Chapter 5. Elektrik Devreleri. Principles of Electric Circuits, Conventional Flow, 9 th ed. Floyd

Transkript

1 Elektrik Devreleri

2 Summary Özet Seri devreler Tüm devreler üç ortak özelliğe sahiptir. Bunlar: 1. Gerilim kaynağı. 2. Yük (load). 3. Kapalı yol. Seri bir devrede yalnızca tek bir akım yolu vardır. R 1 V S + R 2 R 3

3 Summary Özet Akım için seri devre kuralı: Devrede tek bir yol olduğundan, akım her yerde aynıdır. Örneğin ilk ampermetreden 2.0 ma okunsun, diğer ölçü aletlerinden ne değeri okunur? ma _ R ma _ V S R 2 _ 2.0 ma + _ 2.0 ma +

4 Summary Özet Seri devreler Seri bir devredeki toplam direnç, devredeki dirençlerin toplamına eşittir. Örneğin, seri bir devredeki dirençler 680 W, 1.5 kw, ve 2.2 kw olsun. Toplam direnç değeri nedir? R 1 V S 12 V 680 W R 3 R2 1.5 kw 4.38 kw 2.2 kw

5 Seri devreler Summary Özet V S 12 V R W R 3 R2 1.5 kw Seri bir devredeki parametreleri özetlemek açısından akım, direni, gerilim ve güç değerlerini tablolaştırmak iyi bir yaklaşımdır. Önceki örnekten devam ederek, tabloda boş bırakılan yerlerdeki değerleri hesaplayınız. I 1 = 2.74 ma R 1 = 0.68 kw V 1 = 1.86 V P 1 = 5.1 mw I 2 = 2.74 ma R 2 = 1.50 kw V 2 = 4.11 V P 2 = I 3 = 2.74 ma R 3 = 2.20 kw V 3 = 6.03 V P 3 = I T = 2.74 ma R T = 4.38 kw V S = 12 V P T = 2.2 kw 11.3 mw 16.5 mw 32.9 mw

6 Summary Özet Seri devrelerde gerilim kaynakları Seri devredeki gerilim kaynakları cebirsel olarak toplanır. Örneğin, şekilde verilen kaynakların toplam gerilimi 27 V Bir gerilim kaynağı (ör. Pil) ters bağlanırsa toplam gerilim ne olur? 9 V 9 V 9 V 9 V + + +

7 Summary Özet Kirchhoff un gerilim yasası genel olarak aşağıdaki gibidir (KVoltLaw): Bir devrede tek bir kapalı yol boyunca düşen bütün gerilimlerin toplamı, o kapalı yoldaki toplam kaynak gerilimine eşittir. KVL her devreye uygulanır, ama dikkat edilmesi gereken, tek bir kapalı yol boyunca uygulanmasıdır. Seri devrelerde, bu (tabi ki) devrenin tamamını kapsar.

8 Summary Özet Kirchhoff un gerilim yasası V S 12 V R W R kw R2 1.5 kw Dikkat edilirse, verilen daha önceki örnekteki direnç gerilimlerinin toplamı kaynak gerilimine eşittir. I 1 = 2.74 ma R 1 = 0.68 kw V 1 = 1.86 V P 1 = I 2 = 2.74 ma R 2 = 1.50 kw V 2 = 4.11 V P 2 = I 3 = 2.74 ma R 3 = 2.20 kw V 3 = 6.03 V P 3 = I T = 2.74 ma R T = 4.38 kw V S = 12 V P T = 5.1 mw 11.3 mw 16.5 mw 32.9 mw

9 Summary Özet Gerilim bölücü kuralı Bir seri devrede herhangi bir direnç üzerindeki gerilim düşümü, o direncin toplam dirençle oranının kaynak gerilimiyle çarpımına eşittir. R 1 nin değeri, R 2 nin iki katı olsun. Bu durumda, R 1 üzerindeki gerilim düşümü 8 V V S 12 V R 1 R 2

10 Summary Özet Gerilim bölücü R 2 direnci üzerindeki gerilim? R 1 15 kw V S + R 2 20 V 10 kw Toplam direnç 25 kw. Gerilim bölücü formülü uygulanırsa: R 2 10 kw V2 VS 20 V 8 V R T 25 kw Dikkat edilirse, kaynak geriliminin % 40 R 2 direnci üzerinde düşer, bu da toplam direncin % 40 na karşılık gelir.

