Gerilim - Potansiyel Fark |
ElektrikPort Akademi

Bir noktada elektronlar fazlalık oluşturmuşlarsa, o bölgede bir "gerilim" oluşur. Fiziksel olarak engellenmedikleri sürece bu yükler, etraflarında daha az elektrona sahip olan yüklere doğru yayılmak isterler. Elektriğin en önemli parametrelerinden olan gerilimin ayrıntıları yazımızda.

A- A+

24.07.2015 tarihli yazı 246846 kez okunmuştur.

Gerilim Elektrik Yük Enerji Elektrik Alan Elektron ElektrikPort Akademi

Aynı yüklerin birbirilerini itmesi ve farklı yüklerin birbirilerini çekmesi özelliklerinin yanında elektrik yüklerinin bir diğer özelliği de birbirilerini nötrleştirmeye olan eğilimleridir. Eğer bir noktada elektronlar fazlalık oluşturmuşlarsa, o bölgede bir "gerilim" oluşur. Fiziksel olarak engellenmedikleri sürece bu yükler, etraflarında daha az elektrona sahip olan yüklere doğru yayılmak isterler. Bu gerilim, elektron sayısı farklı olan bölgeler arasındaki 'potansiyel farkı' ifade eder.

► İlginizi Çekebilir: Elektriği Neden Sinüsoidal Formda Kullanıyoruz?

Potansiyel fark, şüphesiz farklı yüklere sahip noktalar arasındaki potansiyel enerjiden kaynaklanmaktadır. Elektrik yükleri arasındaki bu ilişkiyi anlayabilmek için öncelikle mekanik dünyadaki potansiyel enerji kavramına kısaca bir göz atalım.

Herhangi bir cismi yerden yukarıya kaldırdığımızda, cismin kütlesine ve yerden yüksekliğine bağlı olarak cisimde bir 'potansiyel enerji' oluşur. Bu enerji, cismin kaldırıldığı yükseklikten yere doğru düşmeye olan eğilimini gösterir.

►İlginizi Çekebilir: İzolatörler | 1.Bölüm

Burada g yerçekimi ivmesi, cismin yerçekimi etkisi ile yere doğru ivmelendiğini gösterir. m kütleli cismi h yüksekliğine çıkarmak için yapılan iş W'dir. Enerjinin korunumu kanunu gereği yapılan iş, cismin potansiyel enerjisine eşittir:

Burada; cismin h yüksekliğinde U potansiyel enerjisine sahip olması, yerin cisme yerçekimi kuvveti ile etki etmesinden kaynaklanır. Cisim, yerin 'yerçekimi alanı (gravitasyonel alan)' içerisindedir.

Elektrik yükleri için potansiyel enerjiyi ele alacak olursak; Bir E elektrik alanı (mekanik dünyada yerçekimi alanının karşılığı) içerisinde bulunan A ve B gibi iki farklı nokta düşünelim. A noktasındaki elektron sayısı, B noktasındaki elektron sayısından fazla olsun. (Mekanik dünyada A noktasının, B noktasından daha yüksekte olması durumu) Bu durumda A noktasındaki yükler, B noktasına göre bir potansiyel enerjiye sahiptirler. Bu potansiyel enerji, herhangi bir Q yükünün A noktasından B noktasına gitmesi için yapılan işe eşittir. (Mekanik dünyada h yüksekliğindeki cismin potansiyel enerjisinin, o cismin yerden h yüksekliğine çıkarılması için yapılan işe eşit olması)

İşte gerilim veya potansiyel fark denilen kavram burada ortaya çıkmaktadır. A noktasından B noktasına taşınan birim yük başına yapılan işe gerilim (potansiyel fark) denir.

Dolayısıyla potansiyel fark, birim yük başına yapılan işin bir ölçüsüdür. V ile gösterilir. Birimi volt (V)'tur. SI birim sistemin göre;

1 V = 1 joule / coulomb

olur.

A noktasının gerilimi VA ve B noktasının gerilim VB ise bu iki nokta arasındaki potansiyel fark;

V = VA – VB

ile ifade edilir.

İfadelerden de anlaşılacağı üzere, potansiyel farktan bahsedebilmemiz için aralarında yük farkı bulunan iki noktanın bulunması gerekir. A noktasının gerilim VA = V ve B noktasının gerilimi VB = 0 ise bu iki nokta arasındaki potansiyel fark:

V = VA - VB = V-0 = V

olur. Bu durum, A noktasının B noktasına göre gerilimini ifade eder. Dolayısıyla potansiyel farktan bahsedebilmemiz için bir 'referans' noktasının belirtilmesi gerekir. Mekanikte referans noktası yer veya zemindir. Elektrikte ise referans noktası 'nötr veya toprak'tır. Toprak, pozitif ve negatif yüklerin birbirini nötrlediği ve her türlü elektriksel etkileşimin soğurulduğu 'sıfır potansiyeli'ni temsil eder. Elektrik tesislerinde ise nötr noktası; üç fazlı yıldız bağlı transformatörlerde, faz gerilimlerinin vektörel toplamlarının sıfır olduğu ortak uç noktasıdır. Bu durumda, 'A fazının gerilim 220 V' dediğimizde, A fazının geriliminin, nötr noktasına göre 220 V olduğu anlaşılmalıdır. Diğer yandan pillerde durum farklıdır. 'Pilin gerilimi 1,5 V' dediğimizde, pilin iki ucu arasındaki gerilim farkının 1,5 V olduğu anlaşılmalıdır.

Gerilim veya potansiyel fark, elektriği anlamamız için gerekli, fakat tek başına yeterli değildir. Elektriğin diğer önemli parametresi olan akım kavramı, bir sonraki yazımızın konusudur.