Akım Yoğunluğu Nedir? Formülü, Soruları
Akım yoğunluğu nedir: Akım yoğunluğu elektrik devresinde yoğunluğun bir ölçüsüdür. Vektör olarak tanımlanır ve elektrik akımının kesit alana oranıdır.
Akım suya benzetilirse, iletken teller de su borularına benzetilebilir. Bir su borusunun yapıldığı maddeye göre, borunun taşıyabileceği bir su miktarı vardır. Örnek olarak kalın bir metal borunun taşıdığı suyu ince bir metal boru taşıyamayıp patlayabilir. İletkenlerin yapıldıkları maddeye ve kablo kesitlerine göre kablo akım taşıma kapasitesi azami akım değerleri vardır.
Elektrik Akım Yoğunluğu
İletkenin 1 mm2 lik kesitinden geçen elektrik akımına elektrik akım yoğunluğu denir. Akım yoğunluk birimi amper / milimetrekaredir (A/ mm2). Ya da coulomb /saniye /metrekare cinsinden ifade edilebilir.
Akım yoğunluğu genellikle “J” harfi ile gösterilir. Bir iletkenin kesiti, iletkenin yarıçapının karesi ve pi sayısının çarpımıyla bulunur ve S = p x r2 şeklinde ifade edilir.
Akım yoğunluğundan, bir iletkenin taşıyabileceği azami akımı bulmada yararlanılır.
Akım Yoğunluk Formülü
Yoğunluk formülü eşitliğindeki sembollerin anlam ve yoğunluk birimleri:
- J : Akım yoğunluğu (A/mm2 )
- I : İletkenden geçen akım (A)
- S: İletkenin kesiti (mm2 )
Akım Yoğunluğu Soruları
Soru: Kesiti 1.5 mm2 olan bir iletkenden 6 A geçiyorsa bu iletkenin akım yoğunluğu nedir?
Cevap: J = I / S = 6 / 1.5 = 4 A / mm
Kesit ve Akım Yoğunluğuna Göre İletkenden Geçen Akım Miktarının Hesaplanması
Bir iletkenin kesiti, o iletkenin 90º lik bir açı ile kesildiği zaman kesilen yüzeyinin alanına denir. Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi.
Soru: Akım yoğunluğu 6.75 A/mm2 olan 4 mm2 kesitindeki bir iletkenin taşıyabileceği akım miktarını bulunuz.
Cevap: J = I / S eşitliğinden I = J . S eşitliği elde edilir. I = 6.75 . 4 = 27 A bulunur.
Akım yoğunluğu iletken kesiti hesaplamasında kullanılmaktadır. Bir iletkenin kesitini belirlerken sadece akım yoğunluğunu bilmek yeterli değildir. Örneğin iletken direnci sıcaklıkla birlikte artmaktadır ve kesit hesabında bunun da dikkate alınması gerekir.
Bir iletkenin kesitinde dikkate alınacak faktörler;
Elektrik İç Tesisleri yönetmeliği‘ nde belirtilmiştir. Kullanılacak iletkenlerin kesitleri, bu yönetmeliğe göre belirlenir. Ayrıca bazı tablolardan alınan değerlere göre yapılır. Kabloların akım taşıma kapasitesi, iletkenin cinsi, kullanılacağı fiziksel ortam, yalıtkanın cinsi, ortam sıcaklığı, çalışma akımı, vb. gibi farklı faktörlere göre belirlenmiştir.
Tablo 1’de kablo seçim cetveli. Bu tablo ile 25ºC ye kadar ortam sıcaklığında kullanılacak yalıtılmış iletkenlerin (bakır tel) kablo kesitleri ve akım taşıma kapasitesi azami akım değerleri görülmektedir. Tablo 2’de ise alıcı güçlerine göre kullanılması gereken iletken kesitleri görülmektedir.
Cevap: Tablo 1’e göre, kablomuz boru içinde çekildiği için 1. gruba girmektedir. Tablonun 2. sütunundan 16 değeri bulunur ve aynı satırda, 1. sütundaki değer okunur. Kullanılan kablonun kesiti 1.5 mm2 olmalıdır.