Elektrik enerjisi necə yaranır?    —  MARAQLI FAKT

Elektrik enerjisi müasir insan həyatının ayrılmaz hissəsinə çevrilib. Səhər yuxudan oyandığımız andan gecə yatana qədər demək olar ki, hər addımda elektrikdən istifadə edirik. Otağın işığını yandırır, telefonumuzu enerji ilə doldurur, soyuducudan ərzaqlarımızı götürür, televizora baxır, kompüterdə işləyir, müxtəlif məişət cihazlarından yararlanırıq. Bütün bunlar bizim üçün adi və gündəlik hadisələr olsa da, onların arxasında son dərəcə maraqlı fiziki proseslər dayanır. Əslində, elektrik enerjisinin olmadığı bir dünyanı təsəvvür etmək müasir həyatın nə qədər böyük dəyişikliklərlə üzləşəcəyini anlamaq üçün kifayətdir.

Oxu24.com-un məlumatına görə, bir gün ərzində bütün elektrik təchizatı dayanır. Evlərdə işıqlar sönür, telefonlar və kompüterlər işləməz vəziyyətə düşür, internetə çıxış məhdudlaşır, soyuduculardakı ərzaqlar tədricən xarab olmağa başlayır. Qış aylarında elektriklə işləyən istilik sistemlərinin dayanması insanların gündəlik həyatına ciddi təsir göstərir. Küçələrdə işıqforların, bəzi nəqliyyat sistemlərinin və təhlükəsizlik avadanlıqlarının fəaliyyəti pozulur. Xəstəxanalarda tibbi cihazların, sənaye müəssisələrində istehsal xətlərinin, rabitə və kommunikasiya sistemlərində müxtəlif avadanlıqların fasiləsiz enerji təminatına ehtiyac yaranır. Bu mənzərə bir daha göstərir ki, elektrik yalnız otaqlarımızı işıqlandıran vasitə deyil, müasir sivilizasiyanın fəaliyyətini təmin edən əsas enerji formalarından biridir.

Bəs divardakı kiçik bir düyməyə toxunduqda otağın dərhal işıqlanmasını, elektrik fişini rozetkaya taxdıqda televizorun və ya digər cihazın işə düşməsini təmin edən mexanizm necə işləyir? Elektrik haradan yaranır, naqillərin daxilində hansı proseslər baş verir və görünməyən bu enerji cihazlarımızı necə hərəkətə gətirir? Bu sualların cavabını anlamaq üçün ilk növbədə gözlə görə bilmədiyimiz, lakin ətrafımızdakı bütün maddələrin əsasını təşkil edən atomlar dünyasına nəzər salmaq lazımdır.

Ətrafımızda gördüyümüz hər bir əşya maddədən ibarətdir. Oturduğumuz stul, əlimizdə tutduğumuz telefon, içdiyimiz su, geyindiyimiz paltar, yaşadığımız binalar, avtomobillər və hətta insan orqanizmi atomlardan təşkil olunub. Atomlar maddənin quruluşunun əsas vahidlərindəndir. Onlar o qədər kiçikdirlər ki, adi gözlə müşahidə olunmaları mümkün deyil. Atomun daxilində isə daha kiçik hissəciklər mövcuddur. Onun mərkəzində proton və neytronlardan ibarət nüvə yerləşir. Proton müsbət elektrik yükünə malikdir, neytron isə elektrik baxımından neytraldır. Nüvənin ətrafında elektronlar mövcuddur. Elektronlar mənfi elektrik yükü daşıyan elementar hissəciklərdir.

Atomu ilkin mərhələdə kiçik Günəş sisteminə bənzətmək mümkündür. Bu müqayisəyə əsasən, nüvəni Günəşə, elektronları isə onun ətrafında hərəkət edən planetlərə bənzədə bilərik. Ancaq bu, mövzunu sadələşdirmək üçün istifadə olunan təsəvvürdür. Müasir fizika elektronların nüvə ətrafında planetlər kimi müəyyən orbitlərlə hərəkət etmədiyini, onların atom daxilində kvant mexanikasının qanunlarına uyğun vəziyyətlərdə mövcud olduğunu izah edir. Elektrik hadisələrinin başa düşülməsində elektronların rolu xüsusilə böyükdür. Çünki elektrik yüklərinin hərəkəti və maddələrin elektrik keçiriciliyi məhz bu hissəciklərlə sıx bağlıdır.

Normal şəraitdə atomda protonların və elektronların sayı bərabər olur. Bu zaman onların müsbət və mənfi yükləri bir-birini tarazlaşdırır və atom elektrik baxımından neytral hesab edilir. Lakin bütün atomlar elektronlarını eyni qüvvə ilə saxlamır. Bəzi materiallarda elektronlar atomlarla daha möhkəm bağlı olur, digərlərində isə müəyyən elektronlar maddənin daxilində nisbətən sərbəst hərəkət edə bilir. Elektrik cərəyanının yaranması baxımından bu fərq son dərəcə vacibdir.

Ətrafımızda elektrik enerjisini ötürmək üçün istifadə olunan müxtəlif materiallar mövcuddur. Mis, alüminium, gümüş və qızıl kimi metallar yaxşı elektrik keçiriciləri hesab olunur. Bu materialların əsas xüsusiyyətlərindən biri onların daxilində bəzi elektronların atomlara nisbətən zəif bağlı olması və metalın bütün quruluşu boyunca hərəkət edə bilməsidir. Məsələn, mis elektrik naqillərinin hazırlanmasında geniş istifadə olunur. Bunun səbəbi onun yüksək elektrik keçiriciliyinə, davamlılığa və texniki baxımdan əlverişli xüsusiyyətlərə malik olmasıdır. Alüminium da elektrik ötürücü xətlərdə geniş tətbiq edilir. O, mislə müqayisədə daha yüngül olduğundan böyük məsafələrə enerji ötürülməsində mühüm rol oynayır. Gümüş elektrik keçiriciliyi baxımından ən yaxşı metallardan biri olsa da, qiymətinin yüksək olması onun genişmiqyaslı naqil istehsalında istifadəsini məhdudlaşdırır.

Bəs elektrik naqillərinin daxilində nə baş verir? Metalın daxilində sərbəst elektronlar daim hərəkət edir. Onlar istilik enerjisinin təsiri ilə müxtəlif istiqamətlərdə nizamsız hərəkət edirlər. Ancaq bu nizamsız hərəkət hələ elektrik cərəyanı demək deyil. Elektrik cərəyanının yaranması üçün elektronların ümumi istiqamətlənmiş hərəkəti təmin edilməlidir. Məhz burada elektrik sahəsi və gərginlik anlayışları meydana çıxır. Naqilin ucları arasında elektrik potensialları fərqi yarandıqda onun daxilində elektrik sahəsi formalaşır. Bu sahə sərbəst elektronlara təsir göstərərək onların müəyyən istiqamətdə hərəkət etməsinə səbəb olur. Beləliklə, naqil boyunca elektrik cərəyanı yaranır.

Evimizdəki elektrik kabellərinin əksəriyyətinin misdən hazırlanması da təsadüfi deyil. Çünki mis elektronların hərəkəti üçün əlverişli mühit yaradır və elektrik enerjisinin cihazlara ötürülməsində səmərəli material hesab olunur. Naqillərin üzərini örtən plastik və digər izolyasiya materialları isə cərəyanın naqildən kənara çıxmasının, qısaqapanmanın və insanların elektriklə birbaşa təmasının qarşısını almağa kömək edir. Bu səbəbdən elektrik naqillərinin bütövlüyünün qorunması və zədələnmiş kabellərdən istifadə edilməməsi təhlükəsizlik baxımından mühüm əhəmiyyət daşıyır.

