Alternatif Akım

Elektrik Alanı

Şekil – 1’de görüldüğü gibi yüklü 2 kondansatör plakası arasına ince bir ipek iplikle kehribar bir bilya asılmıştır. Bilya kısa bir süre plakalardan birine değdirilirse, bu plakadan itildiği ve karşı plakaya çekildiği; karşı plakaya değdiğinde aynı şekilde ilk plakaya doğru itildiği ve bu hareketin bir sarkaç gibi sürdüğü izlenecektir. Bu hareketi sağlayan kuvvetin varlığı elektrik alanı sayesinde oluşur.

elektrik alanı içinde etkileyen kuvvet
Şekil-1: Elektrik alanı içinde etkileyen kuvvet

Bilya örneğin negatif plakaya değdiğinde, buradan elektron olarak plaka potansiyelinde yüklenir. Aynı yükler birbirini iteceğinden bu plakadan itilir. İtme hareketinin eylemsizliği ile karşı plakaya sürülür. Karşı plakaya vardığında taşıdığı elektronları, elektron azlığı olan pozitif plakaya transfer ederek, kendisi de elektron az yani pozitif duruma geçer. Bunun sonucu pozitif plakadan itilerek, salınım hareketi iki plaka arasında süre gider. Bu salınım hareketi iki plaka arasında yükler dengelendiği zaman durur.

Bilyanın bu değin bir salınım hareketi plakalar arasında bir kuvvetin varlığını ortaya koymaktadır. Bir mıknatısın kutupları arasında olduğu gibi kondansatör plakaları arasında da bir alan vardır, ancak bu alan manyetik alandan farklı olarak Elektrik alanı olarak tanımlanır.

iki nokta yük arasındaki elektrik alanı
Şekil-2: İki nokta yük arasındaki elektrik alanı

Elektrik Alanı çizgileri

Elektrik alanı, manyetik alan içinde demir tozlarına benzer şekilde, örneğin : cam pamuğu, alçı tozu ve ince kum tanecikleri gibi izole cisimlerle görülür duruma getirilebilir. Elektrik alanı içine serpilmiş bu cins izole tozlar alan etkisi altında arka arkaya dizilerek çizgiler oluştururlar. Yüklenmiş metal parçacıkların elektrik alan çizgileri kutup yüzeylerine daima dik girecek ya da çıkacak şekilde dizilir. (Şekil -2)

Elektrik alanı yalıtkan cisimler içinde oluşur. (Örneğin: iki iletken arasındaki hava). Yüklenmiş iki paralel plaka arasında bu alan tek tip şiddetlidir, yani homojendir. Bu nedenle elektrik alan şiddeti iki plāka arasında sabit kalır. (Şekil – 3)

İki yüklü plaka arasındaki elektrik alanı
Şekil-3: İki yüklü plaka arasındaki elektrik alanı

Elektrik alanını doğuran neden elektrik gerilimidir. Hiçbir akım geçmeyecek şekilde plakalara olan bağlantılar çıkartılsa bile, kondansatördeki gerilim seviyesi ve bu bununla birlikte elektrik alanı yerinde kalır. Plakalar arasındaki elektrik alanı, plakalar arası uzaklık oranında uygulanmış gerilime eşittir.

E = U / d

E = Elektrik alanı (V/cm)

U= Gerilim (V)

d= Uzaklık (cm)

Elektrik geriliminin bulunduğu her yerde elektrik alan vardır.

Elektrik alan çizgileri manyetik alan çizgilerine karşın kapalı devre çizgiler değildir. Çizgilerin yönü, örneğin iki kondansatör plakası arasında pozitif plakadan negatif plakaya doğrudur. Alan çizgileri pozitif yükten başlarlar, negatif yükte biterler. Alan çizgilerinin tek tip şiddetli olduğu alanlar üniform alan olarak anılır. Elektrik alanının kurulması için elektrik enerjisi gereklidir. Örneğin bir kondansatörün şarjından sonra bu enerji elektrik alanı içinde depolanır. Deşarj anında da alan içinde depolanmış enerji tekrar serbest hale geçer.

Dielektrik Dayanımı

yalıtkanların dielektrik dayanımları

Bir yalıtkan malzemenin elektrik gerilimine karşı dayanımı (mukavemeti), elektrik alan şiddetine bağlıdır. Örneğin, kuru hava 30 000 V/cm lik bir alan şiddetinde dayanımını yitirir ve bu oluşum için yalıtkan delinmesi deyimi kullanılır. Yalıtkan malzemelerinin elektrik alan şiddetlerine karşı dayanımları Dilektrik dayanımı olarak tanınmaktadır.

Yalıtkan bir maddenin delinmesi ya da dielektrik dayanımını yitirmesi onun bir deyimle iletken haline geçmesinden başka bir şey değildir. Bir yalıtkanın iletken hale geçmesi suretiyle oluşan elektrik akımı elektrik arkı yani bir kıvılcım şeklinde ortaya çıkar. Şekil -4 ‘te bir yüksek gerilim-zincir izolatöründe ortaya çıkan bu değin bir elektrik arkı görülmektedir.

Yalıtkanların dielektrik dayanımları (Tablo – 1) ortamın tozlu, kuru, nemli olmasına ve ısısına göre değişir. Örneğin nemli bir havanın dielektrik dayanımı düşer.

Bazı durumlarda elektrik alanı elektrik arkı oluşturmadan da ortamın dielektrik dayanımını delebilmektedir. Örneğin çok yüksek gerilim ileten hatların hemen yakınlarındaki hava iyonize olur bu nedenle hattın etrafında oluşan ışıklı tabaka karanlıkta görülebilir. Bu oluşuma Korona olayı denilir. Korona olayının nedeni, hattın hemen yanındaki bir noktada elektrik alan şiddetinin havanın dielektrik dayanımından daha büyük olmasıdır. Ancak teller arasındaki her noktada alan şiddeti bu kadar büyük olmadığından bir elektrik arkı oluşmamaktadır. Yeraltı kablolarında ve kondansatörlerde dielektrik dayanımı söz konusudur. Bu nedenle yalıtkan cisimler işletme gerilimine göre güvenikli seçilmelidir.

Bir zincir izolatöründe oluşan elektrik arkı
Şekil-4: Bir zincir izolatöründe oluşan elektrik arkı

Kondansatörler üzerinde verilmiş olan gerilimler (örneğin : l µF-600 V) güvenlikli seçilmiş, İşletme gerilimleridir. Bir kondansatörün işletme gerilimi, o kondansatörün dielektrik dayanımı ve plakalar arası uzaklığına göre hesaplanmış en büyük dayanım geriliminin en az yarısıdır.

Bu nedenle kondansatörler üzerinde yazılı işletme gerilimleri en az iki misli geçilmedikçe kolay kolay delinmezler.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir