umut1
New member
- Katılım
- 18 May 2006
- Mesajlar
- 29
- Reaction score
- 0
- Puanları
- 0
1. GİRİŞ
ENERJİ
Enerji insanlığın varoluşundan bugüne kadar hem en büyük ihtiyaç hem de elde edilişi ve kullanımı açısından en büyük sorun olmuştur. İnsanoğlu geliştirdiği her yeni teknolojiden sonra, yeni ve daha fazla enerji çeşidine ihtiyaç duymuştur. Dünya nüfusunun sürekli artması, enerji bağımlılığına paralel olarak enerji açığının da sürekli artmasına sebep olmaktadır. Kömür, petrol, doğal gaz gibi tükenebilir enerji kaynaklarının giderek azalması ve üretimlerindeki maliyet girdilerinin ise hızla artması, ülkeleri yenilebilir enerji kaynaklarının kullanımına yönlendirmektedir. Bu durum maksimum enerji kullanımı ve minimum çevre kirliliği anlayışını öne çıkarmaktadır. Enerji ihtiyacı ülkelerin sanayileşmeleri ile birlikte artmış ve 1973-1974 yıllarında karşılaşılan petrol krizi ile, gelişmiş ülkeler bu ihtiyacı giderebilmek için alternatif enerji kaynakları arayışına hız vermişlerdir. Bilim adamları tarafından bugünkü tüketim oranları baz alınarak yapılan hesaplamalara göre, özellikle petrol rezervlerinin, 50 yıl sonra biteceği tahmin edilmektedir. Doğal gazın ise tahminen 75 yıl daha kullanılabileceği hesaplanmaktadır. Kömür rezervleri için ise yaklaşık 100 yıl ve uranyumun da 50-60 yıl kadar yeteceği tahmin edilmektedir [1-3].
Enerji konusunda yapılmakta olan çalışmalar, kullanılmakta olan yakıtlara alternatif olabilecek, yenilenebilir ve çevreye zara vermeyecek, kolay bulunabilir, tehlikelerden arındırılmış enerji kaynaklarının keşfedilmesi doğrultusundadır [4,5]. Bütün enerji kaynaklarının temeli olan güneş enerjisi alternatif enerji kaynaklarının başında gelmektedir. Sonsuz bir enerji olan güneş enerjisi, uzay çalışmalarından elektrik üretimine, iletişimden tarıma çok çeşitli alanlarda uygulama imkanı bulmuştur. Ülkemiz coğrafi bakımdan zengin bir güneş enerjisi potansiyeline sahiptir. Bu zengin potansiyel sebebiyle güneş enerjisi kullanımı ülkemizde de araştırma-geliştirme projelerine konu olmakta ve ticari uygulamalara zemin hazırlamaktadır [6].
Dıştan yanma prensibine göre çalışan motoru, ilk olarak İskoç bir papaz olan Robert Stirling tarafından 1816 yılında yapılmıştır. 19. yüzyılda başlayıp günümüze kadar gelen geliştirme çalışmaları, günümüzde de devam etmektedir. Bu gün için Stirling motorları ticari üretim seviyesine ulaşmış sayılmamakla birlikte, ulaşılan teknolojik seviye son derece ümit vericidir. Halihazırda özel amaçlarla ticari firmaların veya araştırma kurumlarının imal etmiş olduğu Stirling motorlarının prototip veya deneme aşamasında olanları mevcuttur.
Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesinde Otomotiv Anabilim Dalı’nda da Stirling motorları ile ilgili teorik ve uygulamalı araştırmalar yapılmıştır. Yapılan bu araştırmalarda, alfa (a) veya (V), beta (b) ve gama (g) tipi olmak üzere üç değişik tip Stirling motoru tasarlanarak, bu motorların prototipleri imal edilmiştir [7-13]. İmal edilen bu motorlar atmosferik basınçta test edilmiş, a(V) tipi bir Stirling motora 2 m2 net alana sahip güneş enerjisi odaklayıcısı ilave edilerek, güneş enerjisi kullanılarak motor başarı ile çalıştırılmış ve 650 d/d da 7 W güç elde edilmiştir [8]. Yücesu [9] tarafından biri V diğeri b tipi olmak üzere iki Stirling motoru yapılarak güneş enerjisiyle çalıştırılmış ve 15 W güç alınmıştır [9]. Üstün [10] tarafından yapılan bir başka çalışmada çift yer değiştirme pistonlu V tipi bir Stirling motoru tasarlanmış ve imal edilmiştir. Toplam süpürme hacmi 380 cm3 olan bu motordan maksimum 65 W güç elde edilmiştir. Demiralp [11] tarafından küçük hacimli gama tipi bir Stirling tasarlanmış ve imal edilmiştir. 138 cm3 toplam süpürme hacmine sahip olan bu motordan 21 W çıkış gücü elde edilmiştir. Çınar [12] tarafından toplam süpürme hacmi 276 cm3 olan, gama tipi bir Stirling motorunu tasarlamış ve imal edilmiştir. İmal edilen bu motorda çalışma maddesi olarak hava kullanılarak 58 W güç elde edilmiştir. Bunlara ilave olarak hali hazırda tasarım ve imalat aşamasında olan çalışmalar da mevcut olup devam etmektedir.
Displacer olarak adlandırılan, çalışma gazını sabit hacim altında soğuk hacimden sıcak, sıcak hacimden soğuk hacme süpüren pistonun hareket düzeni, dıştan yanmalı bir motorun hacmini ve ağırlığını önemli ölçüde artırmaktır. Bu tez çalışması süpürme pistonunun hareket düzenini basitleştirmeye yöneliktir ve atalet kuvvetlerinin dengesini sağlayarak döndürme momentlerindeki değişimlerin dengelenmesi ile diğer mekanizmaları kullanan motorlara göre moment değişiminin ve verimin daha iyi olması amaçlanmaktadır. Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Otomotiv Anabilim Dalında bulunan Stirling motorunun mevcut mekanizması yerine bir rhombic mekanizması tasarlanarak motora adapte edilmiştir.
I. DC ve AC Güçlerin Ana Kaynağı: Bildiğimiz gibi tüm elektronik cihazlar bir güç kaynağına gerek duyarlar. Prize gelen gerilim (220V,110V) çoğunlukla “adaptör” diye tanımladığımız bu kutuların yardımıyla cihazlarımızın çalışacağı voltaja ve akıma uygun hale getirilir. Bazılarımızın masasının üzerinde gerilimi ayarlanabilen tipleri mevcuttur. Bu da istediğimiz cihaza uygun voltaj ve akım sınırı sağlayabilmemize yarar. Ayrıca daha bilmediğimiz (adaptörü dışarıda olmayan) birçok cihazın kendi içinde güç kaynakları mevcuttur.
Ülkemizde giriş voltajı 220Volttur. Birçok cihaza yetecek çıkış voltajı ise mesela 1 Volt ile 40Volt arasında olabilir. Mesela sabit telsizler çoğunlukla 13.8V ile beslenirler.
Birçok durumda, giriş voltajı ve/veya çıkış yükü değiştiğinde, çıkış voltajının veya voltajlarının (birden fazla voltaj çıkışı olan güç kaynakları) belli bir limitte kalması istenir. Bu bir regüleli güç kaynağıdır. Eğer çıkış regüleli olmazsa, çıkış voltajındaki değişmeler, beslenen sistem devrelerinin içinde hatalı, bozuk, ek sinyallere dönüşebilmektedir.
Bu yazı dizisinde iki amacım var. Birincisi, bir güç kaynağının içindeki komponentlerin ana fonksiyonlarının neler olduğunu ve bir güç kaynağı olarak çalışmak için beraber nasıl çalıştıklarını anlatmak. İkincisi, çalışan işe yarar güç kaynaklarının nasıl yapıldığını anlatmak. Daha kolay anlamak için görsel örneklere yer verilecektir.
İlk kısım dc ve ac gerilim kaynaklarını baştan öğretme amacıyla hazırlandı. Bu kısım tamamen teoriktir, atlamak isterseniz bir sonraki konuya bakmanızı öneririm.
