ELEKTRİK DEVRELERİ
Elektrik yüklerinin üretecin bir kutbundan çıkarak diğer kutba gitmesi için oluşturulan düzeneğe elektrik devresi denir.
a) Bir Elektrik Devresinde Devre Elemanları
İletken teller , üreteç , lamba , direnç , reosta , anahtar ,ampermetre , voltmetre , elektrik tüketiciler , sigorta , transformatör , kondansatörler , diod , transistör , devre elemanlarından bazılarıdır.
Üreteç : Elektrik devresinde potansiyel farkı oluşturarak yük geçişini sağlayan elemanlardır.
şeklinde gösterilir.
Anahtar : İstenildiğinde akım geçişini sağlayan veya kesen elemanlardır.
şeklinde gösterilir.
Direnç : Elektrik devresinde akımın geçişine karşı koyan elemanlardır.
şeklinde gösterilir.
Reosta : Elektrik akımının şiddetini değiştirmek için kullanılır.
şeklinde gösterilir.
Elektrik Tüketiciler ( Almaç ) : Elektrik enerjisini değişik enerjilere dönüştürür.
Ampermetre : Akım şiddetini ölçer. Devreye seri bağlanır.
Şeklinde gösterilir.
Voltmetre : Potansiyel Farkını ölçer devreye paralel bağlanır.
Şeklinde gösterilir
b) Potansiyel Farkının ölçülmesi
iki nokta arasındaki potansiyel farkı ( gerilim ) voltmetre ile ölçülür. Potansiyel farkı V ile gösterilir. Birimi Volt tur.
NOT: Seri bir devrede bütün noktalardaki akım şiddetleri eşittir. Paralel devrede bütün kollardaki potansiyel farkları eşittir.
c ) Direnç ve Ölçülmesi
Elektrik devrelerinde akımın geçişini zorlaştıran etkiye direnç denir. Direnç R ile gösterilir. Birimi Ohm (W) dir. Direnç Ohmmetre ile de ölçülebilir.
Akım , Potansiyel Farkı ve Direnç Arasındaki Bağıntı ( OHM Kanunu )
Bir iletkenin potansiyel farkını akım şiddetine oranı sabittir. Bu sabit oran dirence eşittir. Potansiyel farkını akım şiddetine oranına OHM kanunu denir.
Potansiyel Farkı / Akım Şiddeti = Direnç V / İ = R
Örnek : Direnci 50 ohm olan bir iletkenin üzerinden 5 Amperlik akım geçerse potansiyel farkı ne olur.
Çözüm :
R = 50 i = 5 V =? V = R. i = 50. 5= 250 volt
Örnek : İki ucu arasındaki potansiyel farkı 220 Volt olan bir iletkenden 4 amperlik akım geçerse
a) Direnç ne kadar olur.
b) Güç ne kadar olur.
Çözüm :
a) R= V / i = 220 / 4 =55 W
b) P = V. i = 220. 4 = 880 Watt
Dirençlerin Renk Kodları
Dirençlerin üzerinde renk bantları bulunur. Direnç üzerindeki renkler yada bantlar direncin değerini gösterir. Soldan sağa doğru birinci renk sayının birinci rakamını ikinci renk ikinci rakamı üçüncü renk çarpan yada üslü sayıyı veriri. Dördüncü renk ise tolerans yada hata yüzdesini verir.
Renkler
|
1.Bant
(1.Rakam)
|
2.Bant
(2.Rakam)
|
3.Bant
(Çarpan değeri)
|
4.bant
(Hata Yüzdesi Tolerans )
|
|
|
Siyah
|
0
|
0
|
10o
|
|
|
|
Kahverengi
|
1
|
1
|
101
|
|
|
|
Kırmızı
|
2
|
2
|
102
|
|
|
|
Turuncu
|
3
|
3
|
103
|
|
|
|
Sarı
|
4
|
4
|
104
|
|
|
|
Yeşil
|
5
|
5
|
105
|
|
|
|
Mavi
|
6
|
6
|
106
|
|
|
|
Mor
|
7
|
7
|
107
|
|
|
|
Gri
|
8
|
8
|
108
|
|
|
|
Beyaz
|
9
|
9
|
109
|
|
|
|
Altın
|
-
|
-
|
-
|
± % 5
|
|
|
Gümüş
|
-
|
-
|
-
|
± % 10
|
Tabloda bazı renklerin kodları görülmektedir.
