İLETKEN VE YALITKAN MADDELER (6.SINIF)

Kullandığımız elektriğin şehir elektriği, pil, akü ve batarya gibi çeşitli kaynaklardan sağlandığını ve elektrik kabloları, fiş ve priz gibi günlük yaşamımızda kullandığımız gereçlerle elektrikli araçlara ulaştırıldığını biliyoruz. Ayrıca şehir elektriğinin hidroelektrik, termik, nükleer, rüzgâr ve güneş enerjisi santrallerinde üretildiğini ve yerleşim alanlarına ulaştırılarak kullanıldığını öğrenmiştik. Bu bölümde ise elektriğin nasıl iletildiğini ve kontrol edildiğini öğreneceğiz.

Çevrenizde sıra sıra dizilmiş yüksek elektrik direklerini ve bunlara bağlı elektrik kablolarını görmüşsünüzdür. Elektrik iletim hatları denen bu sistemler sayesinde elektrik, santrallerden yerleşim yerlerine, oradan da evlerimize kadar ulaştırılmaktadır. Bu hatlarda kullanılan kabloların elektriği iletme özelliğine sahip olması sayesinde elektrik bir yerden başka bir yere ulaştırılmaktadır.

Elektriğin farklı maddeler yardımıyla bir noktadan, başka bir noktaya taşınması olayına elektriksel iletkenlik denir. Benzer şekilde elektriğin taşınmasının engellenmesi olayına da elektriksel yalıtkanlık denir. Bilim insanları yapmış oldukları deneylerde çeşitli maddelerin iletkenlik özelliklerini incelemişlerdir. Maddeleri bu özelliklerine göre; iletkenler ve yalıtkanlar şeklinde sınıflandırmışlardır. Bu sınıflandırmaya göre elektriği ileten maddelere iletken maddeler, elektriği iletmeyen maddelere ise yalıtkan maddeler denilmektedir.

İletken maddeler; üzerinden elektriğin geçmesini sağlayan, bir başka ifadeyle elektriği ileten maddelerdir. Metaller (bakır, demir, altın, gümüş, alüminyum, kurşun, platin, çinko vb.) , grafit, tuzlu su, asitli su ve insan vücudu iletkendir.

Elektriğin kontrolü ve kullanıcının elektrik temasından korunmasında yalıtkan maddelerden yararlanılır. Elektrik enerjisini iletmeyen plastik, cam, tahta, teflon, porselen, kâğıt, seramik, mika, kauçuk, bakalit, saf su, şekerli su ve gaz hâlindeki maddeler yalıtkan maddelere örnektir.

İletken ve yalıtkanların iletkenlik ve yalıtkanlık dereceleri birbirinden farklıdır. Örneğin, gümüş bakıra, bakır da alüminyuma göre daha iyi bir iletkendir. Yalıtkanlarda da benzer bir durum söz konusudur. Gerçekte bilimsel olarak tümüyle yalıtkan bir maddeden söz etmek de doğru değildir. Çünkü yalıtkanlar da kısmen iletkenlik özelliğine sahiptir. Ancak yalıtkanlardaki bu özellik, iletkenlere göre çok daha azdır. Bununla birlikte, yalıtkanlar belirli şartlar altında iletken özelliği gösterebilmektedir. Örneğin, yağ, yalıtkan bir sıvı iken yüksek elektrik enerjisiyle birlikte iletkenlik özelliği kazanmaktadır. Bu durum diğer yalıtkan sıvılar için de geçerlidir.

Benzer şekilde, kuru hava, yalıtkan özellik gösteren gazlara iyi bir örnektir. Ancak normalde yalıtkan özelliğe sahip olan hava, yıldırım ve şimşek gibi doğa olaylarında iletkenlik özelliği kazanmaktadır. Şimşek bulutlar arasında, yıldırım ise gökyüzü ile yeryüzü arasında gerçekleşen elektrik boşalmasıdır.

Ortamda bulunan nem miktarı da havanın iletkenliğinde etkili olmaktadır. Benzer şekilde, kuru tahta yalıtkan iken suyla temas ettiğinde iletken özelliği kazanabilmektedir. Saf su normalde yalıtkan olmasına rağmen, çeşme ya da musluk suları içerdikleri çeşitli maddeler sayesinde iletken olabilmektedir.

UYARI: Islak ortamlarda elektrikli araçları kullanırken çok dikkatli olmalıyız. Bu konuda başkalarını

da uyarmalıyız.

Aydınlanmada kullanılan floresan lambaları ve ışıklı reklam panolarında kullanılan lambaların içinde

iletken hâle getirilmiş gazlar bulunur.

