Elektrik akımı, yükün taşınmasıdır. Bir metaldeki serbest elektronlar kaynak yokken her yöne hareket eder, bu yüzden net olarak hiçbir şey taşınmaz; bir gerilim kaynağıyla bir yöne daha fazlası gider. Akım şiddeti I eşittir Q bölü t'dir, birimi amper, ve bir amper saniyede bir coulombdur. Elektronlar sürünür; hızlı giden şey itiştir.
العربية, English, Français ve Türkçe altyazı da var. Dilini oynatıcıdaki dişli simgesi altından, Altyazı bölümünden seç.
Anahtara basıyorsun ve ışık hemen yanıyor. Arada metrelerce tel var, bu yüzden şöyle düşünürsün: o elektronlar içinden fırlıyor olmalı. Tam tersini yaparlar. Bir pile bağlı telde saniyede yaklaşık çeyrek milimetre ilerlerler, bir dakikada bir buçuk santimetre. Neredeyse ışık kadar hızlı giden şey ise itiştir.
Bu videoda elektrik yükünün ne olduğunu ve bir metalde neyin hareket ettiğini öğreniyorsun. Bir atom nötrdür, çünkü çekirdeğin yükü bütün elektronlarının toplam yükü kadar büyüktür. Tek bir elektronun yükü, tek başına var olan en küçük parçadır: temel yük, 1,602 çarpı onun eksi on dokuzuncu kuvveti coulomb. Bir coulombda bunlardan altı çarpı onun on sekizinci kuvvetinden biraz fazlası vardır.
Bir metalde atomlar bir örgüdedir ve her atomdan yaklaşık bir elektron iyonların arasında her yöne serbestçe hareket eder. Kaynak yokken net olarak hiçbir şey taşınmaz. Bir gerilim kaynağı bağlarsan, bir yöne diğerinden daha fazla elektron gider, ve işte bu elektrik akımıdır. Bu akımın ne kadar güçlü olduğunu akım şiddetiyle söylersin: I eşittir Q bölü t, birimi amper, ve bir amper saniyede bir coulombdan başka bir şey değildir.
Sonra bununla hesap yaparsın. Bir elektrikli bisiklet şarj cihazı 2,0 amper verir ve üç saat şarj edersin: bu 10,8 kilosaniyedir, yani tek bir fişten yirmi binden fazla coulomb geçer. 6,0 bulursan, saatleri saniyeye çevirmemişsin demektir.
Ve son olarak herkesin takıldığı uzlaşma. Uzlaşmaya göre elektrik akımı artıdan eksiye akar, elektronlar ise eksiden artıya gider. Bu tarihsel bir talihsizlik: yön, kimse elektronların var olduğunu bilmeden önce belirlendi. Hesaplar için hiçbir fark yaratmaz.
Lise fiziği, elektrik konusu.
Bu videoda
Anlatımın tamamı, yazılı olarak
Neredeyse ışık kadar hızlı
0:00Anahtara basıyorsun ve ışık hemen yanıyor. Arada metrelerce tel var, demek ki o elektronlar bakırın içinden fırlıyor, neredeyse ışık kadar hızlı.
Yük, ve onun en küçük parçası
0:14O telden neyin geçtiğini anlamak için önce elektrik yükünün ne olduğunu bilmelisin. Bir atomun çekirdeği ve çevresinde elektronları var. Çekirdek pozitif, elektronlar negatif, ve sıradan bir atomda bu ikisi tam olarak eşit. Net yük sıfır: atom nötr.
0:34Yük, sembolü Q olan bir büyüklüktür, ve birimi coulombdur. Ve tek bir elektronun yükü, yükün en küçük parçasıdır, tek başına var olan. Buna temel yük denir, sembolü e, ve değeri bir virgül altı sıfır iki çarpı onun eksi on dokuzuncu kuvveti coulomb.
0:55Bu o kadar küçük ki hayal etmesi zor, o yüzden tersine çevir: bir coulombda altıdan biraz fazla çarpı onun on sekizinci kuvveti elektron var. Bir altı ve arkasında on sekiz sıfır. Ve yük yalnızca tam elektronlarla geldiği için: Q eşittir n çarpı e, burada n bir tam sayıdır.
Bir metalde ne hareket eder
1:17Bir metalde atomlar bir örgüde sabittir, ama her atomdan yaklaşık bir elektron artık kendi çekirdeğine bağlı değildir. Bunlara serbest elektronlar denir, ve iyonların arasında her yöne hareket ederler, hiçbir şey bağlı değilken bile. O zaman net olarak hiçbir şey taşınmaz.
