ELEKTRİK AKIMI
Potansiyelleri farklı olan iki iletken cisim birbirlerine
dokundurulduğunda potansiyelleri eşit oluncaya kadar birinden diğerine elektrik
yükü akışı olur. Potansiyeller eşitlendiğinde yani potansiyel farkı sıfır olduğunda
bu akış durur. Akışkanların basınç farkından dolayı akmasını ve basınç farkı ortadan
kalkınca akmanın durmasını buna benzetebiliriz.
Buna göre, bir devrede yük akışı olabilmesi için, üreteç
ve pil gibi aygıtlara ihtiyaç vardır.
Şekilde, pil, anahtar ve lamba ile oluşturulan
devrede, anahtarın kapatılmasıyla lambanın yandığı gözlenir. Bu durumda lamba
üzerinden akım geçtiği anlaşılır. |
|
Bir iletken içinde elektronların sürekli olarak
akışına elektrik akımı denir.
Akım Şiddeti
Bir iletkenin kesitinden bir saniyede geçen
elektron miktarına akım şiddeti denir. i harfi ile gösterilir. Akım şiddeti ampermetre
denilen aletle ölçülür. Ampermetre devreye seri bağlanır. Bağlandığı yerin direncini
etkilememesi için ampermetrenin iç direnci çok çok küçüktür. Pratikte sıfır kabul
edilir. Akım şiddeti birimi amperdir. A harfi ile gösterilir.
1 amperin binde birine miliamper denir.
Bir iletkenin kesitinden t sürede geçen yük
miktarı q ise, i akım şiddeti, i = q/t bağıntısı ile hesaplanır. Bağıntıya göre,
Üretecin veya pilin + ucu uzun, – ucu kısa
çizgi ile gösterilir. Elektronlar üretecin (–) kutbundan (+) kutbuna doğru hareket
ederler. Fakat akımın yönü, elektronların hareket yönünün tersine yani (+) kutuptan
(–) kutba doğru olduğu kabul edilmiştir. Bu bir kabullenmedir. Önemli bir sebebi
yoktur. |
|
Bir İletkenin Direnci
Elektronlar bir iletken içinde hareket ederken
atom ve moleküllerle etkileşir ve enerji kaybederler. İyi iletken olmayan maddeler
içinde ise hareket edemez ve akım oluşturamazlar, yani engellerle karşılaşırlar.
Maddeler üzerinden geçen akıma karşı bir tepki yani direnme gösterirler. Bu direnmeye
direnç denir. Direnç şekildeki gibi gösterilir ve R ile sembolize edilir.
Direnç birimi ohm olup kısaca W ile gösterilir.
Yalıtkan maddelerin direnci çok büyük olduğundan
hiç akım geçirmezler. Elektrik akımını en iyi iletenler saf metallerdir.
Uzunluğu l, kesit alanı S olan bir iletkenin
direnci,
bağıntısı ile hesaplanır. Burada r, iletkenin
öz direncidir. Bu bağıntıya göre, direnç telin uzunluğu ve özdirenci ile doğru,
kesit alanı ile ters orantılıdır.
Kısa Devre
Akımın dirençsiz yolu tercih etmesine kısa
devre denir.
Şekilde yanmakta olan lambanın iki ucu
iletken bir telle birleştirilir yani K anahtarı kapatılırsa, akım dirençsiz
yoldan gider. Dolayısıyla lambanın üzerinden giden i akımı artık lamba üzerinden
gitmez ve lamba söner. Lamba yerinde bir R direnci olması halinde de aynı durum
geçerlidir.
|
r
|
Değişken Direnç (Reosta)
Bir iletkenin direncini değiştirmek için kullanılan
alete reosta denir. Reostaya ayarlı dirençte denilir. Kısa devre prensibi geçerlidir.
Şekilde okun ucuna kadar iki yol vardır. Biri dirençli diğeri dirençsiz yoldur.
