Elektrik Akımı - Direnç

(1)

Ders 22.

(2)

Elektrik Akımı - Direnç

Bir iletkenin dik kesitinden birim zamanda geçen yük miktarına akım şiddeti denir. Akım şiddeti I yük q, zaman t ile gösterilir- se yukarıdaki tanıma göre I = q

t sonucuna ulaşılır.

Yük miktarı Zaman Akım şiddeti

q t I

Coulomb (kulan) Saniye Amper

• Akım skaler ve temel bir büyüklüktür.

Not: Elektrik akımının yönü negatif yüklerin hareket yönüyle zıt yönde kabul edilir.

(3)

Katı iletken maddelerde akım; düzenli bir şekilde hareket eden elektronlarla gerçekleşirken sıvı çözeltilerde pozitif, negatif

iyonların hareketiyle oluşur.

+

–

– – –

–

İletken tel içerisinde elektronların hareket

yönü

Sıvılarda (+) ve (–) iyonların

hareketi + –

(4)

Gazlar ise uygun koşullar oluşturulduğunda elektrik akımını iletebilir. (Yüksek sıcaklık, düşük basınç)

Plazmalarını içerisinde bol miktarda pozitif iyon ve serbest elektron bulunduğu için elektrik akımını iletir.

(5)

Soru

İçerisinde iyon çözeltisi bulunan şekildeki tüpün kesintisinden 5 saniyede 1 yönünde 12 coulombluk negatif iyon geçmektedir.

+ –

1 2

Buna göre S kesitinden geçen yüklerin oluşturduğu akımının şiddetini ve yönünü bulunuz?

(6)

Not: Akım Zaman Grafiği

Akım

Zaman t

0 i

Akım - zaman grafiğinde grafiğin zaman ekseni ile arasında kalan alan yük miktarını verir.

(7)

Direnç

Bir iletkenin üzerinden geçen akıma karşı gösterdiği zorluğa direnç denir. Bu sayede elektrik enerjisi ısı enerjisine dönüşür.

Katı bir iletkenin direnci yapılan deneyler sonucunda;

• Telin uzunluğuna (

√

⁾

• İletkenin kesitine (A)

• Yapıldığı maddenin türüne bağlı olduğu anlaşılmıştır.

Bu durumda iletkenin direnci (R) R = g.

√

A bağıntısıyla bulunur.

(8)

Direnç Uzunluk Kesit alanı Özdirenç

R

√

^A ^g

Ω m m² Ω . m

Not: Öz direnç maddeler için ayırt edici bir özelliktir.

(9)

Soru

2A A

K L

√ 3√

Aynı maddeden yapılmış K, L tellerinin uzunlukları ve kalınlıkları şekildeki gibidir. Buna göre dirençleri oranı R = R^K

R_L kaçtır?

(10)

a) Voltmetre

Elektrik devresinde iki nokta arasındaki potansiyel farkı ölçme- ye yarayan devre elemanına denir.

• Devre elemanına paralel bağlanır.

• İdeal bir voltmetrenin direnci çok büyüktür. Sesi bağlandığın- da devre elemanı çalışmaz.

V

R V R

Paralel bağlı

voltmetre Seri bağlı voltmetre

(11)

b) Ampermetre

Elektrik devresinde bir iletken üzerinden geçen akımı ölçmeye yarayan devre elemanına denir.

• Devre elemanına seri bağlanır.

• İdeal bir ampermetre için direnci ihmal edilir. Paralel bağlan- dığında devre elemanı çalışmaz. Bu duruma kısa devre denir.

R R

Paralel bağlı

ampermetre Seri bağlı ampermetre A

A

(12)

Soru

Şekildeki elektrik devresi voltmetre, ampetmetre ve lambalar- dan oluşmuştur.

V

A A

I + –

X Y

T Z

Buna göre, hangi lambalar ışık vermektedir?

(13)

Ohm Yasası

Bir iletkenin uçları arasında oluşan potansiyel farkının bu ilet- kenden geçen akım şiddetine oranı sabittir. Bu oran iletkenin direncine eşittir. Buna Ohm Yasası denir.

V

+ – I

R

Ohm yasasına göre R = V I

SI’da V: Volt (V)

I: Amper (A)

R: ohm dur.

(14)

V(Volt)

å

V(Volt)

I(Amper)

V

O ^I

Grafiğin eğimi direnci verir.

(15)

Soru

Bir iletkenin iki ucu arasında ölçülen potansiyel fark 40 volt- tur.

V

+ – I = 4A

R

Devreden geçen akım 4A ise R direnci kaç Ω dur?

