Topraklamanın Önemi Konu Anlatımı

Topraklamanın Önemi

Elektrik enerjisinin güvenli kullanılabilmesi için yalnızca cihazların doğru gerilimde çalıştırılması ve sigorta gibi koruyucu elemanların kullanılması yeterli değildir. Elektrikli cihazlarda meydana gelebilecek kaçak akımların ve bir cisimde birikebilecek fazla elektrik yüklerinin güvenli bir yolla uzaklaştırılması da gerekir. MEB 10. Sınıf Fizik ders kitabında bu güvenlik yaklaşımı **topraklama** kavramı üzerinden açıklanır.

Günlük hayatta vücutta biriken fazla statik elektriğin toprağa yalın ayak basılarak uzaklaştırılması buna benzer bir durumdur. Vücuttaki fazla elektrik yükü toprağa aktarılır. Elektrik tesisatlarında da olası kaçak veya fazla elektrik yüklerinin canlılar üzerinden değil güvenli bir iletken yol üzerinden toprağa aktarılması amaçlanır.

Topraklamanın Elektrik Güvenliğindeki İşlevi

Elektrikli cihazlarda çeşitli nedenlerle elektrik kaçağı meydana gelebilir. Kaçak bulunan bir cihazın iletken bölümüne insan veya başka bir canlı temas ederse elektrik akımı canlı üzerinden geçebilir ve elektrik çarpmasına yol açabilir.

Topraklama sistemi, kaçak akıma insan vücudu yerine daha güvenli bir yol oluşturur. Cihazın iletken bölümleri, bir iletken aracılığıyla toprağa gömülü topraklama sistemine bağlanır.

Topraklama hattının iç direnci oldukça düşüktür. Bu nedenle olası kaçak akım, cihaza dokunan canlı üzerinden geçmek yerine düşük dirençli toprak hattına yönelir. Böylece elektrik çarpması riski azaltılır.

Topraklı Priz

Toprak bağlantısı bulunan prizlere **topraklı priz** denir.

Topraklı prizler, bir iletken aracılığıyla toprakta bulunan **topraklama çubuğuna** bağlanır. Cihazda elektrik kaçağı oluştuğunda kaçak akım bu bağlantı üzerinden toprağa aktarılır.

Topraklama ve Ohm Yasası

Topraklamanın neden önemli olduğunu anlamada Ohm Yasası kullanılır.

**I = V / R**

Aynı potansiyel fark altında direnç ne kadar küçükse akım o kadar büyük olur. Topraklama hattının direnci düşük olduğundan kaçak akım için tercih edilen yol hâline gelir.

MEB kitabındaki örnekte günlük hayatta kullanılan potansiyel fark **220 V** olarak alınır. Vücut direnci **1000 Ω** olan bir kişinin elektrik kaçağı bulunan topraklanmamış bir buzdolabına dokunduğu düşünülür.

I = V/R I = 220/1000 I = 0,22 A

Bu değer:

**0,22 A = 220 mA**

olur.

Kitapta elektrik çarpmasına karşı insan vücudu için güvenli kabul edilen akım sınırı yaklaşık **30 mA** olarak verilir. 220 mA bu değerin çok üzerindedir. Bu nedenle topraklanmamış kaçaklı bir cihaza temas çok ciddi sonuçlar doğurabilir.

İnsan Vücudunun Direnci

MEB kitabında 220 V için insan vücudunun ortalama direncinin yaklaşık:

**500-500.000 Ω**

arasında olabileceği belirtilir.

Vücut direnci küçüldükçe aynı gerilim altında vücuttan geçen akım büyür. Bu nedenle topraklama sisteminin kaçak akımı düşük dirençli bir yol üzerinden toprağa iletmesi önemli bir güvenlik avantajıdır.

2000 Ω Vücut Direnci Örneği

Vücut direnci 2000 Ω olan bir kişi 220 V'luk bir kaçak gerilime maruz kalırsa:

I = 220/2000 I = 0,11 A I = 110 mA

olur.

110 mA değeri yaklaşık 30 mA güvenli sınırın üzerindedir. Bu hesaplama, düşük dirençli toprak hattının neden canlı üzerinden geçen akımı azaltmak için kullanıldığını gösterir.

Paratoner ve Yıldırımdan Korunma

Paratoner, insanların yoğun olarak bulunduğu bölgelerde yıldırımın olası zararlarını azaltmak için kullanılan bir tür topraklama sistemidir.

Elektrik yükleri sivri bölgelerde toplanma eğilimindedir. Bu nedenle paratoner sivri biçimde yapılır.

Paratoner:

• genellikle bina çatıları ve cami minareleri gibi yüksek yerlere yerleştirilir,
• bakır bir iletkenle toprağa bağlanır,
• yıldırımın oluşturduğu fazla elektrik yüklerini kontrollü biçimde toprağa aktarır.

Bu sayede bina ve çevresindeki canlılar yıldırımın zararlı etkilerine karşı korunmaya çalışılır.

Paratonerin Çalışma Mantığı

Bir yıldırım oluştuğunda paratoner, elektrik yükünün yapı üzerinden rastgele yollar izlemesi yerine kontrollü bir iletken yol üzerinden toprağa aktarılmasını sağlar.

Süreç şu şekilde düşünülebilir:

1. Yıldırım paratoner tarafından alınır.
2. Elektrik yükü bakır iletken üzerinden aşağı taşınır.
3. Yük toprağa aktarılır.
4. Elektrik yükü toprakta yayılır.

Bu işlem binanın yıldırımın olası zararlarından korunmasına yardımcı olur.

Topraklamanın Günlük Hayattaki Kullanım Alanları

MEB kitabında topraklamanın günlük yaşamda kullanıldığı farklı örnekler verilir:

Petrol Tankerleri

Petrol taşıyan tankerlerin arkasına zincir bağlanır. Bu uygulama, tanker üzerinde birikebilecek elektrik yüklerinin toprağa aktarılmasına yardımcı olur.

Ameliyathaneler

Ameliyathanelerde zeminin iletken bir maddeyle kaplanması, istenmeyen elektrik yüklerinin güvenli biçimde uzaklaştırılmasına yönelik bir uygulamadır.

LPG İstasyonları

LPG istasyonlarında topraklama yapılması elektriksel güvenlik açısından önemlidir.

Özel Bileklikler

Elektrikle ilgilenen kişilerin bileklerine özel bileklik takılması da topraklama uygulamalarına örnek olarak verilir. Amaç, vücutta birikebilecek elektrik yüklerinin güvenli biçimde uzaklaştırılmasıdır.

Fazla Elektrik Yüklerinin Toprağa Aktarılması

Kontrol noktasında topraklama, bir cisimde biriken fazla elektrik yükünün güvenli biçimde toprağa aktarılması olarak özetlenir.

Genellikle negatif yükler iletken bir tel üzerinden toprağa yönlendirilir ve böylece elektriksel denge sağlanır.

Elektrik Akımının İnsan Vücudu Üzerindeki Etkileri

MEB kitabındaki tabloda farklı akım değerleri için insan vücudunda oluşabilecek etkiler verilir.

Önemli eşikler:

• 1 mA'nin altında: hissedilmeyebilir.
• 1 mA ve üzeri: hafif karıncalanma hissedilebilir.
• 2 mA ve üzeri: çok hafif şok yaşanabilir.
• 5 mA ve üzeri: küçük bir şok yaşanabilir.
• 10 mA ve üzeri: şoku bırakmak zorlaşabilir.
• 20 mA ve üzeri: kas kasılması görülebilir.
• 30 mA ve üzeri: nefes almada zorluk yaşanabilir.
• 60 mA ve üzeri: solunum kasları felç olabilir ve ağrı hissedilebilir.
• 90 mA ve üzeri: birinci derece yanık oluşabilir, kalp atışı durabilir.
• 100 mA ve üzeri: ikinci derece yanık oluşabilir; hayatta kalma olasılığı yaklaşık %50 olarak verilir.
• 200 mA ve üzeri: üçüncü derece yanık ve yaklaşık %30 hayatta kalma olasılığı.
• 300 mA ve üzeri: üçüncü derece yanık ve yaklaşık %10 hayatta kalma olasılığı.
• 1000 mA ve üzeri: dördüncü derece yanık ve yaklaşık %5 hayatta kalma olasılığı.
• 10.000 mA ve üzeri: dördüncü derece yanık ve yaklaşık %1 hayatta kalma olasılığı.

Bu tablo, kaçak akımın canlı üzerinden geçmesinin ciddi sonuçlar oluşturabileceğini gösterir.

Topraklı Priz ile Paratonerin Ortak ve Farklı Yönleri

Topraklı priz ve paratoner farklı tehlikelere karşı kullanılır ancak temel çalışma düşünceleri benzerdir.

Topraklı priz:

• elektrikli cihazlardaki kaçak akım riskine karşı kullanılır,
• kaçak akımı düşük dirençli toprak hattına yönlendirir.

Paratoner:

• yıldırımın zararlarına karşı kullanılır,
• yıldırımın oluşturduğu elektrik yükünü iletken bir yol üzerinden toprağa aktarır.

Ortak nokta, istenmeyen elektrik yükünün canlılar ve yapılar için daha güvenli bir yol üzerinden toprağa aktarılmasıdır.