Akım dirençsiz yolu tercih ettiğinden, devrede yalnız okun ucundan 1 yönünde
kalan direnç var demektir. Dolayısıyla ok 1 yönünde hareket ettirilirse, direnç
azalır, 2 yönünde hareket ettirilirse direnç artar.
|
|
Potansiyel Farkı (Gerilim)
Potansiyel iş yapabilme yeteneği olarak ifade
edilebilir. Potansiyel enerji, depolanmış ve kullanıma hazır enerji demektir. Pil
ve üreteçlerde de böyle bir enerji vardır. Potansiyel farkı denildiğinde iki noktanın
potansiyellerinin farkı demektir. Üreteçlerin (+) ve (–) kutuplarının potansiyelleri
farklıdır. Dolayısıyla üretecin iki ucu arasında bir potansiyel farkı (gerilim)
vardır. Bu potansiyel farkına gerilim de denir.
Bir devrenin iki noktası arasında sabit
bir potansiyel farkı var ise, bu iki nokta arasında düzenli bir akım oluşur.
Evlerde 220 voltluk sabit bir potansiyel farkı kullanıldığı için ampüllerin
parlaklığı zamanla değişmez.
Potansiyel farkının birimi volttur. V harfi ile gösterilir.
Voltmetre denilen aletle ölçülür. Voltmetre devreye paralel bağlanır. Voltmetrenin
üzerinden akım geçmemesi için iç direnci çok çok büyük seçilir ve pratikte sonsuz
kabul edilir.
|
|
OHM KANUNU
Bir iletkenin uçları arasındaki potansiyel
farkının, iletkenden geçen akım şiddetine oranı sabittir. Bu sabit değer iletkenin
direncine eşittir. Buna göre,
|
|
Direnç R, potansiyel farkı V, akım şiddeti
i olduğuna göre, kısaca
V= i.R
olarak yazılır.
Ohm kanunu, potansiyel farkı, akım ve direnç
üçlüsü arasındaki ilişkiyi belirtir.
Potansiyel farkı akım şiddeti grafiğinin
eğimi, iletkenin direncini verir.
|
|
DİRENÇLERİN BAĞLANMASI
Seri Bağlama ve Özellikleri
Dirençlerin uç uca bağlanmasıyla elde edilen
bağlanma şekline seri bağlama denir.
1. Üreteçten çekilen akım kollara ayrılmaz
ve bütün dirençlerin üzerinden eşit şiddette akım geçer.
iT = i1
= i2 = i3
|
|
2. Herbir direncin uçları arasın-daki potansiyel
farkının toplamı, üretecin uçları arasındaki potansiyel farkına eşittir.
V = V1 +
V2 + V3 + ...
3. Dirençlerin toplamı toplam dirence eşittir.
Reş = R1
+ R2 + R3 + ...
|
|
Paralel Bağlama ve Özellikleri
Birer uçları bir noktada, diğeruçları da
başka bir noktada olacak şekilde yapılan bağlama şekline paralel bağlama denir.
1. Paralel bağlamada üreteçten çekilen
toplam akım K noktasında kollara ayrılır, sonra tekrar L noktasında birleşir
ve üretece gelir.
iT = i1
+ i2 + i3 olur.
|
|
2. Dirençlerin hepsi K ve L noktalarına bağlı
olduğu için, K – L noktaları arasındaki potansiyel farkı ne ise, bütün dirençlerin
uçları arasındaki de o kadardır. Ayrıca üreteç K ve L noktalarına paralel bağlı
olduğundan,
V = V1 = V2 = V3
dür.
3. Devrenin eşdeğer direncinin tersi, dirençlerin
terslerinin toplamına eşittir.
* Paralel bağlı dirençlerin
eşdeğeri, en küçük direnç değerinden daha küçüktür.