(16)

Direnç Bağlaması

1) Seri Bağlama

Elektrik devresinde dirençlerin uç uca eklen-

mesiyle oluşan bağlama şekline denir. Birden fazla direnç seri olarak bağlandığında aşağı- daki durum oluşur.

Seri bağlı dirençlerden aynı akım geçer.

Devrenin potansiyel farkı dirençlerin üzerinde oluşan potansi- yel farkın toplamına eşittir.

V = V₁ + V₂ + V₃

Devrenin eşdeğer direnci

R = R₁ + R₂ + R₃ olarak hesaplanır.

R₁ R₂ R₃

V₁ V₂ V₃

+ – V

(17)

2) Paralel Bağlama

Dirençlerin giriş uçlarının bir noktaya, çıkış uçlarında başka bir noktaya bağlandığı bağlama şekline denir.

Birden fazla direnç paralel bağlandığında aşağıdaki durum olu- şur.

R₁ R₁

R₁ + –

V I₁

I₁ I₁

Paralel kollarda oluşan potansiyel farklar birbirine eşittir. V₁ = V₂ = V₃

Ana kol akımı olan I paralel kollara di-

rençlerle ters orantılı olarak I₁, I₂, I₃ şek- linde dağıtılır. I = I₁ + I₂ + I₃

Devrenin eşdeğer direnci R_es ise 1

R_ep = 1

R₁ + 1

R₂ + 1

R₃ olarak hesaplanır.

(18)

Soru

(19)

Soru

(20)

Soru

(21)

Soru

(22)

Soru

(23)

Soru

(24)

Soru

(25)

Soru

(26)

Soru

(27)

Soru

(28)

Soru

(29)

Soru

(30)

Soru

(31)

Soru

(32)

Soru

(33)

Soru

(34)

Soru

(35)

Soru

(36)

Soru

(37)

Soru

(38)

Ders 23.

(39)

Üreteçlerin Seri ve Paralel Bağlanması

Devrede potansiyal fark oluşturarak elektrik akımı geçmesini sağlayan devre elemanına üreteç denir. Pil ya da elektromator kuvveti kaynağı olarak da isimlendirilebilir. Birimi SI’da volttur.

(40)

Üreteçlerin Seri Bağlanması

Üreteçler aynı yönde akım üretecek biçimde bağlanırsa seri

bağlanmış demektir. Bu durumda üreteçlerin gösterimi aşağı- daki gibidir.

V₁ V₂ V₃

K L

+ – + – + –

K ile L noktaları arasındaki toplam potansiyel farkı V_KL = V₁ + V₂ + V₃ olarak bulunur.

Pillerden birinin yönü ters çevrildiğinde ise

V₁ V₂ V₃

K L

+ – + – – +

V_KL = |V₁ + V₂ – V₃| olarak bulunur.

(41)

Üreteçlerin Paralel Bağlanması

İki ya da daha fazla özdeş üreteçlerin (+) uçları birbirine (–) uçları da birbirine bağlanmış olursa paralel bağlanmış olur.

V₁= V

V₂= V + –

+ –

Paralel bağlı özdeş pillerin gösterimi şekildeki gibidir. Bir devre- de tek pilin oluşturduğu elektrik akımının büyüklüğü birden faz- la paralel özdeş pillerin oluşturduğu elektrik akımına eşittir.

Not: Piller paralel bağlandığında lamba parlaklığı değişmezken lambanın ışık verme süresi artar.

(42)

Soru

Şekildeki elektrik devresinde üreteçlerin iç direnci önemsizdir.

+ –

+ – + –

20V

10V

10V 5Ω

Buna göre, 5Ω luk dirençten geçen akım şiddeti kaç A’dır?

(43)

Elektrik Enerjisi, Elektriksel Güç

Elektrikli cihazların birim zamanda harcadığı elektrik enerjisine elektriksel güç denir. P ile gösterilir.

Elektriksel güç = Elektriksel iş

Zaman bağıntısı ile bulunur.

P = VI formülüyle hesaplanır.

(44)

Elektriksel gücün SI’daki birimi ise Volt . Amper = Watt’tır.

t sürede harcanan elektrik enerjisi ya da yapılan iş W = P . t

bağıntısıyla hesaplanır. Elektiriksel enerjinin SI daki birimi Joule’dür.

(45)

Soru

R₁= 2Ω R₂= 3Ω

+ –

K L

Şekildeki elektrik devresinde K direnci üzerinde harcanan elekt- riksel güç 32 W’tır.

Buna göre, devrede harcanan toplam elektriksel güç kaç W olur?