İkinci kısım ac gerilimi bir dc gerilime çevirmek için kullanılan transfomatörlerin, doğrultucuların ve filitrelemenin fonksiyonları açıklanacaktır. Gerekli komponentler tanıtılacak ve önemli parametrik özellikleri anlatılacaktır. Sistem çıkışı regülesiz voltajdır.
Üçten altıncı kısma kadar sistematik olarak dc voltajın regüle edilmesi için ana prensipler açıklanacak, işe yarar güç kaynakları imal etmeniz için bilgiler sunulacaktır. Üçüncü ve dördüncü kısımda sürekli olarak doğrusal bölgede çalışan güç kaynakları gösterilecek, 5 ve 6 switching güç kaynaklarını anlatacaktır. Tarifler, malzeme seçimi, parça listeleri, montaj planları, dizayn teknikleri ve çalıştırma prensipleri aktarılmıştır. Tüm malzemeler kolay bulunur cinstendir.
Her güç kaynağının performans ölçümleri, switching güç kaynaklarının kalibrasyon prosedürü ve sorunlara yönelik ipuçları yedinci kısımda bulunmaktadır.
Bu yazı dizisinin tamamını okursanız, güç kaynağı sistemlerinin prensiplerini ve isterseniz bir güç kaynağı yapmayı öğrenebilirsiniz.
GÜÇ
Güç nedir? Güç enerjinin kullanılma derecesidir. Genel olarak elektriksel gücün birimi vattır. Bir vat bir jul (joule) enerjinin bir saniyedeki kullanımıdır. Bir vat-saat (şu elektrik faturalarımızın üzerinde yazandan) bir vatın bir saat için temin edilmesidir, veya 3600 saniye boyunca saniyede bir jul verilmesi. (Karıştı mı?) Peki bir jul nedir? Bir jul bir kilogramın 10.16cm taşınması için gerekli enerjidir.
Elektronik cihazların güç kaynaklarının üzerinde genellikle verebilecekleri gücün ölçümü olarak bir güç derecesi bulunur.
Teknisyenler ve mühendisler bilirler: V(volt) x I(amper) = P(vat)
güç kaynağının voltajı X yüke (gücün sağlandığı devreye) verilen akım = sağlanan güç (vat)
Örneğin, yüküne 10 amperde 5 volt veren bir güç kaynağı, 50 vatlık güç sağlar.
DC GÜÇ
Hepimizin tanıdığı en çok bilinen güç kaynağı pildir. Fenerinizi yaktığınızda, içindeki piller lambaya bağlı devre yardımı ile akımı sağlar. Lambanın filamanından geçen akım ise parlamasını sağlar. Güç pilden lambaya doğru akar. Eğer fener iki adet 1.5volt pil (toplam voltaj 3Volt) kullanıyorsa ve lambaya verilen akım 0.1 amper ise, verilen güç 0.3 vattır.
Bu basit devre aşağıdadır (Şekil 1.1a). Şekil 1.1b ise bu devredeki pilin verdiği akımın grafiksel çizimidir. Akım zamana karşı sabittir ve daima pozitif yöndedir. Bu tip akıma doğru akım (dc-direct current) denir, çünkü akım hep tek bir yönde akar.
a. Devre
b. Akım – Zaman Grafiği
Şekil 1.1 Basit DC Devre
PİL
Pil kimyasal bir güç kaynağıdır. Pili oluşturan ana kısım elektrokimyasal hücredir. Piller seri bağlanarak daha yüksek voltajlar elde edilir. Şekil 1.2a‘da gösterilen hücre kesiti ve Şekil1.2b’de gösterilen şema, birbirine seri olarak bağlanmış dirençlere akım sağlayan bir pili göstermektedir.