* Paralel bağlı R1
ve R2dirençlerinin eşdeğeri,
bağıntısı ile de
bulunabilir.
|
|
* Herbirinin değeri R olan
n tane özdeş direnç paralel bağlanırsa, eşdeğer direnç,
ELEKTROMOTOR KUVVETİ
Daha önce pil, akü ve üreteçlerin içinde kullanılmaya
hazır bir enerji olduğunu belirtmiştik. İçerisinde mekanik, kimyasal veya başka
çeşit enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren düzeneklere elektromotor kaynakları
(emk) denir.
Örneğin pil ve akümülatörler kimyasal enerjiyi
elektrik enerjisine dönüştürürler. Üretecin, bir q yükünü devrede dolaştırmak için
harcadığı enerji, o üretecin elektromotor kuvveti (emk) olarak tanımlanır. e ile
gösterilir.
Her üretecin bir iç direnci vardır. Bu
iç direnç ihmal edilmemiş ise devreye seri bağlı direnç gibi hesaba dahil edilir. |
|
Örneğin iç direnci r olan bir üretece R
direnci bağlanırsa dirençten geçen akım şiddeti ohm kanunundan bulunur.
e = i (R + r)
e = i . R +
i . r olur.
|
|
Burada i . R direncin uçları arasındaki potansiyel
farkı, i . r ise iç direncin uçları arasındaki potansiyel farkıdır. Ayrıca üretecin
uçları arasındaki V potansiyel farkı
V = i . R dir. Eğer üretecin iç direnci ihmal edilmiş ise, üretecin elektromotor
kuvveti (e), üretecin uçları
arasındaki potansiyel farkına eşittir.
(e
= V). İç direnç ihmal edilmemiş ise e
> V dir.
Üreteçler bir devrede akım sağlayan kaynaklardır.
Bir iletken üretece bağlanmaz ise, iki ucu arasında potansiyel farkı oluşmaz ve
üzerinden akım geçmez.
Üreteçlerin Bağlanması
1. Seri Bağlı Üreteçler
Bir üretecin (+) kutbunu diğer üretecin
(–) kutbuna bağlanmasıyla elde edilen bağlama şekline seri bağlama denir. |
|
-
Seri bağlı üreteçlerin her birinden eşit
şiddette akım çekilir. Dolayısıyla üretecin tükenme süresinden bir kazanç yoktur.
-
Üreteçlerin toplam elektromotor kuvveti,
her birinin elektromotor kuvvetlerinin toplamına eşittir.
-
eT
= e1 +
e2 +
e3 dür.
-
Üreteçler seri bağlı olduğundan iç dirençlerinin
toplamı,
rT = r1 + r2 + r3 olur.
2. Ters Bağlı Üreteçler
Bir üretecin (–) kutbunu diğer üretecin (–)
kutbuna ya da (+) kutupların birbirine bağlanmasıyla elde edilen bağlama şekline
ters bağlama denir. Ters bağlamada emk lar birbirini yok edici yönde etki yapar.
Eğer ters bağlı iki üreteç özdeş ise toplam emk sıfır olur.
Büyük emk değeri küçük emk değerinden çıkarılır.
Üreteçler ters bağlı olsa da iç dirençler seri
bağlıdır. Dolayısıyla toplam iç direnç
rT = r1 + r2
olur.
Şekildeki gibi, ikiden fazla üreteç var
ise, önce seri bağlı olanların emk ları toplanır. Sonra diğer emk ile aradaki
fark alınır. |
|
Örneğin,
e1 +
e2 >
e3 ise, toplam emk,
eT =
e1 + e2
– e3 olur.
3. Paralel Bağlı Üreteçler
Üreteçlerin (+) kutbu bir noktada (–) kutbu
da başka bir noktada olacak şekilde birleştirilerek oluşturulan bağlamaya, paralel
bağlama denir.
Paralel bağlı üreteçler özdeş seçilir.
Özdeş olmaması durumunda devre analizi için yeni kurallar gereklidir.
|
|
-
Paralel bağlı üreteçlerin devreye verdikleri
akımlar eşit olur.
-
Toplam emk üreteçlerden birinin emk sına
eşittir.
eT
= e dir.
