalıtkan plastikle kaplanmasıyla yapılır.

Topraklama

• Yüklü bir cismin fazla yükünü toprağa aktararak nötr hâle gelmesine topraklama denir. Dünya çok büyük olduğu için yükü aldığında ya da verdiğinde yük durumu değişmez.
• Negatif yüklü cisim topraklanırsa fazla elektronlar toprağa akar; pozitif yüklü cisim topraklanırsa topraktan cisme elektron gelir.
• Örnekler: çamaşır makinesi, buzdolabı gibi metal gövdeli cihazların topraklı prize takılması, akaryakıt tankerlerinin arkasındaki yere değen zincir, binalardaki paratoner.

Elektroskop

• Bir cismin yüklü olup olmadığını ve yükünün cinsini anlamak için kullanılan araçtır. Metal topuz, metal çubuk ve iki ince metal yapraktan oluşur.
• Nötr elektroskobun topuzuna yüklü bir cisim dokundurulursa yapraklar aynı cins yükle yüklenir ve birbirini iterek açılır.
• Yüklü bir elektroskoba aynı cins yüklü cisim yaklaştırılırsa yapraklar daha çok açılır.
• Yüklü bir elektroskoba zıt cins yüklü cisim yaklaştırılırsa yapraklar kapanmaya başlar (yaklaştırılan yük yeterince büyükse kapanıp yeniden açılabilir).
• Yüklü elektroskoba nötr bir cisim yaklaştırılırsa yapraklar biraz kapanır.
• Elektroskobun topuzuna elle dokunulursa elektroskop topraklanır, yapraklar kapanır.

Şimşek, yıldırım ve paratoner

• Bulutlar hava hareketleriyle sürtünerek elektriklenir. Zıt yüklü iki bulut arasında gerçekleşen yük boşalmasına şimşek, bulut ile yer arasında gerçekleşen yük boşalmasına yıldırım denir.
• Paratoner: (yıldırımsavar), binaların en yüksek noktasına yerleştirilen, toprağa bağlı sivri uçlu metal çubuktur; yıldırımın yükünü güvenli şekilde toprağa iletir.
• Yıldırımlı havada açık alanda tek başına duran ağaçların altına sığınılmamalı, metal eşyalardan uzak durulmalıdır. Arabanın içi görece güvenlidir.

Elektrik akımı ve basit elektrik devresi

• Elektrik akımı: Elektrik yüklerinin (metallerde elektronların) bir iletken boyunca düzenli hareketidir. Birimi amper (A)'dir, ampermetre ile ölçülür.
• Basit elektrik devresi: elemanları: üreteç (pil), bağlantı kabloları, anahtar ve ampul gibi elektrik enerjisini kullanan bir alıcı.
• Anahtar kapalı ve devre tamamlanmış ise akım geçer, ampul yanar. Anahtar açıksa ya da kablo kopuksa devre açık devredir, akım geçmez.
• Pil, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür.

Elektrik enerjisinin dönüşümü

Elektrikli cihazlar elektrik enerjisini başka enerji türlerine dönüştürür:

• Birçok cihaz birden fazla dönüşüm yapar: saç kurutma makinesi ısı ve hareket, televizyon ışık ve ses enerjisi üretir. Dönüşümlerde enerjinin bir kısmı istenmeyen ısı olarak çevreye yayılır.

Güç ve elektrik enerjisi tüketimi

• Güç: Bir cihazın birim zamanda harcadığı (dönüştürdüğü) enerjidir. Birimi watt (W)'tır; 1 kilowatt (kW) = 1000 W.
• Tüketilen enerji = Güç × Süre.: Evlerde tüketilen elektrik enerjisi kilowatt-saat (kWh) ile ölçülür; gücü 1 kW olan bir cihaz 1 saat çalışırsa 1 kWh enerji tüketir.
• Faturadaki tutar = Tüketilen enerji (kWh) × 1 kWh'in birim fiyatı.

Santraller ve enerji kaynakları

Verimlilik ve tasarruf

• Verimli cihaz: , harcadığı elektrik enerjisinin daha büyük kısmını istenen enerjiye dönüştürür. LED ampuller, akkor flamanlı ampullere göre çok daha az ısı ürettiği için aynı ışığı daha az enerjiyle sağlar.
• Cihaz alırken enerji etiketi incelenmeli, enerji verimliliği yüksek (A sınıfı) cihazlar tercih edilmelidir.
• Kullanılmayan lambaları ve cihazları kapatmak, cihazları bekleme (stand-by) konumunda bırakmamak, şarjı dolan cihazı prizden çekmek, çamaşır ve bulaşık makinelerini tam dolu çalıştırmak tasarruf sağlar.