Elektrik enerjisinin necə işlədiyini anlamaq üçün ən sadə nümunələrdən biri batareyadır. Telefonların, pultların, saatların, oyuncaqların və bir çox digər cihazların enerji təminatında batareyalardan istifadə olunur. Batareyanın daxilində kimyəvi reaksiyalar baş verir və bu reaksiyalar onun müsbət və mənfi qütbləri arasında elektrik potensialları fərqi yaradır. Batareya uyğun naqillər vasitəsilə elektrik dövrəsinə qoşulduqda dövrə tamamlanır. Nəticədə naqilin daxilində elektrik sahəsi yaranır və sərbəst elektronlar istiqamətlənmiş şəkildə hərəkət etməyə başlayır. Metal naqildə elektronların hərəkət istiqaməti mənfi qütbdən müsbət qütbə doğrudur. Bununla belə, fizikanın qəbul edilmiş ənənəvi cərəyan istiqaməti əksinə, müsbət qütbdən mənfi qütbə doğru göstərilir.

Burada vacib məqam ondan ibarətdir ki, elektrik cərəyanı elektronların sadəcə bir-birinə toxunaraq və ya nizamsız şəkildə hərəkət etməsi deyil. Cərəyan elektrik yüklərinin müəyyən istiqamətdə nizamlı hərəkətidir. Batareya nümunəsində kimyəvi proseslər bu hərəkəti təmin edən potensial fərqini yaradır. Bunu su borusundan istifadə etməklə də izah etmək mümkündür. Təsəvvür edin ki, borunun daxilində su var. Borunun iki ucu arasında təzyiq fərqi yaradıldıqda su hərəkət etməyə başlayır. Elektrik dövrəsində də müəyyən mənada oxşar proses baş verir. Elektrik gərginliyi yüklərin hərəkətinə şərait yaradır, elektrik cərəyanı isə həmin yüklərin hərəkətini ifadə edir. Bu müqayisə mövzunu anlamağa kömək etsə də, elektrik hadisələrinin suyun boruda hərəkətindən daha mürəkkəb fiziki qanunlara əsaslandığını unutmamaq lazımdır.

Çoxlarının diqqətini çəkən maraqlı suallardan biri də elektrik açarını basdıqdan sonra lampanın niyə dərhal yanmasıdır. Əgər elektronlar naqilin daxilində hərəkət edirsə, onların elektrik mənbəyindən çıxaraq naqilin bütün uzunluğunu qət etməsi müəyyən vaxt tələb etməlidir. Əslində isə burada əsas məsələ elektronların naqildə hərəkət sürəti deyil, elektrik sahəsinin dövrə boyunca yayılmasıdır. Naqildəki elektronların istiqamətlənmiş hərəkət sürəti, yəni sürüşmə sürəti, adətən olduqca aşağı olur. Lakin elektrik sahəsindəki dəyişiklik dövrə boyunca çox böyük sürətlə yayılır. Buna görə elektrik açarı bağlandıqda dövrənin müxtəlif hissələrində elektronların hərəkəti demək olar ki, eyni vaxtda başlayır və lampa dərhal işıqlanır. Yəni lampanın yanması üçün elektronların elektrik stansiyasından başlayaraq yüzlərlə kilometr məsafəni qət edib evimizə çatmasını gözləmək lazım deyil. Elektrik sahəsinin naqil boyunca yayılması və dövrənin tamamlanması cihazın işə düşməsini təmin edir.

Elektrik enerjisinin əsas xüsusiyyətlərindən biri onun digər enerji formalarına çevrilə bilməsidir. Gündəlik həyatımızda istifadə etdiyimiz cihazların demək olar ki, hamısı bu prinsip əsasında işləyir. Elektrik enerjisi bir cihazda işıq, digərində istilik, başqa birində isə mexaniki hərəkət yaradır. Məsələn, adi elektrik lampasında elektrik enerjisi işıq və istilik enerjisinə çevrilir. Müasir LED lampalarda isə xüsusi yarımkeçirici materiallardan istifadə olunur. Elektrik enerjisinin bir hissəsi işığa çevrilir və bu lampalar ənənəvi közərmə lampaları ilə müqayisədə daha az enerji sərf etməklə yüksək işıq səmərəliliyi təmin edir.