İç direnci önemsiz paralel bağlı üreteç sayısının
artması devreden geçen akım şiddetini etkilemez. Fakat üreteç sayısı arttıkça
her bir üreteçten geçen akım azalır ve üreteçlerin tükenme süreleri artar.
-
Paralel bağlamanın özelliği gereğince, toplam
iç direnç,
Üreteçlerin Tükenme Süresi
Bir üretecin tükenme süresi, yapılış boyutlarına,
yapısını oluşturan maddenin cinsine ve üreteçten birim zamanda çekilen akıma bağlıdır.
Bir üretecin tükenme süresi, üreteçten çekilen
akımla ters orantılıdır. Akım ne kadar çok çekilirse üreteç o kadar çabuk tükenir.
Buna göre, devreye eşit şiddette akım veren
seri bağlı özdeş üreteç ya da piller paralel bağlı olanlara göre daha çabuk tükenir.
ELEKTRİKSEL ENERJİ
Uçları arasındaki potansiyel farkı V olan
üretece bir R direnci bağlandığında i akımı geçiyor.
Akım geçerken çok hızlı hareket eden elektronlar
iletkenin atom ve moleküllerine çarparak kazandıkları kinetik enerjilerin bir
kısmını bu parçacıklara aktarırlar. Bu enerji ısı enerjisi alarak açığa çıkar.
İletkenden t sürede akım geçtiğinde ısıya dönüşen elektriksel enerji,
|
|
E=V.i.t
bağıntısından bulunur. V = i . R değeri yerine
yazılırsa,
E = i2 . R . t olarakta kullanılabilir.
V; volt, i : amper, t : saniye cinsinden alınırsa,
elektriksel enerji Joule cinsinden bulunur.
Isıca yalıtılmış kapta bulunan sıvı içine
bir iletken daldırılıp üzerinden i akımı geçirilirse, iletkenin verdiği ısı
enerjisi sıvı tarafından alınır. |
|
Verilen ısı alınan ısıya eşittir.
Q verilen = Q alınan
c : sıvının öz ısısı
m : sıvının kütlesi
DT : sıcaklık değişimi
Bütün elektrikli su ısıtıcıları bu sisteme
göre çalışmaktadır.
Elektriksel Güç
Bir iletkenin birim zamanda yaydığı elektriksel
enerjiye o iletkenin gücü denir.
Buna göre, elektriksel güç,
P=i , V=i2.R
olur.
Ayrıca
değeri yerine yazılırsa
olarak ta ifade edilebilir.
LAMBALAR
Lambaların Yanıp Yanmaması
Bir lamba pil ya da üretece bağlandığında
üzerinden akım geçer ve lamba yanar.
Anahtar açıldığında ise lambadan akım geçmez ve lamba
yanmaz.
|
|
Lambanın iki ucu, direnci önemsiz bir telle
birleştirilirse, akım dirençsiz yolu takip eder ve lamba kısa devre olur. Lambanın
kısa devre olması demek üzerinden akım geçmemesi ve lambanın yanmaması demektir.Şekilde
K anahtarı kapatılırsa lamba söner. |
|
LAMBALARIN IŞIK ŞİDDETİ (PARLAKLIĞI)
Yanan bir lambanın ışık şiddeti ya da parlaklığı
lambanın gücü ile orantılıdır.
Direnci R, uçları arasındaki gerilimi V olan
lambadan i şiddetinde akım geçiyorsa, lambanın gücü,
Buna göre, lambadan geçen akım ya da lambanın
gerilimi azalırsa lambanın ışık şiddeti veya parlaklığı da azalır.
Özellikle lambalar paralel bağlı ise, lambaların
uçları arasındaki gerilimlerine bakılarak ışık şiddeti ya da parlaklık kıyaslaması
daha kolay yapılır.esi ve lambanın yanmaması demektir. Şekilde K anahtarı kapatılırsa
lamba söner.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder