Fizik-Kimya-Matematik
Namdar Gürsönmez
11/06/2020 - 14:57

İletken ve Yalıtkan Dedektör Düzeneği Tasarlayalım

Yaş:
12
Zorluk:
Zor

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemeler ile iletken ve yalıtkan dedektör düzeneği tasarlıyoruz.

Elektrik enerjisi üretmek için kurulan tesislere elektrik santrali adı verilir. Elektrik santrallerinde bazen yüksekten akan suyun hareket enerjisi, bazen fosil yakıtlardaki kimyasal enerji, bazen de radyoaktif elementlerdeki nükleer enerji elektrik enerjisine dönüştürülür. Elektrik santrallerinde üretilen elektrik enerjisi, enerji iletim hatları ile santrallerden yerleşim yerlerine, oradan da evlerimize kadar ulaştırılır.

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 yaptıkları deneylerde çeşitli maddelerin elektriği ne ölçüde ilettiğini incelemiş ve bu maddeleri iletkenler, yalıtkanlar ve yarı iletkenler şeklinde sınıflandırmışlar. İletken maddeler elektrik akımına karşı az, yalıtkan maddelerse çok direnç gösterir. Yarı iletkenler ise iletkenlik özellikleri bakımından iletkenler ile yalıtkanların arasında yer alır.

İletken maddelere örnek olarak metaller (bakır, demir, altın, gümüş, alüminyum, kurşun, platin, çinko vb.), grafit, tuzlu su, asitli su ve insan vücudu verilebilir. Yalıtkan maddelerin örnekleri arasındaysa plastik, cam, tahta, teflon, porselen, kâğıt, seramik, mika, kauçuk, bakalit, saf su, şekerli su ve gazlar vardır.

Maddelerin iletkenlik ve yalıtkanlık özelliklerinden günlük hayatta çeşitli amaçlarla yararlanılır. Örneğin elektrikli cihazlar, ihtiyaç duydukları enerjiyi elektrik şebekesinden karşılamalarını sağlayan iletken devrelerle donatılır. Ayrıca cihaz içindeki elektrik akımının istenmeyen yerlere akmasının engellenmesi için de yalıtkan malzemelerden yararlanılır. Peki, maddelerin iletken veya yalıtkan olduğunu nasıl anlayabiliriz?

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemeler ile iletken ve yalıtkan dedektör düzeneği tasarlıyoruz.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_0_nelere_ihtiyacimiz_var_2.jpg

Nelere İhtiyacımız Var?

  • 1 adet 1,5 cm x 1,5 cm x 30 cm boyutlarında tahta
  • 1 adet LED ampul
  • 1 adet ses üretici (buzzer)
  • 1 adet 9 V’luk pil
  • 1 adet 9 V’luk pil kablosu
  • 4 adet pin kablo (tek taraflı, dişi)
  • İletken kablo
  • 1 adet plastik kablo bağı (plastik kelepçe)
  • 1 adet 4,5 cm çapında, 4 mm kalınlığında sert plastik
  • 2 adet 4 cm uzunluğunda metal çivi
  • 1 adet 1,5 cm uzunluğunda vida
  • Elektrik bandı
  • Çift taraflı bant
  • Tornavida
  • Cetvel
  • Kalem
  • Silikon tabancası ve silikon
  • Matkap

Uyarı:

Kesici ve delici aletler dikkatli kullanılmalıdır.
Silikon tabancasını kullanırken dikkatli olunmalıdır.

 

Ne Yapıyoruz?

. Tornavida veya matkap yardımıyla tahtanın üzerinde LED ampul için 6 mm çapında, ses üretici içinse 12 mm çapında birer delik açalım. Pil kablosunun başlığını yerleştirmek için de 5 mm genişliğinde bir kanal açalım.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_1.1_18.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_1.2_15.jpg

Pili plastik kablo bağıyla tahtaya sabitlemek için kullanacağımız 3 mm çapında bir delik daha açalım.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_1.3_2.jpg

. Bu aşamada tek taraflı dişi pinleri kullanarak LED ampul ve ses üreticiyi birbirine seri olarak bağlıyoruz.

LED ampul ve ses üreticinin uçlarına pinleri takalım. (LED ampul ve ses üreticinin uzun olan bağlantı kısımları (+) kutbu, kısa olan bağlantı kısımları ise (-) kutbu temsil eder.)

