T.C. MĠLLÎ EĞĠTĠM BAKANLIĞI RADYOLOJĠ ELEKTRĠK DEVRESĠ VE KANUNLARI 725TTT150

Transkript

1 T.C. MĠLLÎ EĞĠTĠM BAKANLIĞI RADYOLOJĠ ELEKTRĠK DEVRESĠ VE KANUNLARI 725TTT50 Ankara, 20

2 Bu modül, mesleki ve teknik eğitim okul/kurumlarında uygulanan Çerçeve Öğretim Programlarında yer alan yeterlikleri kazandırmaya yönelik olarak öğrencilere rehberlik etmek amacıyla hazırlanmıģ bireysel öğrenme materyalidir. Millî Eğitim Bakanlığınca ücretsiz olarak verilmiģtir. PARA ĠLE SATILMAZ.

3 ĠÇĠNDEKĠLER AÇIKLAMALAR... ii GĠRĠġ... ÖĞRENME FAALĠYETĠ ELEKTRĠK DEVRELERĠ Elektrik Devresi ve Elemanları Elektrik Devre Elemanları Elektrik Devresi ve ÇeĢitleri Açık Devre Kapalı Devre: Kısa Devre Potansiyel, Gerilim, Elektromotor Kuvvet... 6 UYGULAMA FAALĠYETĠ... 8 ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME... 9 ÖĞRENME FAALĠYETĠ ELEKTRĠK KANUNLARI Direnç ve Ohm Kanunu Öz Direnç (ρ) Kirchhoff (KirĢof) Kanunları Akımlar Kanunu Gerilimler Kanunu Dirençlerin Bağlanması Paralel Bağlama Seri Bağlama KarıĢık Bağlama Akım ve Gerilimin Ölçülmesi Üreteçlerin Bağlanması Üreteçlerin Seri bağlanması Üreteçlerin Paralel Bağlanması Üreteçlerin KarıĢık Bağlanması... 2 UYGULAMA FAALĠYETĠ ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME ÖĞRENME FAALĠYETĠ ELEKTRĠKSEL Ġġ VE GÜÇ ĠĢ ve Enerji Güç Verim Enerji ve Gücün Ölçülmesi Elektrik Enerjisinin Ölçülmesi Elektrik Gücünün Ölçülmesi UYGULAMA FAALĠYETĠ ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME... 3 MODÜL DEĞERLENDĠRME CEVAP ANAHTARLARI KAYNAKÇA i

4 AÇIKLAMALAR AÇIKLAMALAR KOD ALAN DAL/MESLEK 725TTT50 Radyoloji Radyoloji Teknisyenliği MODÜLÜN ADI MODÜLÜN TANIMI SÜRE 40/6 ÖNKOġUL YETERLĠK MODÜLÜN AMACI Elektrik Devresi ve Kanunları Bu modül, elektrik devresi ve elektrik devrelerinde kullanılan kanunlar konularını kapsayan öğrenme materyalidir. Atomun Yapısı ve Elektron Teorisi, Elektrostatik ve Elektrik Akımı modüllerini almıģ olmak Elektrik devreleri ve devrede kullanılan kanunları bilmek Genel Amaç Güvenlik alarak radyoloji laboratuvarında gerekli araç ve gereci kullanarak elektrik devresi ve elektrik devrelerinde kullanılan kanunları öğreneceksiniz. Amaçlar. Elektrik devrelerini ayırt edebileceksiniz. 2. Elektrik kanunlarını ayırt edebileceksiniz. 3. ĠĢ ve gücü ayırt edebileceksiniz. EĞĠTĠM ÖĞRETĠM ORTAMLARI VE DONANIMLARI ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME Donanım: Radyografi cihazı, basit elektrik devresi elemanları, direnç, iletken teller, sigorta çeģitleri, devre anahtarları, pil. Ortam: Radyasyon güvenlik önlemlerinin alınmıģ olduğu radyoloji laboratuvarı, fizik laboratuvarı, elektronik laboratuarı. Modül içinde yer alan her öğrenme faaliyetinden sonra verilen ölçme araçları ile kendinizi değerlendireceksiniz. Öğretmen modül sonunda ölçme aracı (çoktan seçmeli test, doğru-yanlıģ testi, boģluk doldurma, eģleģtirme vb.) kullanarak modül uygulamaları ile kazandığınız bilgi ve becerileri ölçerek sizi değerlendirecektir. ii

5 GĠRĠġ GĠRĠġ Sevgili Öğrenci, Bu modül sonunda elektrostatik ile ilgili bilgileri edinip gerekli becerileri kazanacaksınız. Bu bilgi ve becerileri kazanırken radyografi cihazlarının çalıģma prensiplerinin alt yapısını öğrenecek ve bu cihazları güvenli bir Ģekilde tekniğine uygun olarak kullanacaksınız. Daha sonraki aģamalarda alacağınız modüllerle bu modülden edindiğiniz yeterlikler, size sağlık alanında çalıģan radyoloji teknisyenlerinin çekeceği radyografilerde; daha güvenilir tanı konulması, tedavi uygulanması, hasta memnuniyetinin sağlanması açısından çok önemli katkılar sağlayacaktır.