Şekil 1.2a’da gösterildiği gibi, bir elektrokimyasal hücrede nagatif ve pozitif elektrot olarak adlandırılan iki plaka ve aralarında elektrolit olarak adlandırılan sıvı veya yarı-sıvı mevcuttur. Elektrotların terminalleri arasına bir devre bağlanırsa, pozitif elektrot ile elektrolit arasında, elektronları devreden pozitif terminale doğru ve elektrodun içine “çeken” bir kimyasal reaksiyon oluşur. Negatif elektrotta ise ters bir reaksiyon oluşur, negatif uçtan devreye doğru elektronlar “itilir”. Kimyasal reaksiyonu dengeleyebilmek için elektronlar ve pozitif iyonlar elektrolite akar.
İŞ
Fen Bilimi anlamındaki iş kavramı ölçülebilen bir niceliği ifade eder. Yani bir cisme kuvvet uygulanarak, cismin hareket ettirilmesini sağlamaktır
Yatay bir düzlemdeki sandığı hareket ettiren kuvvet iş yapar. Sandığı hareket ettiren kuvvetin büyüklüğü en az sürtünme kuvvetine eşit olan kuvvettir. El arabasıyla kum taşıyan işçi, otomobili hareket ettiren motor, arabayı çeken at sürtünme kuvvetine karşı iş yapar.
Elma sandığını yerden kaldıran işçi iş yapar. Çünkü sandığı yerden kaldırırken sandığa etki eden yer çekim kuvvetine , yani sandığın ağırlığa eşit değerde zıt yönde bir kuvvet uygulamak gerekir. Sandık uygulanan kuvvet uygulandığı sürece hareket eder. Çantasını yerden kaldıran bir öğrenci, çatıya kiremit atan bir işçi, kuyudan su çeken insan, yer çekim kuvvetine karşı iş yapar.
Kuvvetin cismi hareket ettirebilmesi için cismin hareketine engelleyen kuvvetleri yenmesi gerekir. Sürtünme kuvveti cismin hareketini engelleyen kuvvettir. Bir cismin yüksekten düşmesine yer çekimi kuvveti neden olur. Cismin yer çekimi doğrultusunda hareket ettiren yerin çekim kuvveti(cismin ağırlığı) iş yapar.
Bir cisme kuvvet uygulandığında cisim kuvvet doğrultusunda yer değiştiriyorsa, bu kuvvet bir iş yapmış olur.
ENERJİ
Enerji insanlığın varoluşundan bugüne kadar hem en büyük ihtiyaç hem de elde edilişi ve kullanımı açısından en büyük sorun olmuştur. İnsanoğlu geliştirdiği her yeni teknolojiden sonra, yeni ve daha fazla enerji çeşidine ihtiyaç duymuştur. Dünya nüfusunun sürekli artması, enerji bağımlılığına paralel olarak enerji açığının da sürekli artmasına sebep olmaktadır. Kömür, petrol, doğal gaz gibi tükenebilir enerji kaynaklarının giderek azalması ve üretimlerindeki maliyet girdilerinin ise hızla artması, ülkeleri yenilebilir enerji kaynaklarının kullanımına yönlendirmektedir. Bu durum maksimum enerji kullanımı ve minimum çevre kirliliği anlayışını öne çıkarmaktadır. Enerji ihtiyacı ülkelerin sanayileşmeleri ile birlikte artmış ve 1973-1974 yıllarında karşılaşılan petrol krizi ile, gelişmiş ülkeler bu ihtiyacı giderebilmek için alternatif enerji kaynakları arayışına hız vermişlerdir. Bilim adamları tarafından bugünkü tüketim oranları baz alınarak yapılan hesaplamalara göre, özellikle petrol rezervlerinin, 50 yıl sonra biteceği tahmin edilmektedir. Doğal gazın ise tahminen 75 yıl daha kullanılabileceği hesaplanmaktadır. Kömür rezervleri için ise yaklaşık 100 yıl ve uranyumun da 50-60 yıl kadar yeteceği tahmin edilmektedir [1-3].