LED ampul ve ses üreticiyi tahta üzerinde açtığımız deliklere yerleştirelim. Pinlerin açık uçlarını birleştirelim. Bu işlemi yaparken LED ampulün (-) kutbu (kısa ayak) ile ses üreticinin (+) kutbunu (uzun ayak) birleştirmeye dikkat edelim.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_2.1_22.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_2.2_17.jpg

LED ampul ve ses üreticiyi silikon ile tahtaya sabitleyelim ve kabloların açık uçlarını elektrik bandı ile yapıştırarak kapatalım.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_2.3_4.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_2.4_1.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_2.5_0.jpg

. Matkap ile sert plastiğin merkezinde 4 mm, yanlarda ise 2 mm çapında delikler açalım.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_3.1_24.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_3.2_21.jpg

. Sert plastiğin yan taraflarındaki deliklere metal çivileri yerleştirelim.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_4.1_23.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_4.2_23.jpg

Sert plastiği, merkezinde açtığımız delikten vida ve tornavida kullanarak, tahtaya sabitleyelim.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_4.3_2.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_4.4.jpg

. Pil başlığını pilin bağlantı yerlerine takalım. Çift taraflı bant ve plastik kablo bağını kullanarak pili tahtaya sabitleyelim.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_5.1_22.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_5.2_17.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_5.3_6.jpg

. Bu aşamada iletken kabloları kullanarak pil, LED ampul-ses üretici ve test uçları olarak görev yapacak sert plastikte bulunan metal çiviler arasındaki bağlantıları yapıyoruz.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_6.1_17.jpg

Pil başlığında bulunan ve (-) kutbu temsil eden siyah renkli kabloyu çivinin baş kısmına bağlayalım.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_6.2_16.jpg

Pil başlığında bulunan ve (+) kutbu temsil eden kırmızı renkli kabloyu LED ampulün (+) kutbuna taktığımız pindeki kabloya bağlayalım.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_6.3_0.jpg

Ses üreticinin (-) kutbuna taktığımız pinde açıkta kalan kablo ile diğer çivinin baş kısmını iletken kabloyu kullanarak birbirine bağlayalım.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_6.4_0.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_6.5.jpg

Elektrik bandı ile iletken kabloları tahtaya sabitleyelim.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_6.6.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_6.7.jpg

. Artık düzeneğimiz hazır.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_7.1_19.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_7.2_21.jpg

Düzeneğimizi kullanarak çevremizdeki çeşitli maddelerin iletken mi yoksa yalıtkan mı olduğunu belirlemeye çalışalım. Her deneme için tahmin ve gözlemlerimizi bir çizelgeye not edelim.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_7.3_2.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_7.4_0.jpg

Ne OIdu?

Düzeneğimizde basit elektrik devre elamanlarını kullanarak bir devre oluşturduk. Test uçları devrenin kapalı devre olmasını engeller. Test uçları arasına iletken maddeleri temas ettirdiğimizde devre kapalı elektrik devresi hâline geldi ve pilde depolanan kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüşmeye başladı. Elektrik enerjisinin iletken kablolar ile LED ampule ve ses üreticiye iletilmesiyle düzeneğimiz ışık ve sesle uyarı vermeye başladı. Test uçları arasına yalıtkan maddeleri temas ettirdiğimizdeyse devre kapalı elektrik devresine dönüşmediği için düzeneğimiz ışık ve sesle uyarı vermedi.

Farklı iletkenlerin 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 az da olsa elektriği iletebilir. Ancak yalıtkanlardaki bu özellik iletkenlere göre çok daha azdır. Bununla birlikte, sıradan koşullar altına yalıtkan olan malzemeler belirli koşullar altında iletken hâle de geçebilir.

 

 

Kaynaklar:

  • Komisyon, İlköğretim 6. Sınıf Fen ve Teknoloji Ders Kitabı, Millî Eğitim Bakanlığı Yayınevi, Ankara, 2011.
  • Komisyon, Ortaokul 6. Sınıf Fen Bilimleri Ders Kitabı, Millî Eğitim Bakanlığı Yayınevi, Ankara, 2015.

 

Yazar Hakkında:
Namdar Gürsönmez
Fen Bilimleri Öğretmeni
İzmir Çiğli-Karşıyaka Aydoğan Yağcı Bilim ve Sanat Merkezi

Fizik-Kimya-Matematik

Matematikte bazı pozitif tam sayıların pozitif bölenleri toplamı, sayının kendisinin iki katına eşittir. Bu tür sayılara “mükemmel sayı” denir.

TÜBİTAK tarafından düzenlenen 29. Bilim Olimpiyatları birinci aşama sınavı başvuruları 27 Mayıs’ta sona eriyor.