Bir maddenin iletken veya yalıtkan olması, o maddeyi oluşturan taneciklerin yapısı ile ilgili bir durumdur. Peki, maddelerin iletken veya yalıtkan olduğunu nasıl anlayabiliriz?

İletken ve yalıtkan maddeleri test edebilmek için farklı elektrik devreleri tasarlanabilir. Aşağıda bu

amaçla hazırlanmış iki devre görülmektedir.

Test uçlarına dokundurulan madde, ampulün yanmasını sağlıyorsa, maddenin elektrik iletkeni olduğunu, eğer ampul yanmıyorsa maddenin elektrik yalıtkanı olduğunu anlarız.

İletken ve yalıtkan maddeler nerelerde kullanılır?

Maddelerin iletkenlik ve yalıtkanlık özellikleri günlük hayatımızda çeşitli amaçlar için kullanılır ve yaşamımızı kolaylaştırır. Elektrikli araç ve gereçler ihtiyaç duydukları elektriği kullanabilmeleri için bazı parçaları iletken maddelerden yapılmaktadır. Elektriğin kontrol edilebilmesi ve zarar vermemesi için ise bu cihazların birçok parçalarında yalıtkan maddeler kullanılmaktadır.

Elektrikli araç-gereçlerin ihtiyaç duyduğu elektriği kullanabilmesi için Bazı parçalarının iletken maddelerden yapılmış olması gerekir. Elektriğin kontrol edilmesi ve zarar vermemesi için ise elektrikli araçların birçok parçasında yalıtkan maddeler kullanılmaktadır. Elektrikli araç ve gereçlerde yalıtkan madde olarak genellikle plastik ve cam gibi maddeler kullanılır.

Elektrikli araç gereçlerin iletken olan kısımları genellikle görünmez. Örneğin, bilgisayarımızı incelediğimizde klavye ve kablolarının plastik, ekranının cam, gövdesinin ise sert plastikten yapıldığını gözlemleriz. Peki, iletken kısımlar neden görülmez?

• Elektrikli araçların iletken kısımları, temas edildiğinde zarar vermemesi için yalıtkan maddelerle kaplanmıştır.
• Kurşun kalemlerin uçları zannedildiğinin aksine kurşundan değil grafitten yapılmıştır. Grafit, elektirği ileten iletken bir maddedir.

Günlük hayatta kullanılan elektrikli araç-gereçlerde elektriğin iletilmesini sağlayan kablo, fiş ve farklı devreler iletken maddelerden yapılmış, elektriğin zarar vermemesi ve doğru kullanılması için iletken parçalar ise yalıtkan maddelerle kaplanmıştır. Resimde görüldüğü gibi lamba için gerekli elektrik prize takılan kablonun içindeki iletken tellerle sağlanmaktadır. Tellerden geçen elektriğin zarar vermemesi için teller yalıtkan malzeme ile kaplanmıştır. Benzer amaçla lambada yalıtkan olan camdan yapılmıştır.

Elektrik santrallerinde üretilen elektrik enerjisinin tüketim yerlerine kadar ulaşması maddelerin elektriksel iletkenliği ile sağlanır. Oradan da ince kablolarla direklerin üzerinden ya da yeraltından ev, okul vb. yerlere gelir. Duvarların içine yerleştirilmiş “buat” adı verilen kutulardan ve bu kutulara bağlı kablolardan da geçerek priz ve anahtarlara kadar ulaşır. Tüm bu aşamalar iletkenlerin, elektrik enerjisini iletmesi sayesinde gerçekleşmektedir.

 

Elektrikli araçların kullanacağı elektriğin miktarına göre farklı iletken maddelere ihtiyaç duyulmaktadır. Elektrik kablolarında genellikle daha ucuz ve hafif olan alüminyum veya bakır teller kullanılmaktadır. Örneğin, elektrik iletimini sağlayan ana hatlarda iletkenliği yüksek alüminyum teller kullanılırken, bina içlerinde ise bakır teller kullanılmaktadır.

 

İletkenlik özellikleri diğer metallere oranla daha yüksek olan gümüş ve altın, pahâlı oldukları için iletim hatlarında tercih edilmezler. Bunlar genellikle özel durumlarda kullanılırlar. Örneğin, altın, paslanmaya karşı dayanıklı olduğu için hassas devrelerde tercih edilir. Araçların çalışmasında kullanılan bujiler ise gümüşten yapılır.

Verilen örneklerde de gördüğümüz gibi elektrik iletiminde kullanılan malzemelerin iletkenlik özellikleri yanında; hafiflik, kolay işlenebilme ve maliyet gibi diğer özellikleri de önemli olmaktadır.