Elektrik sobası, ütü, su qızdırıcısı və toster kimi cihazlarda isə elektrik enerjisi əsasən istilik enerjisinə çevrilir. Bu cihazların daxilində elektrik müqavimətinə malik xüsusi elementlər yerləşir. Cərəyan həmin elementlərdən keçərkən onların qızmasına səbəb olur. Nəticədə yemək bişirmək, paltar ütüləmək və suyu qızdırmaq mümkün olur. Ventilyator, paltaryuyan maşın, soyuducu və kondisioner kimi cihazlarda isə elektrik mühərrikləri mühüm rol oynayır. Elektrik mühərrikləri elektrik enerjisini mexaniki hərəkətə çevirir. Mühərrikin daxilində yaranan maqnit sahələrinin qarşılıqlı təsiri nəticəsində fırlanma hərəkəti meydana gəlir. Ventilyatorun pərlərinin dönməsi, paltaryuyan maşının barabanının fırlanması və soyuducunun kompressorunun işləməsi məhz bu prinsipə əsaslanır.

Televizor, kompüter və mobil telefonlarda isə elektrik enerjisi daha mürəkkəb elektron sistemlər vasitəsilə idarə olunur. Bu cihazların daxilindəki mikrosxemlər, tranzistorlar və digər elektron komponentlər elektrik siqnallarını emal edir, məlumatları yadda saxlayır və müxtəlif əməliyyatları yerinə yetirir. Beləliklə, elektrik enerjisi yalnız mexaniki hərəkət və işıq yaratmır, eyni zamanda informasiya texnologiyalarının da əsasını təşkil edir.

Elektrik enerjisinin harada istehsal olunduğu və evlərimizə necə çatdırıldığı da ayrıca maraq doğuran məsələdir. Bu gün istifadə etdiyimiz elektrik enerjisinin böyük hissəsi müxtəlif elektrik stansiyalarında istehsal olunur. İstilik elektrik stansiyalarında yanacağın yandırılması nəticəsində əldə edilən istilik enerjisindən istifadə olunur. Bu istilik suyu buxara çevirir, yüksək təzyiqli buxar turbinləri hərəkətə gətirir və generatorlar vasitəsilə elektrik enerjisi istehsal edilir. Su elektrik stansiyalarında axan və ya müəyyən hündürlükdən düşən su turbinləri fırladır. Külək elektrik stansiyalarında küləyin hərəkət enerjisi turbinlər vasitəsilə elektrik enerjisinə çevrilir. Günəş panelləri isə fərqli prinsip əsasında işləyir. Günəş işığı yarımkeçirici materiallara düşdükdə fotovoltaik effekt nəticəsində elektrik enerjisi yaranır.

Elektrik stansiyalarında istehsal edilən enerji daha sonra transformatorlar və elektrik ötürücü xətlər vasitəsilə istehlakçılara çatdırılır. Elektrik enerjisinin uzaq məsafələrə daha səmərəli ötürülməsi üçün gərginlik yüksəldilir. Yaşayış məntəqələrinə və evlərə yaxınlaşdıqda isə transformatorlar vasitəsilə gərginlik aşağı salınır. Nəticədə elektrik enerjisi məişət cihazlarının istifadə edə biləcəyi səviyyədə evlərimizə daxil olur. Yəni rozetkaya taxdığımız cihazın işləməsi üçün arxada elektrik stansiyalarından başlayaraq ötürücü xətlərə, transformatorlara və paylayıcı sistemlərə qədər uzanan böyük bir infrastruktur fəaliyyət göstərir.

Elektrikdən danışarkən tez-tez rast gəldiyimiz iki mühüm anlayış isə volt və amperdir. Batareyaların, telefon adapterlərinin, məişət cihazlarının və elektrik avadanlıqlarının üzərində bu göstəricilərə tez-tez rast gəlirik. Lakin onların nə ifadə etdiyini hər kəs dəqiq bilmir. Volt elektrik gərginliyinin ölçü vahididir. Daha sadə desək, elektrik yüklərinin hərəkətinə səbəb olan potensial fərqini xarakterizə edir. Amper isə elektrik cərəyanının şiddətinin ölçü vahididir və müəyyən müddətdə naqilin kəsiyindən nə qədər elektrik yükünün keçdiyini göstərir. Bu anlayışları su borusundan axan su ilə müqayisə etmək olar. Borudakı suyun hərəkətinə səbəb olan təzyiqi elektrik gərginliyinə, müəyyən müddətdə borudan keçən suyun miqdarını isə elektrik cərəyanına bənzətmək mümkündür.

Bununla yanaşı, elektrik cihazlarının üzərində göstərilən vatt göstəricisi də mühüm əhəmiyyət daşıyır. Vatt elektrik gücünün ölçü vahididir və cihazın müəyyən vaxt ərzində nə qədər enerji istifadə etdiyini xarakterizə edir. Məsələn, gücü yüksək olan elektrik qızdırıcısı işlədiyi müddətdə daha çox elektrik enerjisi sərf edə bilər. Elektrik enerjisinin sərfiyyatı isə adətən kilovat-saatla ölçülür. Bu göstəricilər vasitəsilə hansı cihazın nə qədər enerji istifadə etdiyini və elektrik xərclərinə necə təsir göstərdiyini müəyyən etmək mümkündür.

Elektrik enerjisi həyatımızı asanlaşdırsa da, onun təhlükəli tərəfləri də mövcuddur. İnsan bədənindən elektrik cərəyanı keçdikdə ciddi xəsarətlər, ürək ritminin pozulması, yanıq və hətta ölüm baş verə bilər. Buna görə elektrik avadanlıqlarından istifadə zamanı təhlükəsizlik qaydalarına əməl etmək vacibdir. Zədələnmiş naqillərə toxunmaq, elektrik cihazlarını yaş əllərlə idarə etmək, rozetkaları həddindən artıq yükləmək və nasaz avadanlıqları müstəqil şəkildə təmir etməyə çalışmaq təhlükəli nəticələrə səbəb ola bilər. Elektriklə bağlı nasazlıqların aradan qaldırılması müvafiq bilik və təcrübəyə malik mütəxəssislər tərəfindən həyata keçirilməlidir.

Beləliklə, hər gün istifadə etdiyimiz elektrik enerjisinin arxasında atomların quruluşundan başlayan, elektronların hərəkəti, elektrik sahəsi, naqillərin keçiriciliyi və enerji çevrilmələri ilə davam edən mürəkkəb, lakin elmi qanunlarla izah olunan proseslər dayanır. Elektrik nə sehrli, nə də izaholunmaz bir qüvvədir. O, təbiətin fundamental qanunlarına əsaslanan və insanın elmi biliklər sayəsində gündəlik ehtiyaclarına uyğun istifadə etməyi öyrəndiyi enerji hadisəsidir. Bir düyməyə toxunmaqla işıqlanan otağın, işə düşən televizorun və ya hərəkətə gələn mühərrikin arxasında isə böyük elmi kəşflər, mühəndislik həlləri və mürəkkəb enerji sistemləri dayanır.

Elektrikin necə yarandığını anlamaq bu böyük mövzunun yalnız başlanğıcıdır. Volt, amper, müqavimət, elektrik gücü və enerji sərfiyyatı kimi anlayışları öyrəndikcə cihazlarımızın nə üçün fərqli enerji istifadə etdiyini, elektrik dövrələrinin necə idarə olunduğunu və enerji mənbələrinin gündəlik həyatımıza necə təsir göstərdiyini daha dərindən başa düşmək mümkündür. Növbəti mərhələdə məhz bu anlayışların mahiyyətinə nəzər salmaq, elektrik gərginliyi ilə cərəyan şiddəti arasındakı fərqi və onların cihazların işinə necə təsir etdiyini sadə nümunələrlə izah etmək mümkündür.

Hazırladı: Turan Etibaroğlu

Həmçinin oxuyun

Mehdiyevin cinayətində ŞOK QADIN ADI: Sevil KİMDİR?+FOTO

Kombi işlədənlər bu səhvi ETMƏSİN! -Ustadan XƏBƏRDARLIQ

"Məşğulluq"dan verilən mal-qara satıla BİLƏRMİ? -AÇIQLAMA

Penitensiar xidmətin keçmiş rəisləri barədə ŞOK FAKTLAR: Mirsaleh Seyidov kimin "adam"ı İMİŞ?