Enerji konusunda yapılmakta olan çalışmalar, kullanılmakta olan yakıtlara alternatif olabilecek, yenilenebilir ve çevreye zara vermeyecek, kolay bulunabilir, tehlikelerden arındırılmış enerji kaynaklarının keşfedilmesi doğrultusundadır [4,5]. Bütün enerji kaynaklarının temeli olan güneş enerjisi alternatif enerji kaynaklarının başında gelmektedir. Sonsuz bir enerji olan güneş enerjisi, uzay çalışmalarından elektrik üretimine, iletişimden tarıma çok çeşitli alanlarda uygulama imkanı bulmuştur. Ülkemiz coğrafi bakımdan zengin bir güneş enerjisi potansiyeline sahiptir. Bu zengin potansiyel sebebiyle güneş enerjisi kullanımı ülkemizde de araştırma-geliştirme projelerine konu olmakta ve ticari uygulamalara zemin hazırlamaktadır [6].
Dıştan yanma prensibine göre çalışan motoru, ilk olarak İskoç bir papaz olan Robert Stirling tarafından 1816 yılında yapılmıştır. 19. yüzyılda başlayıp günümüze kadar gelen geliştirme çalışmaları, günümüzde de devam etmektedir. Bu gün için Stirling motorları ticari üretim seviyesine ulaşmış sayılmamakla birlikte, ulaşılan teknolojik seviye son derece ümit vericidir. Halihazırda özel amaçlarla ticari firmaların veya araştırma kurumlarının imal etmiş olduğu Stirling motorlarının prototip veya deneme aşamasında olanları mevcuttur.
Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesinde Otomotiv Anabilim Dalı’nda da Stirling motorları ile ilgili teorik ve uygulamalı araştırmalar yapılmıştır. Yapılan bu araştırmalarda, alfa (a) veya (V), beta (b) ve gama (g) tipi olmak üzere üç değişik tip Stirling motoru tasarlanarak, bu motorların prototipleri imal edilmiştir [7-13]. İmal edilen bu motorlar atmosferik basınçta test edilmiş, a(V) tipi bir Stirling motora 2 m2 net alana sahip güneş enerjisi odaklayıcısı ilave edilerek, güneş enerjisi kullanılarak motor başarı ile çalıştırılmış ve 650 d/d da 7 W güç elde edilmiştir [8]. Yücesu [9] tarafından biri V diğeri b tipi olmak üzere iki Stirling motoru yapılarak güneş enerjisiyle çalıştırılmış ve 15 W güç alınmıştır [9]. Üstün [10] tarafından yapılan bir başka çalışmada çift yer değiştirme pistonlu V tipi bir Stirling motoru tasarlanmış ve imal edilmiştir. Toplam süpürme hacmi 380 cm3 olan bu motordan maksimum 65 W güç elde edilmiştir. Demiralp [11] tarafından küçük hacimli gama tipi bir Stirling tasarlanmış ve imal edilmiştir. 138 cm3 toplam süpürme hacmine sahip olan bu motordan 21 W çıkış gücü elde edilmiştir. Çınar [12] tarafından toplam süpürme hacmi 276 cm3 olan, gama tipi bir Stirling motorunu tasarlamış ve imal edilmiştir. İmal edilen bu motorda çalışma maddesi olarak hava kullanılarak 58 W güç elde edilmiştir. Bunlara ilave olarak hali hazırda tasarım ve imalat aşamasında olan çalışmalar da mevcut olup devam etmektedir.
Displacer olarak adlandırılan, çalışma gazını sabit hacim altında soğuk hacimden sıcak, sıcak hacimden soğuk hacme süpüren pistonun hareket düzeni, dıştan yanmalı bir motorun hacmini ve ağırlığını önemli ölçüde artırmaktır. Bu tez çalışması süpürme pistonunun hareket düzenini basitleştirmeye yöneliktir ve atalet kuvvetlerinin dengesini sağlayarak döndürme momentlerindeki değişimlerin dengelenmesi ile diğer mekanizmaları kullanan motorlara göre moment değişiminin ve verimin daha iyi olması amaçlanmaktadır. Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Otomotiv Anabilim Dalında bulunan Stirling motorunun mevcut mekanizması yerine bir rhombic mekanizması tasarlanarak motora adapte edilmiştir.