Örnek : Bir direncin üzerindeki bantlar soldan sağa doğru sırasıyla mavi , sarı , kırmızı ve Gümüş renklerinden oluşmaktadır. Buna göre direncin değeri ne kadardır.
Çözüm :
R = 64. 102 ± %10 W = 6400 ± 640
R = ( 5760 ile 7040 ) ohm arasında değişebilir.
İletkenin Direncinin Bağlı Olduğu Faktörler ve Öz Direnç
1- Bir iletkenin direnci boyu( uzunluğu ) ile doğru orantılıdır. R µ L
2- İletkenin direnci kesiti (Alanı ) ile ters orantılıdır. R µ 1 / A
3- İletkenin direnci yapıldığı maddeye göre değişir.
Öz direnç ( r ) : Bir iletkenin birim uzunluk ve birim kesitinin direncine öz direnç denir.
Direnç = Özdirenç . Uzunluk R = r. L
Alan A
ÖRNEKLER
Örnek1 : Uzunluğu 200 metre olan bakırdan yapılmış bir iletkenin kesiti 3,4.10-10m2 ise direnci ne kadardır. ( rbakır = 1,7.10-8 ohm.m )
Çözüm :
L = 200m A= 3,4.10-10 m2 rbakır = 1,7.10-8 ohm.m R = ?
R = r. L = 1,7.10-8 . 200 = 104 ohm
A 3,4.10-10
Örnek2 : 500 metre uzunluğunda 1 milimetre yarıçapında demirden yapılmış bir iletkenin direnci ne kadardır. ( p = 3 rDemir = 9,7.10-8 ohm.m )
Çözüm :
L=500 m r=1mm =0,001 m rDemir = 9,7.10-8 ohm.m p = 3 r = ?
A = p . r2 = 3. (0,001 )2 = 3. 0,000001 = 3. 10-6
R = r. L = 9,7.10-8 . 500 = 16,1.10-6 . 106 = 16,1 Ohm
A 3. 10-6
Örnek3 : Aynı maddeden yapılmış bir iletkenin uzunluğu 8 katına alanı 2 katına çıkarılırsa direnci ilk direncinin kaç katına çıkar.
Çözüm :
L2 = 8L1 A2 = 2A1 R2 = ? R1 r2 = r1 =r
R1 = r1. L1 = r. L1
A1 A1
R2 = r2. L2 = r. 8L1 = 4. r. L1 = 4 .R1 R2 = 4 .R1
A1 A1 A1
Örnek4 : 0,5 metre uzunluğunda 0,01 m yarıçapındaki bir iletken telden 3 amperlik akım geçiyor. İletken telin uçları arasındaki potansiyel farkı 300 Volt olduğuna göre telin öz direnci ne kadardır. ( p = 3 )
Çözüm :
R = V / i = 300 / 3 =100 Ohm
A = p . r2 = 3. ( 0,01)2 = 3. 0,0001 = 3. 10-4 m2
r = R . A = 100. 3. 10-4 = 6.10-2 ohm. m
L 0,5
Örnek5 : Aynı maddeden yapılmış bir iletkenin uzunluğu 12 katına yarıçapı 2 katına çıkarılırsa direnci ilk direncinin kaç katına çıkar.
