İLETKEN NEDİR? Elektrik Akımının Yolunu Oluşturan Temel Malzemeler

Elektrik enerjisinin üretiminden tüketiciye ulaşmasına kadar geçen süreçte en kritik bileşenlerden biri iletkenlerdir. Evlerimizde kullandığımız kablolar, şehir şebekelerindeki enerji nakil hatları, elektronik cihazların iç devreleri hatta raylı sistemlerdeki katener hatları… Tüm bu altyapıların temel yapı taşı iletken malzemelerdir.

İletken Nedir?

İletken, elektrik akımının içinden kolayca geçmesine izin veren malzemelere verilen isimdir.
Atom yapıları gereği elektronları serbesttir ve elektriksel yük bu malzemeler üzerinde rahatça hareket edebilir.

Basit tanımıyla:
➡️ Elektriğin yol almasını sağlayan malzemeye iletken denir.

İletkenlik seviyesi, bir malzemenin elektrik akımını ne kadar kolay ilettiğini gösterir.
İletkenliğin yüksek olması, akımın daha az dirençle karşılaşması anlamına gelir.

En Yaygın Kullanılan İletken Malzemeler

Elektrik mühendisliğinde iletken olarak kullanılan birçok malzeme vardır. Bunların en öne çıkanları:

1. Bakır (Cu)

• Yüksek iletkenlik

• İyi mekanik dayanım

• Kolay şekillendirilebilirlik

Nedeniyle en yaygın iletken malzemesidir. Ev tesisatından endüstriyel sistemlere kadar geniş kullanım alanına sahiptir.

2. Alüminyum (Al)

• Bakırdan daha hafiftir

• Daha ekonomiktir

• Uzun mesafe enerji nakil hatlarında kullanılır

Ancak iletkenliği bakıra göre düşüktür.

3. Gümüş (Ag)

• Dünyanın en iyi iletkenidir

• Ancak pahalı olduğu için yalnızca özel uygulamalarda kullanılır

• Elektronik devreler, askeri sistemler, hassas sensörler

4. Altın (Au)

• Korozyona dayanıklı

• Yüksek ömürlü

• Mikro elektronik devrelerde tercih edilir

İletkenlerin Atomik Yapısı Neden Önemlidir?

İletken malzemelerin atom yapıları elektronların serbest hareketine izin verir.
Bu serbest elektronlar, elektrik akımının hareket etmesini sağlar.

Metallerin iletken olmasının temel nedeni budur:

???? Dış kabuktaki serbest elektron sayısı fazla → İletkenlik yüksek

Örneğin:

• Bakır atomlarının dış kabuğunda 1 serbest elektron bulunur.

• Bu elektronlar kristal yapı içinde rahatça hareket eder.

İletkenlik ve Direnç (Resistance) İlişkisi

Bir malzemenin elektrik akımına karşı gösterdiği zorluğa “direnç” denir.
İletken malzemelerde bu değer düşüktür.

Direnç şu faktörlere bağlıdır:

• Malzemenin cinsi

• Uzunluğu

• Kesit alanı

• Sıcaklık

Bu nedenle kablo seçimi yapılırken akım taşıma kapasitesi mutlaka hesaplanır.

İletken Türleri

İletkenler kullanım alanlarına göre farklı şekil ve yapılara sahiptir:

1. Tek Tellİ (Solid) İletken

• Tek parça telden oluşur

• Ev içi priz kablolarında sıkça görülür

• Daha dayanıklıdır ancak esnek değildir

2. Çok Tellİ (Stranded) İletken

• Birden fazla ince telin bir araya gelmesiyle oluşur

• Esnek ve eğilebilir yapıdadır

• Endüstriyel tesislerde yaygındır

• Enerji nakil hatlarında da bu yapı kullanılır

3. İzole Edilmiş İletkenler

Üstü PVC, XLPE veya kauçuk ile kaplanmış kablolardır.
Ev, ofis ve endüstriyel tesislerde güvenlik için zorunludur.

4. Katener İletkenleri

Raylı sistemlerde kullanılan özel alaşımlı bakır tellerdir.
Yüksek mekanik dayanım gerektirir.

İletken Malzemelerin Kullanım Alanları

1. Elektrik Tesisatları

Ev ve iş yerlerindeki priz, lamba ve sigorta bağlantılarının tamamında bakır iletken kullanılır.

2. Enerji Nakil Hatları

Yüksek gerilim direklerinden geçen teller genellikle alüminyum veya alüminyum alaşımlıdır.

3. Elektrikli Motorlar

Sargılar bakır tel ile yapılır.
Motor performansında iletkenlik doğrudan etkili bir faktördür.

4. Raylı Sistemler

Katener hatları bakır ve bronz alaşımlı iletkenlerden oluşur.

5. Elektronik Cihazlar

Devre kartlarında altın ve gümüş kaplı yollar bulunur.

İyi Bir İletkende Bulunması Gereken Özellikler

Bir iletkenin kaliteli sayılabilmesi için aşağıdaki özelliklere sahip olması gerekir:

• Yüksek iletkenlik

• Düşük direnç

• Korozyon direnci

• Yeterli mekanik sağlamlık

• Esneklik

• Isıl dayanım

• Uzun ömür

Örneğin bakır bu özellikleri büyük ölçüde taşıdığı için elektrik mühendisliğinde standardın bir parçası hâline gelmiştir.

İletken Kesitinin Önemi

Bir kablonun kesiti, taşıyabileceği akım miktarını belirler.
Küçük kesitli bir kabloya yüksek akım verilirse:

• Isınır

• İzolasyonu yanabilir

• Yangın çıkarabilir

Bu nedenle elektrik tesisatı projelerinde iletken kesiti mutlaka akıma göre belirlenir.

Sıcaklığın İletken Üzerindeki Etkisi

İletkenler ısındıkça dirençleri artar.
Bu durum:

• Enerji kaybını artırır

• İletken ömrünü kısaltır

• Verimi düşürür

Bu yüzden enerji hatlarında yüksek sıcaklığa dayanıklı alaşımlar tercih edilir.

İletkenlerde Enerji Kaybı: I²R Kayıpları

Enerji hatlarında en sık karşılaşılan kayıp türü ısıl kayıplardır.

Formül:
Kayıp = I² x R

Akım arttıkça kayıp katlanarak artar.
Bu yüzden şehir şebekelerinde gerilim yükseltilerek akım düşürülür ve kayıplar azaltılır.