I. DC ve AC Güçlerin Ana Kaynağı: Bildiğimiz gibi tüm elektronik cihazlar bir güç kaynağına gerek duyarlar. Prize gelen gerilim (220V,110V) çoğunlukla “adaptör” diye tanımladığımız bu kutuların yardımıyla cihazlarımızın çalışacağı voltaja ve akıma uygun hale getirilir. Bazılarımızın masasının üzerinde gerilimi ayarlanabilen tipleri mevcuttur. Bu da istediğimiz cihaza uygun voltaj ve akım sınırı sağlayabilmemize yarar. Ayrıca daha bilmediğimiz (adaptörü dışarıda olmayan) birçok cihazın kendi içinde güç kaynakları mevcuttur.
Ülkemizde giriş voltajı 220Volttur. Birçok cihaza yetecek çıkış voltajı ise mesela 1 Volt ile 40Volt arasında olabilir. Mesela sabit telsizler çoğunlukla 13.8V ile beslenirler.
Birçok durumda, giriş voltajı ve/veya çıkış yükü değiştiğinde, çıkış voltajının veya voltajlarının (birden fazla voltaj çıkışı olan güç kaynakları) belli bir limitte kalması istenir. Bu bir regüleli güç kaynağıdır. Eğer çıkış regüleli olmazsa, çıkış voltajındaki değişmeler, beslenen sistem devrelerinin içinde hatalı, bozuk, ek sinyallere dönüşebilmektedir.
Bu yazı dizisinde iki amacım var. Birincisi, bir güç kaynağının içindeki komponentlerin ana fonksiyonlarının neler olduğunu ve bir güç kaynağı olarak çalışmak için beraber nasıl çalıştıklarını anlatmak. İkincisi, çalışan işe yarar güç kaynaklarının nasıl yapıldığını anlatmak. Daha kolay anlamak için görsel örneklere yer verilecektir.
İlk kısım dc ve ac gerilim kaynaklarını baştan öğretme amacıyla hazırlandı. Bu kısım tamamen teoriktir, atlamak isterseniz bir sonraki konuya bakmanızı öneririm.
İkinci kısım ac gerilimi bir dc gerilime çevirmek için kullanılan transfomatörlerin, doğrultucuların ve filitrelemenin fonksiyonları açıklanacaktır. Gerekli komponentler tanıtılacak ve önemli parametrik özellikleri anlatılacaktır. Sistem çıkışı regülesiz voltajdır.
Üçten altıncı kısma kadar sistematik olarak dc voltajın regüle edilmesi için ana prensipler açıklanacak, işe yarar güç kaynakları imal etmeniz için bilgiler sunulacaktır. Üçüncü ve dördüncü kısımda sürekli olarak doğrusal bölgede çalışan güç kaynakları gösterilecek, 5 ve 6 switching güç kaynaklarını anlatacaktır. Tarifler, malzeme seçimi, parça listeleri, montaj planları, dizayn teknikleri ve çalıştırma prensipleri aktarılmıştır. Tüm malzemeler kolay bulunur cinstendir.
Her güç kaynağının performans ölçümleri, switching güç kaynaklarının kalibrasyon prosedürü ve sorunlara yönelik ipuçları yedinci kısımda bulunmaktadır.
Bu yazı dizisinin tamamını okursanız, güç kaynağı sistemlerinin prensiplerini ve isterseniz bir güç kaynağı yapmayı öğrenebilirsiniz.
GÜÇ
Güç nedir? Güç enerjinin kullanılma derecesidir. Genel olarak elektriksel gücün birimi vattır. Bir vat bir jul (joule) enerjinin bir saniyedeki kullanımıdır. Bir vat-saat (şu elektrik faturalarımızın üzerinde yazandan) bir vatın bir saat için temin edilmesidir, veya 3600 saniye boyunca saniyede bir jul verilmesi. (Karıştı mı?) Peki bir jul nedir? Bir jul bir kilogramın 10.16cm taşınması için gerekli enerjidir.
Elektronik cihazların güç kaynaklarının üzerinde genellikle verebilecekleri gücün ölçümü olarak bir güç derecesi bulunur.