Topraklama Sisteminin Bina Güvenliğindeki Yeri

Bir evin elektrik güvenliği için topraklama çubuğu, topraklama teli, elektrik sigorta paneli ve topraklı prizler birlikte kullanılabilir. Yıldırım riskine karşı ayrıca paratoner sistemi bulunabilir.

Bu elemanların her biri farklı bir güvenlik işlevi üstlenir. Topraklama sistemi, elektrik kaçağı veya fazla yük oluştuğunda yükün güvenli biçimde uzaklaştırılmasına yardımcı olur.

Sık Karıştırılan Noktalar

• Topraklama elektrik akımını yok etmez; akım için güvenli bir yol oluşturur.
• Topraklama hattının direnci düşük olmalıdır.
• Topraklama kaçak akımı insan vücuduna değil toprağa yönlendirmeyi amaçlar.
• Topraklı priz, topraklama çubuğuna iletken üzerinden bağlanır.
• Paratoner de bir tür topraklama sistemidir.
• Paratoner yıldırımın yükünü bina içinde tutmaz; toprağa aktarır.
• Topraklı priz ve paratoner aynı tehlikeye karşı kullanılmaz.
• 220 V ve 1000 Ω için akım 220 mA'dir.
• Güvenli kabul edilen yaklaşık akım sınırı 30 mA'dir.
• İnsan vücudunun direnci geniş bir aralıkta değişebilir.
• Tanker zinciri, iletken ameliyathane zemini, LPG istasyonu topraklaması ve özel bileklik günlük yaşam örnekleridir.
• Topraklamanın temel amacı istenmeyen yükü güvenli biçimde toprağa aktarmaktır.

Soru Çözerken Kullanılabilecek Yaklaşım

1. Sorunun topraklı priz, kaçak akım, paratoner veya günlük yaşam uygulamasından hangisiyle ilgili olduğunu belirle.
2. Kaçak akım sorularında akımın izleyeceği yolu incele.
3. İnsan üzerinden geçen akım hesaplanacaksa I = V/R bağıntısını kullan.
4. Amper cinsinden bulunan sonucu gerektiğinde miliampere çevir.
5. Hesaplanan akımı yaklaşık 30 mA güvenli sınırıyla karşılaştır.
6. Topraklanmış cihazda düşük dirençli toprak hattının kaçak akımı canlıdan uzaklaştırdığını unutma.
7. Paratoner sorularında sivri yapı, bakır iletken ve toprağa aktarım ilişkisini birlikte düşün.
8. Günlük yaşam örneklerinde ortak amacı ara: fazla elektrik yükünün güvenli biçimde toprağa aktarılması.
9. Akım tablosu sorularında verilen akım değerinin karşılık geldiği risk düzeyini dikkatle oku.
10. Topraklı priz ve paratonerin farklı tehlikeleri hedeflediğini ancak aynı topraklama mantığını kullandığını hatırla.

Konu Özeti

Topraklama, elektrikli cihazlarda veya diğer sistemlerde ortaya çıkabilecek fazla ya da kaçak elektrik yüklerinin iletken bir yol üzerinden güvenli biçimde toprağa aktarılmasıdır. Topraklı prizler, topraklama teli ve topraklama çubuğu aracılığıyla cihazlardaki kaçak akım için düşük dirençli bir yol oluşturur. Böylece kaçak akımın canlı üzerinden geçme riski azaltılır. Paratoner de yıldırımın oluşturduğu elektrik yükünü bakır iletken aracılığıyla toprağa aktaran bir topraklama sistemidir. Petrol tankerlerindeki zincir, ameliyathanelerdeki iletken zemin, LPG istasyonları ve özel bileklikler topraklamanın günlük yaşam örnekleridir. Topraklama elektrik güvenliğinin temel unsurlarından biridir.

Konuyu Bitirdiğinde Bunları Yapabiliyor Olmalısın

• Topraklamayı tanımlayabilmelisin.
• Topraklı prizin çalışma mantığını açıklayabilmelisin.
• Kaçak akımın neden toprak hattına yönlendirildiğini açıklayabilmelisin.
• Ohm Yasası ile vücuttan geçebilecek akımı hesaplayabilmelisin.
• Yaklaşık 30 mA güvenli sınırını yorumlayabilmelisin.
• Paratonerin çalışma sistemini açıklayabilmelisin.
• Topraklı priz ile paratonerin ortak ve farklı yönlerini söyleyebilmelisin.
• Topraklamanın günlük yaşam kullanım alanlarına örnek verebilmelisin.
• Akım değerleri ile insan vücudundaki risk düzeyleri arasındaki ilişkiyi yorumlayabilmelisin.
• Topraklamanın güvenli elektrik kullanımındaki önemini açıklayabilmelisin.