Çözüm :
r1 = r2 =r r1 = r r2 =2r L2 = 12 L1 R2 = ? R1
A1 = p . r2 A2 = p . (2 r)2 = 4p . r2
R1 = r1 . L1 = r . L1
A1 p . r2
R2 = r2 . L2 = r . 12L1 = 3. r. L1 = 3.R1 R2 = 3. R1
A2 4.p . r2 p . r2
Örnek6 : Direnci 70 ohm olan bir iletkenden 5 dakikada 1800 C yük geçerse potansiyel arkı ne kadar olur.
Çözüm : 5 dakika = 300 saniye
İ = q / t = 1800 / 300 = 6 A
V = R. İ = 70. 6 = 420 Volt
Elektrik Devrelerinde Akım
1-Seri Devrede Akım
Devre elemanlarının aynı sırada ard arda bağlanarak oluşturulan devreye seri devre adı verilir. Seri bir devrede tüm noktalardan geçen akım şiddetleri birbirine eşittir. Potansiyel farkları değişebilir.
i = i1 = i2 =i3
V= V1 + V2 + V3
Seri bir devrede eşdeğer veya toplam direnç şu şekilde bulunur.
RT = R1 + R2 + R3
2- Paralel Devrede Akım
Paralel bir devrede bütün kollardaki potansiyel farkları birbirine eşittir. Akım şiddetleri değişebilir.
i = i1 + i2 + i3
V = V1 = V2 = V3
Paralel devrede eşdeğer direnç veya toplam direnç şu yolla bulunur.
1 = 1 + 1 + 1
Reş R1 R2 R3
3- Ana Kol ve Paralel Kollardan Geçen Akım
Ana koldan geçen akım paralel kollardan geçen akımların toplamına eşittir.
Dirençlerin Bağlanması
Dirençler seri , paralel ve karışık diye üç şekilde bağlanır.
1- Seri Bağlamada Toplam ( Eşdeğer )Direnç
Seri bağlı dirençlerin toplamı şöyle bulunur.
R = R1 + R2 + R3
Örnek : Şekildeki devrede eşdeğer direnç kaç Ohm dur.
Çözüm :
RT = R1 + R2 + R3 = 5 + 10 +15 = 30 Ohm
2- Paralel Bağlamada Toplam ( Eşdeğer ) Direnç
Paralel bağlamda eşdeğer veya toplam direnç şöyle bulunur.
1 = 1 + 1
Reş R1 R2
Örnek : Şekildeki devrede eşdeğer direnç kaç Ohm dur.
Çözüm : 1 = 1 + 1 = 1 = 1 + 1 = 3 + 1 = 4 /60
Reş R1 R2 Reş 20/3 60 60
1 / Reş = 4 / 60 ise Reş = 60/ 4 Reş = 15
3- Karışık Bağlamada toplam Direnç
Bir devrede dirençlerin hem seri hem de paralel olarak bağlanmasıdır.
ÖRNEKLER
Örnek1 : Devrenin toplam direncini bulun.
özüm : : 1 = 1 + 1 1 = 1 + 1 = 3 + 1 = 4 /60
RT1 R1 R2 RT1 20/3 60 60
1 / RT1 = 4 / 60 ise RT1 = 60/ 4 RT1 = 15 W
RT = RT1 + R3 = 15 + 50 = 65 W
Örnek2 : Şekildeki devrenin toplam direncini bulun.
özüm :
RT1 = R1 + R2 = 6 + 14 = 20 W
RT2 = R3 + R4 = 40 + 20 = 60 W
Devre şu hale gelmiş oldu bunu yeniden çizersek
1 = 1 + 1 = 1 + 1 = 4
RT RT1 RT2 20/3 60 60
RT = 60 / 4 = 15 W
Örnek3 : Şekildeki devrenin toplam yada eşdeğer direncini bulun ?
