Bugün gerilim üretimi için çeşitli yöntemler bilinmektedir. Gerilim üretme yöntemleri şöyle sıralanabilir:

• Endüksiyon yoluyla üretim
• Kimyasal etkime ile üretim
• Isı yoluyla üretim
• Işık yoluyla üretim
• Kristal deformasyonu ile üretim
• Sürtünme ile üretim

Bütün üretim şekillerinde pozitif yükler bir kutupta, negatif yükler bir kutupta sürekli kalıyorlarsa, bir doğru gerilim; kutupların yük cinsleri (Polaritesi) devamlı değişiyorsa, bir alternatif (değişken) gerilim üretiliyor demektir.

Aşağıda gerilim üretme yöntemleri sırasıyla kısaca açıklanmıştır.

Endüksiyon yoluyla üretim

Şekilde bobinin iki ucuna bir multimetre bağlanmış ve gerilimi ölçülmeye çalışılmaktadır.  Bobinin içindeki doğal mıknatıs sağa sola hareket ettirildiğinde multimetrede görülen gerilim değeri bir pozitif bir negatif değer alacaktır. Buradan bobin uçlarındaki yüklerin, mıknatısın bobin içinde sağa sola hareket ettirilmesiyle değiştiği ve bir alternatif gerilim üretildiği anlaşılmaktadır.

Bir bobin içerisinde, bir doğal mıknatıs ileri geri harekket ettirilirse, bobin sargılarında alternatif gerilim üretilir.

Bir mıknatıs yardımıyla bu şekilde bir gerilim üretimi endüksiyon (latince girişim) olarak tanımlanır. Bisiklet ve oto dinamolarında , hidroelektrik santrallerindeki generatörlerde bu yöntemle gerilim üretilmektedir. Gerilim üretme yöntemleri arasında endüksiyon yoluyla üretim, bugün evlerimizde kullandığımız elektriği üretmek için en çok kullanılan yöntemlerden biridir.

Kimyasal etkime ile üretim

Şekilde görüldüğü gibi herhangi bir tuz çözeltisi içine biri çinko diğeri bakır olmak üzere iki metal çubuk daldırılmıştır. İki metal çubuk arasına bir voltmetre bağlandığında ibrenin yalnız bir yöne saptığı görülecektir.

Herhangi bir iletken sıvı içinde bulunan iki farklı metal arasında bir doğru gerilim doğar.

Bu tür bir gerilim üreteci pil olarak adlandırılır.

Isı yoluyla üretim

Biri bakır diğeri konstantan ( bir tür alaşım) iki tel birbiriyle bükülüp ya da kaynaklanıp birleşme yeri ısıtılırsa, tellerin açık ucuna bağlanmış duyarlı bir voltmetrenin ibresinde yalnız bir yönde sapma görülecektir.

İki farklı metalin birleşme yeri ısıtılırsa doğru gerilim elde edilir.

Bu şekilde bir gerilim üreteci Termo-eleman ya da Termokupl olarak tanımlanır.

Bir termo elemanın birleşme yeri ısıtıldığında, bakır metalin elektronları konstantan alaşımına geçerler. Bakır üzerinde elektron azlığından ötürü pozitif yükler; konstantan üzerinde elektron fazlalığından ötürü negatif yükler oluşur. Bunun sonucu olarak bakır ile konstantan arasında bir gerillim ortaya çıkmaktadır. Termokupllar genellikle zor ulaşılabilen yerlerdeki(fırınlar, yüksek sıcaklıkta çalışan kazanlar) termometrelerin ölçmekte başarısız olduğu yüksek sıcaklık ölçümünde geniş uygulama alanı bulmaktadır.

Işık yoluyla üretim

Yarılietken bir diyot olarak çalışan fotovoltaik hücre, bir voltmetreye bağlanıp üzerine ışık düşürüldüğünde voltmetrenin ibresinin yalnız bir yönde saptığı görülür.

Bir fotovoltaik hücrenin ışıklandırılmasıyla doğru gerilim elde edilir.

Yarı iletken özellik gösteren birçok madde arasında fotovoltaik hücre yapmak için genellikle silisyum maddesi kullanılır. Fotovoltaik hücre olarak kullanılabilmesi için silisyuma n veya p tipi katkılandırma yapılır. Silisyuma fosfor katkılandırması yaparak n tipi silikon, bor katkılandırması yaparak da p tipi silikon elde edilir. N tipi yarıiletken eklemde elektron fazlalığı, p tipi yarıiletkende elektron azlığı (holler,boşluklar) vardır.

P ve n tipi yarıiletken eklemler oluşturulduktan sonra güneş ışınlarıyla gelen fotonlar n tipi silikonda serbest elektronlar oluşturur ve bu elektronlar p tipine doğru harekete geçmeye eğilimlidir. Bu olay her iki tarafta yük dengesi sağlanana kadar sürer.

Günümüzde gerilim üretme yöntemleri arasındaki ışık yoluyla üretim, fotovoltaik teknolojisiyle güneş enerji santrallerinde elektrik üretimi esnasında gerçekleştirilmektedir.

Basınç yoluyla gerilim üretimi

Bir piezoelektrik malzeme bir voltmetreye bağlanıp üzerine basınç uygulandığında voltmetrenin ibresinin basınç azalması veya yükselmesiyle sağa ve sola saptığı görülecektir.

Karşıt olan iki ucuna bastırılmış ya da iki ucundan çekilmiş bir kristal içinde farklı elektrik yükleri oluşur. Uygulanan basınç değişimi alternatif gerilim oluşturur.

Bu şekilde bir gerilim üretimi uygulamada Piezo-efekti( piezo: iyonca basmak) olarak anılır. Pikap kristalleri ve kristal mikrofonlar bu yöntem ile çalışan aygıtlardır. Kuvars, turmalin gibi filizler pozitif ve negatig yükleri çok düzenli dağılmış kristal kafeslerinden oluşmuştur. Böyle bir kristalden pozitif yükleri bir yanda negatif yükleri bir yanda bulunan bir parça kesilerek çıkartılır. Bu parçanın karşılıklı köşelerine iletken metalden kaplama yapılır. Böylece oluşturulmuş piezo-kristaline basınç uygulandığından çok küçük alternatif gerilimler elde edilebilir.

Sürtünme Yoluyla Üretim

Yalıtkan maddelerin sürtülmesiyle oluşturulan elektrik yüklerine Elektrik yükü yazımızda yeterince değindik. Bu nedenle burada extra bir açıklama yapma gereği duymuyorum. Ancak sürtünme yoluyla gerilim üretiminin istenmeyen bir yöntem olduğunu aklımızdan çıkarmayalım.

Bu yazımızda gerilim üretme yöntemleri açıklanmış oldu. Devamı için bloğumu takipte kalın.