Elektrik Akımı – Akım ve Direnç – Fizik-2

🎯 AMAÇ

Bu bölümde, elektrik akımı kavramını, akımın tanımını, birimini, akım yönünü ve akım yoğunluğunu öğreneceğiz.

📌 Elektrik Akımı Nedir?

Elektrik akımı, bir iletkenden birim zamanda geçen yük miktarıdır. Akım, yüklerin (genellikle elektronların) yönlü hareketidir.

I = \frac{\Delta Q}{\Delta t}

Anlık akım:

I = \frac{dQ}{dt}

Burada:

$I$: Elektrik akımı (Amper, A)
$Q$: Elektrik yükü (Coulomb, C)
$t$: Zaman (saniye, s)

📌 BİRİM

Akımın SI birimi Amper (A)'dir. $1 \text{ A} = 1 \text{ C/s}$

🔋 Akımın Yönü

Geleneksel akım yönü, pozitif yüklerin hareket yönü olarak tanımlanır. Metal iletkenlerde asıl taşıyıcılar negatif yüklü elektronlar olsa da, geleneksel akım yönü pozitif yüklerin hareket ettiği varsayılan yöndür (pilın pozitif kutbundan negatif kutbuna).

📌 NOT

Elektronların hareket yönü, geleneksel akım yönünün tersidir. Elektronlar negatif kutuptan pozitif kutuba doğru hareket eder.

📐 Akım Yoğunluğu

Birim kesit alanından geçen akım miktarına akım yoğunluğu denir:

J = \frac{I}{A}

Akım yoğunluğu bir vektördür ve yönü, pozitif yüklerin hareket yönü ile aynıdır.

📌 BİRİM

Akım yoğunluğunun birimi $\text{A/m}^2$'dir.

🔌 Sürüklenme Hızı

İletkendeki yük taşıyıcılarının ortalama hızına sürüklenme hızı ($v_d$) denir. Akım ile sürüklenme hızı arasındaki ilişki:

$$ I = n e A v_d $$

Burada:

$n$: Birim hacimdeki yük taşıyıcı sayısı
$e$: Elektron yükü ($1.6 \times 10^{-19} \text{ C}$)
$A$: Kesit alanı
$v_d$: Sürüklenme hızı (m/s)

Örnek 1Akım Hesabı

Bir iletkenden $t = 10 \text{ s}$'de $Q = 20 \text{ C}$ yük geçiyor. Akım şiddetini bulunuz.

Formülü yaz

$I = \dfrac{Q}{t}$

Değerleri yerine koy

$I = \dfrac{20}{10} = 2 \text{ A}$

$\boxed{I = 2 \text{ A}}$

Örnek 2Yük Hesabı

Bir iletkenden $I = 0.5 \text{ A}$ akım $t = 2 \text{ dakika}$ boyunca geçiyor. Geçen yük miktarını bulunuz.

Zamanı saniyeye çevir

$t = 2 \text{ dk} = 120 \text{ s}$

Formülü yaz

$Q = I \cdot t = 0.5 \times 120 = 60 \text{ C}$

$\boxed{Q = 60 \text{ C}}$

Örnek 3Sürüklenme Hızı

Kesit alanı $A = 2 \times 10^{-6} \text{ m}^2$ olan bir bakır telden $I = 1 \text{ A}$ akım geçmektedir. Bakırın birim hacimdeki serbest elektron sayısı $n = 8.5 \times 10^{28} \text{ m}^{-3}$ olduğuna göre, elektronların sürüklenme hızını bulunuz. ($e = 1.6 \times 10^{-19} \text{ C}$)

Formülü yaz

$I = n e A v_d \Rightarrow v_d = \dfrac{I}{n e A}$

Değerleri yerine koy

$v_d = \dfrac{1}{(8.5 \times 10^{28}) \times (1.6 \times 10^{-19}) \times (2 \times 10^{-6})}$

Hesapla

$v_d = \dfrac{1}{2.72 \times 10^{4}} = 3.68 \times 10^{-5} \text{ m/s}$

$\boxed{v_d = 3.68 \times 10^{-5} \text{ m/s}}$

Örnek 4Elektron Sayısı

Bir iletkenden $I = 2 \text{ A}$ akım $t = 5 \text{ s}$ süresince geçiyor. Bu sürede iletkenden geçen elektron sayısını bulunuz. ($e = 1.6 \times 10^{-19} \text{ C}$)

Toplam yükü bul

$Q = I \cdot t = 2 \times 5 = 10 \text{ C}$

Elektron sayısını bul

$n = \dfrac{Q}{e} = \dfrac{10}{1.6 \times 10^{-19}} = 6.25 \times 10^{19}$

$\boxed{n = 6.25 \times 10^{19} \text{ elektron}}$

📌 ÖZET

Akım: $I = \Delta Q / \Delta t$ (birim: Amper, A)
Anlık akım: $I = dQ/dt$
Akım yoğunluğu: $J = I/A$ (birim: $\text{A/m}^2$)
Sürüklenme hızı: $I = n e A v_d$
Geleneksel akım yönü: pozitif yüklerin hareket yönü

← Önceki: Modül Ana Sayfası Sonraki: Ohm Yasası ve Direnç →

← Modül ana sayfasına dön

⚡ Elektrik Akımı

📌 Elektrik Akımı Nedir?

🔋 Akımın Yönü

📐 Akım Yoğunluğu

🔌 Sürüklenme Hızı