Çözüm :
1 = 1 + 1 = 1 + 1 = 5 / 40 RT1 = 40 / 5 = 8 W
RT1 R1 R2 10/4 40
1 = 1 + 1 = 1 + 1 = 4 / 24 RT2 = 24 / 4 = 6 W
RT2 R3 R4 8/3 24
RT =RT1 + RT2 = 8 + 6 = 14 W
Örnek4 :
kildeki devrede
a) RT = ?
b) i = ?
c) i1 = ?
d) i2 = ?
Çözüm :
a) 1 = 1 + 1 = 1 + 1 = 3 + 1 = 4 /60
RT R1 R2 20/3 60 60
1 / RT = 4 / 60 ise RT = 60/ 4 RT = 15 W
b) i = V / RT = 300 / 15 = 20 Amper
c) i1 = V / R1 = 300 / 20 = 15 Amper
d) i2 = V / R2 = 300 / 60 = 5 Amper
Örnek5 : Şekildeki devrede
a) RT = ?
b) i = ?
c) V1 = ?
d) V2 = ?
e) i1 = ?
f) i2 = ?
Çözüm :
a) 1 = 1 + 1 1 = 1 + 1 = 3 + 1 = 4 / 60
RT1 R2 R3 RT1 20/3 60 60
1 / RT1 = 4 / 60 ise RT1 = 60/ 4 RT1 = 15 W
RT = RT1 + R1 = 15 + 5 = 20 W
b ) i = V / RT = 400 / 20 = 20 Amper
c) V1 = R1 . i = 5 . 20 = 100 Volt
d) V2 = RT1 . i = 15. 20 = 300 Volt veya V = V1 + V2 den V2 = V- V1 =400 – 100 = 300 Volt
e) i1 = V2 / R2 = 300 / 20 = 15 Amper
f) i2 = V2 / R3 = 300 / 60 = 5 Amper
Örnek6 : Şekildeki devrede R3 direnci üzerinden 4 Amperlik akım geçtiğine göre R1 direncinin iki ucu arasındaki potansiyel farkı ne kadardır.
Çözüm :
RT1 = R2 + R3 = 15 + 10 = 25 W
V2 = RT1. i1 = 25.4 =100 Volt
paralel kollarda potansiyel farkları eşit olduğundan V3 = V2 = 100 Volt dir.
i2 = V2 / R4 = 100 / 20 = 5 A
i = i1 + i2 =4 + 5 = 9A
V1 = R1. i = 5. 9 = 45 Volt olur.
İletkenin Direncinin Sıcaklıkla Değişmesi
Bakır, alüminyum gibi bazı maddelerin sıcaklık arışıyla direnci artar. Karbon , porselen gibi bazı maddelerin sıcaklık artışıyla direnci azalır. Konstantan , manganin gibi alaşımların sıcaklıkla direnci değişmez.
R = R0. ( 1 + α . t )
R = toC deki direnç Ro = 0oC deki direnç α = direncin sıcaklık katsayısı t = sıcaklık
Örnek : 0oC deki direnci 100 W olan alüminyum telin 50oC deki direnci kaç W olur. (α = 4. 10-3 )
Çözüm :
R = R0. ( 1 + α . t ) = 100. ( 1 + 4. 10-3. 50 ) = 120 W
Elektrik Devrelerinin Emniyeti
Elektriği kullanırken gerekli şartlar sağlanmazsa insanlar ve araçlar zarar görebilir. Yangınlar çıkabilir. İnsanların yaralanmasına veya ölümüne yol açabilir. elektrikli aletlerin bozulmaması için üzerinde belirtilen akım ve gerilim değerine göre kullanılmalıdır.
Elektrik Sigortası
Akımın istenilen sınırın üstüne çıkmasını önlemek için kullanılan araçlara sigorta denir. Sigorta seri olarak bağlanır. Sigortalar eriyen ve otomatik olmak üzere iki çeşittir.
Kısa Devre : Bir elektrik devresinden geçen akım devre elemanlarını dolaşmak yerine kısa yoldan geçmesine kısa devre denir.