Günlük hayatta kullandığımız ütü, bilgisayar gibi bazı elektrikli araç-gereçlerde birçok iletken parçalar, elektriğin iletilmesini engelleyen yalıtkan parçalarla birlikte kullanılır.

Prizdeki şehir elektriğinin kullandığımız cihazlara iletilmesini sağlayan elektrik kablolarını incelediğinizde, resimde görüldüğü gibi özel maddeler kullanıldığını görebilirsiniz. Elektrik kabloları, bir ya da birden fazla iletken tel ve bu telleri dıştan saran plastik bir kılıftan oluşur.

Elektrik kabloları, bir ya da birden fazla iletken tel ve bu telleri dıştan saran plastik bir kılıftan oluşur. İletken teller elektriğin bir noktadan başka bir noktaya iletimini sağlarken, onları koruyan plastik kılıflar ise yalıtkanlık özelliğinden dolayı elektriğin başka noktalara veya temas eden diğer yüzeylere geçmesini engeller. Dolayısıyla dıştaki plastik kılıf, elektriksel elektriğin neden olabileceği tehlikeli durumlara karşı koruyucu özelliğe sahiptir. Genel olarak kullandığımız iletken maddeler, elektrik enerjisinin iletimi sağlarken; yalıtkan maddeler ise elektrik enerjisinin iletimini keser ve yalıtım sağlar. Böylece elektriğin zararlı etkilerine karşı korunmamıza yardımcı olur.

Elektrik iletim hatlarında direklerin tele temas yerlerinde porselen, silikon ve cam gibi yalıtkan malzemelerden yapılan parçalar kullanılmaktadır. Bu parçaların görevi, elektrik enerjisinin çelik direklere temas ederek toprağa akmasını engellemek, dolayısıyla yalıtımı sağlamaktır.

Elektrikli araçların dış kısımları elektriğin güvenli kullanımı için çeşitli yalıtkan maddelerle kaplıdır.

Elektrikli araçlarda kullanılacak yalıtkan maddeler, bu araçların teknik özellikleriyle uyumlu olmalıdır. Örneğin, elektrikli fırınlarda düğmeler plastik, bakalit gibi yalıtkan malzemelerden yapılmıştır. Ütü, elektrik sobası gibi araçların içlerinde bulunan kabloların imalatında plastik kılıf yerine ısıya daha dayanıklı başka yalıtkanlar tercih edilmektedir.

Lambaların dışında cam ve alt kısımlarında ise seramik kullanılır. Fiş, priz ve elektrik anahtarlarında da iletken ve yalıtkan maddeler birlikte kullanılmaktadır. Elektrik düğmeleri, priz ve fişlerin üzerleri yalıtkan olan plastik ve benzeri maddelerle kaplıdır. Benzer şekilde lambalarda ve televizyon ekranlarında da yalıtım amacıyla cam kullanılmaktadır.

Elektrik santrallerinde, elektrik panolarının önlerinde ve elektriğin kullanıldığı daha başka yerlerde genellikle zemine kauçuktan yapılmış izole hâlılar serilir. Bu hâlılar yalıtkanlık özellikleriyle elektrik çarpmalarına karşı koruma sağlar. Bunlardan başka özel olarak geliştirilmiş yalıtkan boyalar da elektriksel yalıtım sağladığı için bu tür yerlerde kullanılmaktadır.

Bakım, onarım gibi amaçlarla elektrik direklerine çıkan işçiler, elektriğin zararlı etkilerinden korunmak için baret (koruyucu başlık), yalıtkan eldiven, ayakkabı ve özel giysiler kullanırlar.

NOT: Hava araçlarının elektrik iletim hatlarına çarpmasını engellemek ve telleri daha görünür kılmak amacıyla tellere ikaz topları takılmaktadır. Uçuş emniyeti açısından oldukça önemli olan bu toplar sayesinde yaşanılabilecek ciddi kazaların önüne geçilmektedir.

NOT: Benjamin Franklin (Benjamin Franklin), 1752 yılında yaptığı deneyde yıldırım olayının elektrik boşalması olduğunu kanıtlamak istedi. Bu amaçla bir uçurtma yaptı ve ucuna demir bir anahtar bağladı. Fırtınalı bir havada uçurtmanın yükselmesini sağlayarak yıldırım düşmesi sonucunda anahtardan kıvılcım çıktığını gördü. Bu sayede yıldırımın, bir tür elektrik enerjisi boşalması olduğunu gösterdi.

Neler öğrendik?