Teknisyenler ve mühendisler bilirler: V(volt) x I(amper) = P(vat)
güç kaynağının voltajı X yüke (gücün sağlandığı devreye) verilen akım = sağlanan güç (vat)
Örneğin, yüküne 10 amperde 5 volt veren bir güç kaynağı, 50 vatlık güç sağlar.
DC GÜÇ
Hepimizin tanıdığı en çok bilinen güç kaynağı pildir. Fenerinizi yaktığınızda, içindeki piller lambaya bağlı devre yardımı ile akımı sağlar. Lambanın filamanından geçen akım ise parlamasını sağlar. Güç pilden lambaya doğru akar. Eğer fener iki adet 1.5volt pil (toplam voltaj 3Volt) kullanıyorsa ve lambaya verilen akım 0.1 amper ise, verilen güç 0.3 vattır.
Bu basit devre aşağıdadır (Şekil 1.1a). Şekil 1.1b ise bu devredeki pilin verdiği akımın grafiksel çizimidir. Akım zamana karşı sabittir ve daima pozitif yöndedir. Bu tip akıma doğru akım (dc-direct current) denir, çünkü akım hep tek bir yönde akar.
a. Devre
b. Akım – Zaman Grafiği
Şekil 1.1 Basit DC Devre
PİL
Pil kimyasal bir güç kaynağıdır. Pili oluşturan ana kısım elektrokimyasal hücredir. Piller seri bağlanarak daha yüksek voltajlar elde edilir. Şekil 1.2a‘da gösterilen hücre kesiti ve Şekil1.2b’de gösterilen şema, birbirine seri olarak bağlanmış dirençlere akım sağlayan bir pili göstermektedir.
Şekil 1.2a’da gösterildiği gibi, bir elektrokimyasal hücrede nagatif ve pozitif elektrot olarak adlandırılan iki plaka ve aralarında elektrolit olarak adlandırılan sıvı veya yarı-sıvı mevcuttur. Elektrotların terminalleri arasına bir devre bağlanırsa, pozitif elektrot ile elektrolit arasında, elektronları devreden pozitif terminale doğru ve elektrodun içine “çeken” bir kimyasal reaksiyon oluşur. Negatif elektrotta ise ters bir reaksiyon oluşur, negatif uçtan devreye doğru elektronlar “itilir”. Kimyasal reaksiyonu dengeleyebilmek için elektronlar ve pozitif iyonlar elektrolite akar.
İŞ
Fen Bilimi anlamındaki iş kavramı ölçülebilen bir niceliği ifade eder. Yani bir cisme kuvvet uygulanarak, cismin hareket ettirilmesini sağlamaktır
Yatay bir düzlemdeki sandığı hareket ettiren kuvvet iş yapar. Sandığı hareket ettiren kuvvetin büyüklüğü en az sürtünme kuvvetine eşit olan kuvvettir. El arabasıyla kum taşıyan işçi, otomobili hareket ettiren motor, arabayı çeken at sürtünme kuvvetine karşı iş yapar.
Elma sandığını yerden kaldıran işçi iş yapar. Çünkü sandığı yerden kaldırırken sandığa etki eden yer çekim kuvvetine , yani sandığın ağırlığa eşit değerde zıt yönde bir kuvvet uygulamak gerekir. Sandık uygulanan kuvvet uygulandığı sürece hareket eder. Çantasını yerden kaldıran bir öğrenci, çatıya kiremit atan bir işçi, kuyudan su çeken insan, yer çekim kuvvetine karşı iş yapar.
Kuvvetin cismi hareket ettirebilmesi için cismin hareketine engelleyen kuvvetleri yenmesi gerekir. Sürtünme kuvveti cismin hareketini engelleyen kuvvettir. Bir cismin yüksekten düşmesine yer çekimi kuvveti neden olur. Cismin yer çekimi doğrultusunda hareket ettiren yerin çekim kuvveti(cismin ağırlığı) iş yapar.
Bir cisme kuvvet uygulandığında cisim kuvvet doğrultusunda yer değiştiriyorsa, bu kuvvet bir iş yapmış olur.