Cərəyan : Elektrik Cərəyanının Yaranma Şərtləri

Elektrik enerjisi bu gün həyatımızın ayrılmaz bir hissəsinə çevrilmişdir. Evlərdə, fabriklərdə, məktəblərdə, nəqliyyat vasitələrində və bir çox digər sahələrdə elektrik enerjisindən istifadə olunur. Elektrikin əsasını isə “cərəyan” təşkil edir. Hər bir texnoloji cihazın iş prinsipi, əslində, cərəyanın axını ilə sıx şəkildə bağlıdır. İnsan bədəni daxil olmaqla, təbiətdə baş verən bir çox proseslər də müəyyən mənada elektrik cərəyanı ilə əlaqəlidir. Lakin cərəyanın mahiyyətini dərk etmək üçün, əvvəlcə onun nə olduğunu, necə yarandığını, növlərini və xüsusiyyətlərini düzgün anlamaq lazımdır.

Cərəyan anlayışı bəzən gündəlik həyatımızda sadəcə elektrik enerjisinin sinonimi kimi başa düşülür. Halbuki bu, elmi baxımdan tam doğru deyil. Cərəyan dedikdə, elektrik yükünün müəyyən istiqamətdə və zaman ərzində axması nəzərdə tutulur. Bu axın atom və molekulların daxilindəki elektronların hərəkəti nəticəsində baş verir. Bu səbəbdən cərəyan həm fiziki, həm də texniki elm sahələrində geniş şəkildə öyrənilən və tətbiq olunan mühüm bir anlayışdır.

Cərəyan nədir?

Cərəyan – elektrik yük daşıyıcılarının (əsasən elektronların və ionların) müəyyən istiqamətdə hərəkətidir. Yüklərin bu istiqamətli hərəkəti nəticəsində elektrik enerjisi yaranır. Ən çox rast gəlinən cərəyan növü elektronların metallarda hərəkəti ilə yaranan elektrik cərəyanıdır.

Elektrik cərəyanının əsas fiziki ölçü vahidi amper (A)-dir və bu ölçü sistemi Beynəlxalq Vahidlər Sistemində (SI) qəbul edilmişdir. 1 amper cərəyan, keçiricinin hər hansı bir nöqtəsindən saniyədə 1 kulon yükün keçməsi deməkdir. Cərəyanın istiqaməti isə müsbət yüklərin hərəkət istiqaməti kimi qəbul edilir, baxmayaraq ki, əslində hərəkət edənlər mənfi yüklü elektronlardır.

Elektrik cərəyanının yaranma şərtləri

Elektrik cərəyanının yaranması üçün bir neçə əsas şərt olmalıdır.

Azad elektrik yükləri – Mühitdə azad şəkildə hərəkət edə bilən yük daşıyıcıları mövcud olmalıdır. Bu, metalda sərbəst elektronlar, elektrolitlərdə ionlar, yarımkeçiricilərdə isə həm elektronlar, həm də deşiklər ola bilər.

Elektrik sahəsi və ya potensial fərqi – Elektronların istiqamətli hərəkətini təmin etmək üçün sistemdə elektrik sahəsi yaradılmalıdır. Bu da, bir qayda olaraq, gərginlik mənbəyi ilə həyata keçirilir.

Qapalı elektrik dövrəsi – Yüklərin dövriyyə şəklində hərəkət etməsi üçün dövrənin qapalı olması vacibdir. Açıq dövrədə cərəyan yaranmaz.

Cərəyan növləri

Cərəyan öz xüsusiyyətlərinə görə müxtəlif növlərə bölünür. Əsasən iki əsas cərəyan növü mövcuddur:

1. Daimi cərəyan (DC – Direct Current)
   Bu cərəyan növündə elektrik yükü yalnız bir istiqamətdə axır. Adətən batareyalar, akkumulyatorlar və günəş panelləri daimi cərəyan mənbələridir. DC cərəyanının əsas xüsusiyyəti onun sabit olması və elektromaqnit sahə yaratmasıdır.
2. Alternativ cərəyan (AC – Alternating Current)
   Alternativ cərəyan istiqamətini və şiddətini zamanla periodik şəkildə dəyişir. Ən geniş yayılmış AC tezliyi 50 Hz və ya 60 Hz-dir (ölkədən asılı olaraq). Evlərimizə gələn elektrik enerjisi məhz alternativ cərəyan şəklindədir. Bu cərəyanı istehsal etmək daha asan və uzaq məsafələrə ötürmək daha əlverişlidir.

Elektrik cərəyanının təsiri

Elektrik cərəyanı maddəyə müxtəlif təsirlər göstərə bilir:

• İstilik təsiri: Keçiricidən cərəyan keçdikdə o, qızmağa başlayır. Bu hadisə Joule qanunu ilə izah olunur. Elektrik sobası, ütü və s. məhz bu prinsip əsasında işləyir.
• Kimyəvi təsir: Elektrolitlərdə elektrik cərəyanı keçdikdə kimyəvi reaksiyalar baş verir. Bu elektroliz adlanır və akkumulyatorların doldurulması bu prosesə əsaslanır.
• Maqnit təsiri: Cərəyanla dolu keçirici ətrafında maqnit sahəsi yaranır. Bu, elektromaqnitlərin və elektrik mühərriklərinin əsas prinsipidir.
• Bioloji təsir: Elektrik cərəyanı canlı orqanizmlərə təsir etdikdə sinir və əzələ sistemlərini stimullaşdırır və müəyyən hallarda təhlükəli nəticələr doğura bilər.

