Doğada ısı, ışık, ses, hareket, elektrik enerjisi gibi birçok enerji türü vardır. Bu enerjiler birbirine dönüşebilir. Elektrik enerjisinin de başka enerjilere dönüşmesi mümkündür. İnsanlar bu dönüşümden yararlanarak çeşitli araç gereçler üretmektedir. Şimdi bu dönüşümü inceleyelim.

Elektrik Enerjisinin Isı Enerjisine Dönüşmesi

İletken tellerin sahip olduğu direnç sebebiyle elektrik enerjisi iletken tellerden geçerken, ısı enerjisine dönüşür. Tungsten, nikel-krom gibi metallerin direnci yüksektir. Bu nedenle bu metallerin üzerinden elektrik enerjisi geçerken ısı enerjisi oluşur.
Elektrik enerjisinin ısı enerjisine çeviren araçların içinde rezistans adı verilen bir yapı bulunur. Direnci fazla olan bu rezistans yapısı sayesinde fırın, ütü, saç kurutma makinesi, elektrik sobası, su ısıtıcısı, çamaşır ve bulaşık makinelerinde elektrik enerjisi ısı enerjisine dönüştürülmüş olur.

Elektrik enerjisinin ısı enerjisine dönüşmesi nelere bağlıdır?

1. İletkenin direncine
İletkenin direnci ne kadar fazla ise oluşacak ısı enerjisi de o kadar fazla olacaktır. Telin direncini arttırmak için telin uzun, ince ve cinsinin direnci büyük olan tel olması gerekir.

2. Akım miktarına
İletken tel üzerinden geçen akım miktarı arttıkça, oluşan ısı da artacaktır.

3. Akımın geçiş süresine
İletken üzerinden geçen akım ne kadar uzun süre geçerse, elde edilecek ısı miktarı da artacaktır.

Soru: Aşağıdaki elektrik geçen tellerinin direnç, akım ve süreleri verilmiştir.
Tellerin verdiği ısıları karşılaştırınız?

K teli 10 Ω, 2 A, 30 saniye
L teli 10 Ω, 4 A, 40 saniye
M teli 5 Ω, 2 A, 20 saniye
N teli 20 Ω, 4 A, 50 saniye

Yukarıda anlattığımız bilgiler doğrultusunda tellerin verdiği ısılar arasında N>L>K>M ilişkisi vardır.

Elektrik Enerjisinin Işık Enerjisine Dönüşmesi

Ampul, floresan lamba, LED lamba, Neon lambalarında elektrik enerjisi ışık enerjisine dönüşmektedir.

(Akkor Filamanlı) Ampul

Ampulün içerisinde direnci ve erime sıcaklığı büyük olan tungsten metalinden yapılmış ince ve uzun bir filaman bulunur. Üzerinden akım geçtiğinde filaman yüksek bir direnç gösterir, ısınır, kızarır ve parlayarak ışık verir. Böylece bu filaman sayesinde elektrik enerjisi ışık ve ısıya dönüşür.
Ampul içerisindeki tungsten metali telden elektrik akımı geçtiğinde direnci fazla olduğu için 3000 °C’ye kadar ısınır, ısınan tel etrafına ışık yayar.
Filaman hava ile temas ederse oksijenle etkileşerek kopar. Filaman koparsa da ampul ışık vermez. Bunu engellemek için ampulün içerisine argon gazı konulur.
Akkor filamanlı ampullerde enerjinin %95’i ısı, %5’i ışık enerjisine dönüşür. Bu nedenle ampullerin enerji verimi düşüktür.
Ampullerin enerji verimi düşük olduğu için Avrupa Birliği ülkelerinde ampullerin kullanımı yasaklanmıştır.

Floresan Lamba
Floresan lamba içerisinde cıva buharı ve soygaz bulunur. Elektriği kullanarak cıva buharını tetikleyerek ışık elde edilmesini sağlar. Lamba camının kenarında ise fosfor tabakası vardır.
Cıva atomları mor ötesi ışık oluşturur, fosfor tabakası da mor ötesi ışığı görünür ışık haline çevirir.

LED Lamba
Led ışık yayan diyottur. Günümüzün en popüler aydınlatma aracıdır.
Elektrik enerjisinin çok büyük bir kısmını ışık enerjisine çevirdiği için verimi yüksektir.

Sigortalar

Elektrikli araçlar fazla elektrik akımı çektiğinde veya kısa devre oluştuğunda devreden geçen elektrik akımını kesmek için kullanılan cihazlara sigorta denir. Sigortalar devreye seri olarak bağlanır. Her sigortanın üzerinden geçebileceği en fazla akım değeri vardır. Bu akım değerinden fazla akım geçecek olursa sigorta atar.
Ayrıca elektrik devresinde kısa devre meydana geldiğinde de yine sigorta atacaktır.

