Standart Elektrik Birimlerinin Tanımı

Elektrik birimleri resmi bir şekilde tanımlanabilir. İşte bu bölümde biz de aynen öyle yapacağız. Standart elektrik birimleri belirli bir sırada tanımlanır. En başta tanımlanan birim amperdir. Amper temel bir SI birimidir ve bir deneyden türetilen tek elektrik birimidir. Amperden sonra gelen birim coulomb ve elektron yüküdür. Sonra en sevdiğimiz diğer birimleri türetebiliriz: watt, volt ve ohm. Bu türetilen elektrik birimleri amper ve diğer SI temel birimleri (metre, kilogram, saniye) üzerinden tanımlanır.

Akımın SI birimi olan amperin tanımı bir manyetizma çalışmasına dayanmaktadır. Tellerden geçen elektrik akımları manyetik alanların oluşmasına yol açar (Biot-Savart Yasası, 1820). Bu manyetik alanlar tellerde manyetik kuvvetlerin oluşmasına yol açar (Amper'in Kuvvet Yasası, 1825). Üzerinden akım geçen iki paralel tel birbirine kuvvet uygular. Amperin resmi SI tanımı şu şekildedir:

Amperin tanımı bir deney sonucundan elde edilmiştir. Standart $1$‍ amper elde etmek için aşağıdakine benzer bir deney yaparsınız. İki adet 1 metre uzunluğundaki telleri birbirine paralel olarak yerleştirin ve tellerin üzerindeki kuvveti ölçecek bir yol bulun (bir gerinim ölçeri kullanarak).

Aynı akımı her iki tele de aynı yönde akacak şekilde uygulayın. Kablo üzerindeki kuvveti ölçerken akımı artırıp azaltarak ayarlayın. Ölçülen bu kuvvet $2\times {10}^{-7}$‍ Newton olduğu zaman akım tanıma göre 1 ampere eşittir.

Coulomb yükün SI birimidir. Bir coulombun büyüklüğü amperden türetilmiştir. Bir coulomb, akım 1 amperken akan yük miktarı olarak tanımlanır.

veya denk olarak,

1897 yılında J. J. Thomson elektronun varlığını kanıtladı. On iki yıl sonra, yani 1909 yılından itibaren Robert Millikan elektron yükünü belirleyebilmek üzere yağ damlatma deneylerini yaptı.

Bir elektron üzerindeki yükler coulomb türünden $e=-1,602176565\times {10}^{-19}\text{coulomb}$‍ olarak ifade edilebilir.

Eğer bu ifadeyi tersine çevirirsek, coulombun elektron yüklerinin sayısı olarak ifade edilebileceğini görürüz:

1 mol elektronda kaç adet coulomb vardır?
1 mol elektronda, $6,02214\times {10}^{23}$‍ elektron bulunur (Avogadro Sayısı).

Watt gücün birimidir. Güç, birim zamanda tüketilen veya aktarılan enerji miktarıdır. Bir diğer anlamıyla güç, iş yapma oranıdır. Genel kullanımdaki ifade edilişiyle Watt, bir saniyede enerjiyi 1 joule artıran güçtür.

Volt elektriksel potansiyel farkın birimidir, aynı zamanda elektriksel potansiyel fark voltaj olarak isimlendirilir. Resmi olarak 1 voltun büyüklüğü, 1 amperlik akım geçen telde 1 watt büyüklüğünde güç harcandığı zaman tel üzerindeki iki nokta arasındaki potansiyel fark olarak tanımlanmıştır.

Volt enerji ve yük cinsinden de ifade edilebilir:

Temel elektriksel nicelikler ile ilgili olan makalede voltajın ne olduğunu anlatan tanımlamalar bulabilirsiniz. Buna ek olarak, voltajın ne anlama geldiğiyle ilgili resmi tanımı elektrostatik bölümünde inceleyebilirsiniz.

Ohm direncin elektrik birimidir. İletken üzerindeki iki nokta arasına 1 volt gerilim uygulandığında 1 amperlik akım akıyorsa o dirence 1 ohm denir.

En sevdiğimiz elektrik birimlerini sırasıyla tanımlamış olduk.

Geçtiğimiz 200 yılda, üç farklı birim sistemi kullanılmıştır:

SI kısaltmasının açılımı Uluslararası Birimler Sistemi'dir, Fransızca Système International d'Unités'den gelir. Metrik sistemin modern biçimidir ve en yaygın kullanılan ölçüm sistemidir. Sistem, 1948 yılında başlayan tartışmaların sonucu olarak 1960 yılında yayımlanmıştır. SI, metre-kilogram-saniye sistemini (MKS) baz alır. Bazı ülkelerde bilim, tıp, devlet işleri, teknoloji ve mühendislikte SI sistemi kullanılır.

MKS sistemi uzunlukları metre, kütleleri kilogram ve zamanı saniye türünden ölçmeyi temel alır. MKS genel olarak mühendislikte ve fizikte kullanılır. 1901 yılında ortaya konulmuştur. En yaygın elektrik ve manyetizma birimleri olan ohm, farad, coulomb ve türevleri MKS birimleridir.

cgs uzunlukları santimetre, kütleleri gram ve zamanı saniye türünden ölçmeyi temel alır. 1874 yılında ortaya konulmuştur. Teorik fizikte yaygın olarak cgs sistemi kullanılır. SI ile cgs arasındaki fark, uzunluk ve kütle birimlerinin ölçeklenmesinden çok daha derindir.

Yedi adet SI temel birimi vardır.

SI temel birimlerinden biri elektrikten gelir: Amper. Amper de metre, kilogram ve saniye ile aynı yüce mevkiye sahiptir. Başka birimler üzerinden değil, kendi kendisi üzerinden tanımlanır.

Geri kalan birimler ise temel birimlerin kombinasyonuyla elde edilen türetilmiş SI birimleridir. Amper "ilk" elektrik birimiyse, bu türetilen birimler onu takip eden birimlerdir.