Elektrik cərəyanının ölçülməsi

Elektrik cərəyanı ampermetrlə ölçülür. Bu cihaz elektrik dövrəsinə ardıcıl şəkildə qoşulur və keçən cərəyanın miqdarını göstərir. Müasir ampermetrlər həm analog, həm də rəqəmsal göstəricilərə malik ola bilər.

Bundan əlavə, cərəyanın şiddətinin dəyişmə sürətini ölçmək üçün osiloskoplardan istifadə edilir. Osiloskoplar AC cərəyanların dalğa formalarını və tezliklərini də göstərməyə imkan verir.

Elektrik cərəyanına qarşı müqavimət

Elektrik cərəyanının keçiricidə hərəkətinə müqavimət (rezistensiya) təsir edir. Bu fiziki kəmiyyət ohm (Ω) ilə ölçülür. Müqavimət keçən cərəyanın miqdarını məhdudlaşdırır və elektrik enerjisinin müəyyən hissəsinin istiliyə çevrilməsinə səbəb olur. Müqavimətin miqdarı keçiricinin uzunluğuna, qalınlığına və materialına görə dəyişir.

Ohm Qanunu:
I=URI = \frac{U}{R}I=RU​
Burada:
I – cərəyan (amper),
U – gərginlik (volt),
R – müqavimət (ohm).

Cərəyanın praktiki tətbiqləri

Elektrik cərəyanı müasir həyatın bütün sahələrində geniş tətbiq olunur.

• Ev məişət cihazlarında: Televizor, soyuducu, paltaryuyan, elektrik sobası və digər cihazlar elektrik cərəyanı ilə işləyir.
• Sənayedə: Fabriklərdə robotlar, preslər və motorlar elektrik cərəyanı vasitəsilə işləyir.
• Nəqliyyatda: Metro, tramvay, elektrik avtomobilləri və qatarlar da cərəyanla hərəkətə gəlir.
• Tibbdə: Elektrokardioqrafiya, elektroşok terapiyası, elektrik stimulyatorları və s. tibbi cihazlarda cərəyan istifadə olunur.
• İnformasiyanın ötürülməsi: Kompüter və rabitə şəbəkələri də elektron axınlarına əsaslanır.

Cərəyanla işləyərkən təhlükəsizlik

Elektriklə işləyərkən təhlükəsizlik qaydalarına riayət olunmaması ciddi nəticələrə səbəb ola bilər. Cərəyanın təsiri insan bədəninə voltajdan, cərəyan şiddətindən, təmas müddətindən və yolundan asılı olaraq dəyişir.

• 1 mA – bədən tərəfindən hiss edilə bilən səviyyə
• 10-15 mA – əzələ spazmı, ağrı hissi
• 50-100 mA – həyati təhlükə, ürək fibrillasiyası
• 100 mA və yuxarı – ölüm riski yüksək

Buna görə elektrik işləri mütəxəssislər tərəfindən həyata keçirilməli və təhlükəsizlik standartlarına uyğun vasitələrdən istifadə olunmalıdır.

Cərəyan və enerji sərfi

Elektrik cərəyanı ilə əlaqəli digər vacib parametr güc (P) və enerji sərfi (E)-dir.

• Güc: P=U⋅IP = U \cdot IP=U⋅I (watt)
• Enerji: E=P⋅tE = P \cdot tE=P⋅t (joule və ya kilovatt-saat)

Bu düsturlar sayəsində cihazların elektrik enerjisini nə qədər sərf etdiyini hesablamaq mümkündür. Elektrik sayğacları məhz bu parametrlər əsasında işləyir.

Cərəyanla bağlı aktual texnoloji tendensiyalar

Müasir dövrdə elektrik cərəyanının yeni texnologiyalarda tətbiqi getdikcə genişlənir.

• Elektromobil texnologiyası: Cərəyanla çalışan avtomobillər ətraf mühit üçün təmiz və iqtisadi alternativdir.
• Yenilənən enerji: Günəş panelləri və külək turbinləri daimi cərəyan istehsal edir və bu sahədə innovasiyalar sürətlə inkişaf edir.
• Ağıllı enerji idarəetməsi: Elektrik cərəyanının daha effektiv istifadə olunması üçün ağıllı ev və şəbəkə sistemləri tətbiq edilir.

Cərəyan təkcə elektrik enerjisinin ötürülməsi ilə məhdudlaşmır. O, həyatımızın hər sahəsinə nüfuz etmiş əsas fiziki hadisələrdən biridir. Onun elmi izahı ilə yanaşı, praktiki anlamı da olduqca geniş və mühümdür. Cərəyanı anlamaq və ondan düzgün istifadə etmək, həm texniki savadlılığı artırır, həm də təhlükəsiz və effektiv enerji istifadəsinə zəmin yaradır. Cərəyanla bağlı biliklər məktəb səviyyəsindəki təhsillə bitmir, o, hər bir vətəndaşın gündəlik həyatının ayrılmaz hissəsinə çevrilmişdir.

Ən Çox Verilən Suallar