Doğru Akım Kaynakları: Pil ve Akü

Konu Anlatımı

Bu derste ne öğreneceğiz

Doğru akım kaynaklarını tanıyacak, pil ile akü arasındaki farkı açıklayabileceksiniz. Birincil ve ikincil pil türlerini, kapasite birimlerini ve amper-saat hesabını öğreneceksiniz. Seri ve paralel bağlamanın gerilim ile akım üzerindeki etkisini hesaplayabileceksiniz. Şarj cihazı seçimi, bakım adımları ve güvenlik kurallarını uygulamayı öğreneceksiniz.

Ön bilgi

Bu konuyu anlayabilmek için atom ve elektron akışını bilmeniz gerekir. Gerilimin volt, akımın amper cinsinden ölçüldüğünü hatırlayın. Basit devre elemanlarını ve iletken, yalıtkan ayrımını tanımanız yeterlidir.

• Gerilim ile akımın birimleriyle birlikte tanımlanması
• Elektron akışı ile geleneksel akım yönünün ters olduğu
• Seri ve paralel bağlantının temel davranışı
• Amper-saat kapasitesinin enerjiyi ifade ettiği

Kavramlar ve Temel Tanımlar

Pil, kimyasal enerjiyi doğru akıma çeviren bir kaynaktır. Birincil pillerde kimyasal reaksiyon geri döndürülemez; alkalin ve çinko-karbon piller bu gruba girer. İkincil piller şarj edilebilir; kurşun-asit akü, nikel-kadyum ve lityum-iyon bu gruba girer. Kapasite amper-saat cinsinden belirtilir ve hücrenin belirli bir akımla ne kadar süre çalışabileceğini gösterir. C-değeri, maksimum şarj-deşarj akımını kapasiteye bölen orandır; 0,5C değeri hücreyi iki saatte boşaltacak akımı gösterir.

Basit örnek

100 Ah kapasiteli bir akü 5 A akım çekildiğinde teorik olarak kaç saat çalışır?

Adım adım çözüm

Kapasite bağıntısı C = I x t biçiminde yazılır. Verilenler C = 100 Ah ve I = 5 A değerleridir. Süre t = C bölü I olacağından 100 bölü 5 = 20 saat bulunur. Bu değer tam boşalmaya kadar süreyi verir; pratikte son yüzde 20 boşalmadan kullanım önerilir.

İleri örnek

Seri bağlı üç 2 V, 100 Ah hücrenin toplam gerilimi ile kapasitesi ne olur?

Kavram karşılaştırma tablosu

Aşağıdaki tablo yaygın pil türlerini yapı, avantaj ve kullanım alanı açısından karşılaştırır.

Sık yapılan hatalar

Farklı kapasitede ve farklı yaştaki aküleri seri bağlamak yaygın hatadır. Yeni ve eski akünün paralel bağlanması kendi kendine deşarja yol açar. Elektrolit seviyesi yetersizken plakaların havayla temas etmesi sülfatlaşmaya, yani kalıcı hasara neden olur. Şarj bitmiş halde uzun süre beklerse plakalarda sert beyaz tortu oluşur ve kapasite kalıcı düşer.

Özet

Doğru akım kaynakları kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çevirir. Birincil piller tek kullanımlık, ikincil piller şarj edilebilirdir. Kapasite amper-saat ile belirtilir ve C = I x t bağıntısıyla hesaplanır. Seri bağlarken gerilim toplanır akım sabit kalır; paralel bağlarken akım toplanır gerilim sabit kalır. Düzenli bakım ve doğru şarj akünün ömrünü belirgin biçimde uzatır.

Kendini dene

12 V, 150 Ah kapasiteli bir akü sistemine 10 A akım çekildiğinde kaç saat çalışacağını hesaplayın. Seri ve paralel bağlamanın gerilim ile akıma etkisini kendi cümlelerinizle açıklayın. Aynı kapasitedeki eski ve yeni iki akünün neden aynı gruba konulmaması gerektiğini değerlendirin.

Temrin ve Uygulama Notları

2.1 Pillerin Seri ve Paralel Bağlantısı

Her pilin gerilimi 1,5 V alınır. Seri bağlamada gerilimler toplanır; paralel bağlamada gerilim sabit kalır ve kapasite artar. Pil kutupları birbirine değerek kısa devreye yol açmamalıdır. Kullanılmış piller pil toplama kutusuna bırakılır.

Sınavda: seri ve paralel bağlantıda toplam gerilim, lamba parlaklığının bağlantıya göre farkı ve pil atıklarının toplanması sorulabilir.