11 Summary Özet Gerilim bölücü Potansiyometre kullanılarak çıkış gerilimi değişken hale getirilebilir. Verilen devrede, çıkış gerilimi değişkendir. V S + 15 V En büyük çıkış gerilimi olarak ne elde edilebilir? 5.0 V R 1 20 kw R 2 10 kw V OUT

12 Summary Özet Seri Devrelerde Güç R 1 V 1 ve V 2 değerlerini bulmak için gerilim bölücü kuralını uygulayınız. Daha sonra da R 1 ve R 2 deki güçleri ve P T gücünü bulunuz. 470 W V S + R 2 20 V 330 W Gerilim bölücü kuralı uygulanarak: V V W 20 V V 800 W 330 W 20 V 8.25 V 800 W Her bir direncin harcadığı güç: 2 P 1 P V 470 W 8.25 V W 0.29 W 0.21 W } P T = 0.5 W

13 Devrenin toprağı Summary Özet Toprak ( ground ): Devredeki genel nokta veya referans noktasıdır. Toprağa göre referanslanan gerilimler tek bir alt simge ile gösterilir. Örneğin, V A, toprağa göre A noktasındaki gerilim. V B, toprağa göre B noktasındaki gerilim. V AB, A ve B noktaları arasındaki gerilim. V S + 12 V A R kw B R 2 10 kw C Verilen devrede V A, V B, ve V AB ne olur? V A = 12 V V B = 8 V V AB = 4 V

14 Devrenin toprağı Anahtar Terimler Bir noktada yere bağlanan ortak iletken; ayrıca şasi topraklama da denir. Kirchhoff un gerilim yasası Açık (devre) Yasaya göre, (1) kapalı bir çevre boyunca gerilim düşümlerinin toplamı o çevredeki kaynak gerilimine eşittir veya (2) bütün gerilimlerin cebirsel toplamı (gerilim düşümleri ve kaynak gerilimi dahil) sıfırdır. Akım yolu kesik (arızalı) devre durumu.

15 Anahtar Terimler Seri Bir elektrik devresinde, iki nokta arasında tek bir yol sağlayacak şekilde oluşturulan devre elemanları arasındaki bağlantı. Kısa (devre) Gerilim bölücü İki nokta arasındaki direnç değeri sıfır ya da anormal düşük değerde olan devre durumu; genelde istenmeyen bir durum. Bir ya da daha fazla çıkış geriliminin alındığı seri dirençlerden oluşan devre.

16 Anahtar Terimler Açık devre Kısa devre

17 Test 1. Birden fazla direnç elemanı içeren bir seri devrede, akım için ne söylenebilir? a. Daha büyük değerli dirençlerde daha büyüktür. b. Daha büyük değerli dirençlerde daha küçüktür. c. Bütün dirençlerden her zaman aynı akım akar. d. Bir şey söylemek için yeterli bir bilgi yok.

18 Test 2. Birden fazla direnç elemanı içeren bir seri devrede, gerilim düşüm(leri) için ne söylenebilir? a. Daha büyük dirençlerde daha büyüktür. b. Daha büyük dirençlerde daha küçüktür. c. Bütün dirençlerde her zaman aynı olur. d. Bir şey söylemek için yeterli bir bilgi yok.

19 Test 3. Bir seri devrede üç eşit direnç varsa, toplam direnç değeri için ne söylenebilir? a. Bir tane direncin üçte biridir. b. Bir tane direnç değeri kadardır. c. Bir tane direnç değerinin üç katıdır. d. Bir şey söylemek için yeterli bilgi verilmemiştir.

20 Test 4. Seri bir devre için aşağıdakilerden hangisi söylenebilir? a. Devrede ikiden fazla direnç olamaz. b. En fazla bir gerilim kaynağı vardır. c. Sadece bir kapalı yol içerir. d. Hepsi

21 Test 5. Kapalı bir döngüde (çevrede), bütün gerilimlerin cebirsel toplamı (gerilim kaynağı ve gerilim düşümleri dahil) a. 0 (sıfır) dır. b. döngüdeki en düşük gerilim düşümüne eşittir. c. döngüdeki en büyük gerilim düşümüne eşittir. d. kaynak gerilimine bağlı olarak değişir.

22 Test kw luk dirençteki akım a. 0.5 ma b. 2 ma c. 2.4 ma d. 10 ma V S + 24 V R 1 10 kw R kw

23 Test 7. Gerilim bölücüden elde edilen çıkış gerilimi (V OUT ) a. 2 V b. 4 V c. 12 V d. 20 V V S + 24 V R 1 10 kw R kw V OUT

24 Test 8. Gerilim bölücüden elde edilen en düşük çıkış gerilimi a. 0 V b. 1.5 V c. 5.0 V d. 7.5 V V S + 15 V R 1 10 kw R 2 10 kw V OUT

25 Test 9. Seri bir devredeki toplam harcanan güç aşağıdakilerin hangisine eşittir? a. En büyük dirençteki güce b. En küçük dirençteki güce c. Bütün dirençlerdeki güçlerin ortalamasına d. Bütün dirençlerdeki güçlerin toplamına

26 Test 10. V AB gerilimi, aşağıdaki gerilimlerinden hangisine de eşittir? a. Toprakla A noktasındaki gerilime b. Toprakla B noktasındaki gerilime c. A ve B noktalarındaki ortalama gerilime d. A ve B noktalarındaki gerilim farkına

27 Test Cevap: 1. c 2. a 3. c 4. c 5. a 6. b 7. b 8. a 9. d 10. d