(46)

Soru

(47)

Soru

(48)

Soru

(49)

Soru

(50)

Soru

(51)

Soru

(52)

Soru

(53)

Soru

(54)

Soru

(55)

Soru

(56)

Soru

(57)

Soru

(58)

Soru

(59)

Soru

(60)

Soru

(61)

Soru

(62)

Soru

(63)

Ders 24.

(64)

Lamba ve Parlaklık

Lambaları da direnç olarak düşünürsek lambanın parlaklığı di- rencin gücü ile doğru orantılıdır.

(65)

Örnek:

İş direnci önemsiz üreteç ve özdeş lambalarla oluşturulan şe- kil I’deki elektrik devresi Şekil II’deki elektrik devresine dönüş- türüyor.

+ – + –

X

X Y Y Z

Şekil I Şekil II Z

Buna göre X, Y ve Z lambalarının parlaklıkları için ne söylenebi- lir?

(66)

Mıknatısın Oluşturduğu Manyetik Alan

Mıknatısın manyetik özelliklerini gösterdiği bölgeye mıknatı-

sın manyetik alanı denir. B sembolüyle gösterilir. SI’daki birimi Tesla’dır. Manyetik alan Vektörel bir büyüklüktür. Mıknatısların etrafında oluşan manyetik alan manyetik alan çizgileri ile tem- sil edilir. Manyetik etkinin daha güçlü olduğu bölgelere mıknatı- sın kutupları denir.

(67)

Bütün mıknatıslar kuzey (N) ve güney (S) olmak üzere iki tane kutuptan oluşur. Manyetik alan çizgileri mıknatısın etrafında N kutbundan S kutbuna yönelirken mıknatıs içerisinde S kut- bundan N kutbuna doğrudur.

S

S N

N

¬B

Çubuk Mıknatıs U şeklinde mıknatıs

(68)

Mıknatısların birbirleriyle olan etkileşimleri ise aşağıdaki gibi- dir.

S

S N

N

¬B

Çubuk Mıknatıs U şeklinde mıknatıs

Aynı kutuplar birbirini itmektedir.

(69)

S N S N B

Zıt kutuplar birbirini çekmektedir.

Not: Bir mıknatısın eğer mıknatısa uyguladığı kuvvetin şiddeti aralarındaki uzaklık artarsa azalır. Mıknatıs demir, nikel, kobalt gibi maddelerden yapılan cisimleri çekmektedir.

(70)

Yön bulmada kullanılan pusula, çubuk mıknatısın manyetik ala- nı içerisine konulduğunda pusulanın ibresi manyetik alan çizgi- lerine teğet olacak şekilde konumlanır.

S N

Mıknatısın manyetik alanı içerisindeki pusula ibresinin konumu şekildeki gibidir.

(71)

Örnek

Üç mıknatısın arasında oluşan manyetik alan kuvvet çizgileri şekildeki gibi modellenmiştir.

I II III

Buna göre, I, II ve III nolu bölgelerin manyetik kutupları nedir?

(72)

Üzerinden akım geçen düz bir telin etrafında oluşan manyetik alan

Üzerinden akım geçen düz telin etrafında oluşan manyetik ala- nın büyüklüğü telden geçen akımın şiddeti ile doğru orantılı

tele olan dik uzaklıkla ters orantılıdır. Manyetik alanın yönü ise sağ el kuralı ile bulunur. Telden geçen akımın yönü başparmak- la gösterildikten sonra tel avuç içine alınır dört parmak ile tel kavranır. Dört parmağın teli kavrama yönü telin etrafında olu- şan manyetik alanın yönünü gösterir.

(73)

I

¬B

Yukarı yönlü akımın oluşturduğu manyetik alanın yönü şekilde- ki gibi olmalıdır.

(74)

Elektromıknatıslar

Manyetik maddelerin üzerine sarılan telden akım geçirildiğinde maddeler mıknatıslık özelliği gösterirler. Bu tür mıknatıslara

elektromıknatıs denir. Oluşan manyetik alanın büyüklüğü akım şiddeti ve sarım sayısı ile doğru orantılıdır. Elektromıknatıslar elektrik motorlarında, hızlı trenlerde, kapı zillerinde, elektrogi-

tarda kullanılır.

(75)

Soru

(76)

Soru

(77)

Soru

(78)

Soru

(79)

Soru

(80)

Soru

(81)

Soru

(82)

Soru

(83)

Soru

(84)

Soru

(85)

Soru

(86)

Soru

(87)

Soru

(88)

Soru

(89)

Soru

(90)

Soru

(91)

Soru

(92)

Soru

(93)

Soru

(94)

Soru

(95)

Soru

(96)