1:37Bir gerilim kaynağı bağlarsan, daha fazla elektron bir yöne gider, diğerine daha az. Net yük taşınır, ve işte buna elektrik akımı denir. Bu akımın ne kadar güçlü olduğunu akım şiddetiyle söylersin. Sembolü I, birimi amper. Ve o, saniye başına yükten başka bir şey değildir: I eşittir Q bölü t.
2:00Bir elektrikli bisikletin şarj cihazını al. İki virgül sıfır amper verir, ve üç saat şarj edersin. Üç saat on virgül sekiz kilosaniyedir. O zaman Q eşittir I çarpı t: iki virgül sıfır çarpı on virgül sekiz bin, eşittir iki virgül bir altı çarpı onun dördüncü kuvveti coulomb.
2:20Yirmi binden fazla coulomb, tek bir fişten. Ve birime dikkat et: amper çarpı saniye coulombdur. Altı virgül sıfır bulursan, saatleri saniyeye çevirmemişsin demektir. Telde negatif elektronlar hareket eder, eksiden artıya doğru. Peki elektrik akımı, uzlaşmaya göre hangi yöne akar?
Uzlaşma, ve neden ters yönde
2:45Uzlaşma şudur: akım, pozitif yükün hareket edeceği yönde akar. Yani üretecin artısından, devreden geçerek eksisine. Elektronlar tam tersini yapar. Onlar eksiden artıya gider. Bu kafa karıştırıcı, ve tarihsel bir talihsizlik: yön, kimse elektronların var olduğunu bilmeden önce belirlendi.
3:09Ama hiç değiştirilmedi, çünkü hesaplar için hiçbir fark yaratmaz. Bütün formüller aynen geçerli. Yani iki ok hatırla: elektron akışı eksiden artıya, ve çizdiğin elektrik akımı artıdan eksiye.
Bir elektron gerçekte ne kadar hızlı gider
3:27Ve şimdi baştaki o hız. Bir pile bir ampul bağla, o ince teldeki elektronlar saniyede yaklaşık çeyrek milimetre ilerler. Bir dakikada bir buçuk santimetre. Şebekede daha da tuhaf. Orada potansiyel fark saniyede elli kez gidip gelir, yani elektronlar hiçbir yere varmaz: yerlerinin çevresinde milimetrenin binde biri kadar titreşirler.
3:53Yine de lamban hemen yanar. Zaten suyla dolu bir bahçe hortumu düşün. Musluğu açarsın ve ucundan hemen su gelir. Bu, şimdi musluktan çıkan su değildir, çünkü o hâlâ başta duruyor. Bu, uçta zaten hazır bekleyen sudur. Su gerçekten de hareket eder, bütün hortum boyunca aynı anda, ama yavaş.
4:18İçinden hızla geçen şey itiştir. Telde de aynısı. Tel zaten serbest elektronlarla dolu, ve itiş içinden neredeyse ışık hızıyla geçer, böylece her yerde aynı anda hareket etmeye başlarlar. Yalnız kendileri çok yavaş hareket eder.
Akılda kalacak üç şey
4:38Üç şey. Yük tam elektronlarla gelir: Q eşittir n çarpı e, ve e bir virgül altı sıfır iki çarpı onun eksi on dokuzuncu kuvveti coulombdur. Akım şiddeti saniye başına yüktür: I eşittir Q bölü t, birimi amper. Ve uzlaşılan akım yönü artıdan eksiyedir, elektronlar ise eksiden artıya gider. Elektronlar sürünür; itiş ise neredeyse ışık kadar hızlı gider.
İki soru
5:05İki soru. Bir. Bir telden yarım saniye boyunca dört virgül sıfır amperlik bir akım geçiyor. Ne kadar yük geçmiştir? İki. Masa lambanın kablosunu beş metre uzatıyorsun. Bundan sonra lambanın yanması belirgin şekilde daha uzun sürer mi?
Cevaplar
5:25Birincisi: Q eşittir I çarpı t, yani dört virgül sıfır çarpı sıfır virgül beş, iki virgül sıfır coulombdur. Amper çarpı saniye coulombdur, yani birim doğru. İkincisi: hayır. Lambanı yakan elektronlar zaten telin o son parçasındaydı; onların önce prizden lambaya kadar gitmesi gerekmez.
5:46O beş metreyi aşması gereken şey ise itiştir, ve bu, saniyenin birkaç yüz milyonda birini sürer.
Akım, yük ve iki yön
5:55Artık neyin hareket ettiğini ve ne kadar hızlı gittiğini biliyorsun. Bu elektronları harekete geçiren enerjinin nereden geldiği, ve bunun neden volt ile ifade edildiği, bunun hakkında kanalda ayrı bir video var.
Sık sorulan sorular
Elektronlar bir telde ne kadar hızlı hareket eder?
Sandığından çok daha yavaş. Bir pile bağlı ince telde saniyede yaklaşık çeyrek milimetre ilerlerler, yani bir dakikada bir buçuk santimetre. Şebekede hiçbir yere varmazlar: orada potansiyel fark saniyede elli kez yön değiştirir, bu yüzden yerlerinin çevresinde milimetrenin binde biri kadar titreşirler. Yine de lamban hemen yanar, çünkü tel zaten serbest elektronlarla doludur ve itiş içinden neredeyse ışık hızıyla geçer.
Akım neden artıdan eksiye akar da elektronlar tersine gider?
Çünkü yön, kimse elektronların var olduğunu bilmeden önce belirlendi. Uzlaşma şudur: akım, pozitif yükün hareket edeceği yönde akar, yani üretecin artısından devreden geçerek eksisine. Elektronlar negatiftir ve tam tersini yapar. Bu uzlaşma hiç değiştirilmedi, çünkü hesaplar buna bağlı değildir: bütün formüller aynen geçerlidir.
Ne kadar yük geçtiğini nasıl hesaplarsın?
Q eşittir I çarpı t ile. Zamanın birimine dikkat et: saniye olmalı. Üç saat şarj eden 2,0 amperlik bir şarj cihazı 2,0 çarpı 10,8 kilosaniye, yani 2,16 çarpı onun dördüncü kuvveti coulomb verir. Onun yerine üç ile hesaplarsan 6,0 bulursun, ve bu 3600 kat yanlıştır.
Sırada potansiyel fark var: bir voltun aslında ne söylediği, ve üzerinde aynı sayı yazan iki pilin neden çok farklı sürelerde bittiği.
Bu video birden fazla dilde ses ve altyazı taşır. Dilini oynatıcıdaki dişli simgesinden seç: Ses parçası ve Altyazı.
Physics with Thomas: fiziği görüntünün katkı sağladığı yerde görüntüyle, dikkat dağıttığı yerde görüntüsüz anlatıyorum.
Bu seride
Elektrik akımıelektronlar sürünür, lamban hemen yanar6:12
Potansiyel fark ve kapasiteiki pil, aynı sayı4:43
Ampermetre ve voltmetre bağlamayerlerini değiştirmek aletini bozar4:10
Hakkımda
Adım Thomas Schuurmans; fiziğe ve şeylerin neden böyle çalıştığını anlamaya karşı bir tutkum var. İstediğim şey, gençlerin daha sık “bu neden böyle?” ve “bu nasıl çalışıyor?” diye sorması ve fiziğin araçlarını onlara kolay ve görülebilir bir biçimde vermek.
2003 yılında Delft Teknik Üniversitesi'nde uygulamalı fizik alanından mezun oldum. Sonrasında yirmi yılı aşkın süre eğitim dışında çalıştım: önce TNO adlı uygulamalı araştırma enstitüsünde, sonra bir tasarım ajansında ve nihayet Proportion Global'i kurarak; onunla Afrika, Latin Amerika ve Güney Asya'da inovasyon sorularına çalışıyorum. Bu iş fiziğe sandığınızdan çok benziyor: çözümden başlama, önce neyin olup bittiğini anla, bir şey dene, yanıl ve yeniden bak.
2026'dan beri hem alt hem üst sınıflarda fizik öğretiyorum ve tam öğretmenlik yetkim için Amsterdam Üniversitesi'nde yüksek lisansa başladım. Orada öğrendim ki bir lise öğrencisinin yeni bir konuya gerçek dikkati yaklaşık yedi dakika sürüyor. Benim zaafım ise tam da konunun etrafında fazla hikâye anlatmak.
Fikir buradan doğdu: tek bir konuyu net ve görsel biçimde, o yedi dakikanın içinde anlatan videolar. Onları kendi öğrencilerim için yapıyorum. Sonra herkese açık hale getiriyorum, çünkü iyi bir anlatım, nerede yaşarsan yaşa ve hangi dilde düşünüp konuşursan konuş, ona ihtiyacı olan herkesin erişebileceği yerde olmalı.