Sigorta Çeşitleri

1. Eriyen Telli Sigortalar
Eriyen telli sigorta tek kullanımlıktır.
Fazla akım geçtiğinde sigortanın içerisindeki tel erir ve elektrik devresinden akım geçmez.
Otomobil ve elektrikli araçlarda bu çeşit sigorta kullanılır.

2. Otomatik Sigortalar
Otomatik sigorta içerisinde bulunan elektromıknatıs, fazla akım geçtiğinde metal şeriti kendine çekerek atar. Otomatik sigortanın kullanımı pratiktir. Attığında tekrar düğmesi kaldırılarak kullanılabilir.

Not: Elektrik aracının çekeceği akıma göre sigorta seçmeliyiz. Örneğin 5 Amper akım çekecek çamaşır makinesine 3 amperlik sigorta bağlayamayız; çünkü o zaman hiç elektrik geçemeyeceği için cihaz çalışmaz. En uygun akım değeri olarak 6 amper gibi yakın değer seçilmelidir. 25 Amperlik sigorta bağlanması da uygun olmaz; çünkü sigortanın geç atmasına neden olacağından elektrikli aracın yanmasına neden olabilir.

Elektrik enerjisinin hareket enerjisine dönüşümü

Elektrik enerjisini hareket enerjisine dönüştürmek için elektrik motorları kullanılır. Elektrik motorları mikser, vantilatör, matkap, çamaşır makinesi, su pompası gibi araçlarda kullanılır.

Elektrik Motoru

Elektrik motorunun içerisinde elektromıknatıs bulunur. Bu elektromıknatıslar sayesinde elektrik enerjisi hareket enerjisine dönüşür.

Robotların yapımında da elektrik motorları kullanılmaktadır. Robotlar çevreden aldıkları uyarılara karşı tepki verebilen ve programlanabilen makinelerdir. Robotlar basit ve işlerin tekrar edilen yapılmasında kullanılmaktadır. Günümüzde endüstriyel, tıp, uzay ve askeri alanlarda robotlar kullanılmaktadır.

Hareket enerjisinin elektrik enerjisine dönüşümü

Hareket enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren araçlara jeneratör denir. Santrallerde elektrik üretiminde jeneratörler kullanılır.
Bisiklet gibi araçlarda da hareket enerjisinden elektrik enerjisi üretmek için dinamolar kullanılır.

Güç Santralleri

Elektrik elde etmede kullanılan santrallere güç santrali denir. Jeneratörler hidroelektrik santrallerinde, termik santrallerde, nükleer santrallerde, rüzgar türbinlerinde kullanılır.

1.Hidroelektrik Santral
Barajda biriken suyun potansiyel enerjisi vardır. Su yukarıdan aşağıya akarken potansiyel enerji kinetik enerjiye (hareket enerjisine) dönüşür. Hızla akan su çarptığı türbini döndürür. Türbinin ucunda bağlı olan jeneratör elektrik üretilmesini sağlar.

2.Termik Santral
Kömür, doğal gaz, petrol gibi ürünlerden elektrik üretilmesini sağlar. Bu yakıtların yanması sonucu ısı enerjisi oluşur. Oluşan ısı ile su buharlaştırılır. Buhar basıncı ile türbin çevrilerek jeneratörden elektrik elde edilir.

3. Nükleer Santral
Atomun çekirdeğinde bulunan enerjiden (çekirdek enerjisi yani nükleer enerjiden) elektrik üretilmesini sağlar. Uranyum, plütonyum gibi elementler yakıt olarak kullanılır. Bu elementlerin çekirdekleri parçalandığında çok yüksek miktarda ısı açığa çıkar. Bu ısı ile su buharlaştırılır. Buhar basıncı ile türbin çevrilerek türbine bağlı jeneratör ile elektrik elde edilir.

4. Jeotermal Santral
Yer altındaki magmanın sahip olduğu ısı enerjisinden elektrik üretilmesini sağlar. Yer altına sızan sular magma tabakasına kadar ilerleyerek ısınır. Yer yüzüne çıkan sıcak sular türbinleri çevirerek elektrik enerjisi üretilir. Jeotermal enerji yenilenebilir enerji türüdür.

5. Rüzgar Santrali
Rüzgar enerjisinden elektrik enerjisi elde etmemizi sağlar. Rüzgarın düzenli estiği yerlere yerleştirilir. Rüzgar gülünün bağlı olduğu jeneratör elektrik enerjisi üretilmesini sağlar.

Fen Bilgisi Öğretmeni: Seda Bahçeci