6 2

7 ÖĞRENME FAALĠYETĠ AMAÇ ÖĞRENME FAALĠYETĠ Bu faaliyette verilen bilgi ve becerilerle elektrik devrelerini ayırt edebileceksiniz. ARAġTIRMA ÇeĢitli elektrik devrelerini araģtırınız. Konu ile ilgili çalıģmalarınızı rapor hâline getirerek sınıfta arkadaģlarınızla paylaģınız.. ELEKTRĠK DEVRELERĠ.. Elektrik Devresi ve Elemanları Elektrik yüklerinin üretecin bir kutbundan çıkarak diğer kutba gitmesi için oluģturulan düzeneğe elektrik devresi denir. Elektrik akımı, bir enerji kaynağıyla devreden geçerken bir elektrikli cihazı çalıģtırır.... Elektrik Devre Elemanları Basit elektrik devrelerinde üreteç, iletken tel, ampul, direnç, anahtar, ampermetre, voltmetre, almaç, sigorta, transformatör, kondansatör gibi devre elemanları bulunur. Üreteç: Herhangi bir enerjiyi, elektrik enerjisine dönüģtüren elektrik enerjisi kaynaklarıdır. Üreteçler, elektrik devresinde potansiyel farkı oluģturarak yük geçiģini sağlar. Akım kaynağına göre devrede farklı Ģekillerde gösterilir. Pil, akü, doğru akım jeneratörü ve alternatif akım jeneratörü birer üreteçtir. ġekil.: Üreteçlerin devrede gösteriliģi Resim.: Üreteç çeģitleri 3

8 Anahtar: Elektrik devresine isteğe göre akım veren veya kesen devre elemanıdır. Kapı zilini çalmak, ıģık yakmak/söndürmek ve el fenerleri yakmak/söndürmek için çeģitli anahtarlar kullanılır. ġekil.2: Anahtarın devrede gösteriliģi Resim.2: Anahtar çeģitleri Sigorta: Devreden geçen akım, istenmeyen değerlere yükseldiğinde devre elemanlarının zarar görmesini önlemek için devrede kullanılan koruyucu elemandır. Resim.3: Sigorta çeģitleri Direnç: Elektrik devresinde akımın geçiģine karģı koyan elemanlardır. ġekil.3: Dirençlerin devrede gösteriliģi Resim.4: Direnç çeģitleri 4

9 Elektrik tüketiciler (almaç): Elektrik enerjisini değiģik enerjilere dönüģtüren araçlardır. Elektrik sobası, elektrik motoru tost makinesi vb. Ampermetre: Elektrik devrelerinde akım Ģiddetini ölçen cihazdır. Devreye seri bağlanır. Voltmetre: Elektrik devrelerinde potansiyel farkını ölçen cihazdır. Devreye paralel bağlanır..2. Elektrik Devresi ve ÇeĢitleri Elektrik devreleri, çalıģtırdıkları alıcılara göre (zil, motor, radyo devreleri gibi), devreden geçen akımın Ģiddetine göre (hafif akım, kuvvetli akım devresi gibi) ve çoğunlukla da devreden geçen akımın almaçtan geçmesine göre (açık, kapalı ve kısa devre) adlandırılır..2.. Açık Devre Devrede anahtarın açık veya akım yolunun kopuk olduğu durumlarda üreteçten almaca enerji aktarılamaz. Enerjinin aktarılamadığı devrelere, açık devre denir. Açık devrelerde almaç çalıģmaz. Açık devre sebepleri: ġekil.4: Açık devre Ģeması Anahtarın açık olması Sigortanın devreyi açmıģ olması Ġletkenlerde kopukluk olması Alıcının arızalı olması Ek yerlerinde veya elemanların bağlantısında temassızlık olması 5

10 .2.2. Kapalı Devre Ġletkenleri sağlam, anahtarı kapalı ve üreteçten alıcıya enerjinin ulaģtığı devrelere kapalı devre denir. Kapalı devrelerde alıcı çalıģır Kısa Devre ġekil.5: Kapalı devre Ģeması Elektrik devresinde anahtar kapalı iken elektrik akımının, alıcıya gitmeden devresini daha kısa yoldan tamamlamasına kısa devre denir. Kısa devrelerde alıcı çalıģmaz. Bu istenmeyen bir durumdur. Kısa devrenin zararlarından devreyi korumak için devrenin mutlaka sigorta ile korunması gerekir. ġekil.6: Kısa devre Ģeması.3. Potansiyel, Gerilim, Elektromotor Kuvvet ġekildeki gibi bir elektrik devresinde anahtar kapatıldığında devreden akım geçer. Dolayısıyla A ve B noktaları arasında da akım geçiģi olur. Bunun nedeni üretece bağlanıģ Ģekline göre bu noktaların farklı cins elektrik yüklerine sahip olmalarıdır. Bu da iki nokta arasında bir gerilim olduğunu gösterir. A ve B noktalarının potansiyelleri V A ve V B ise iki nokta arasındaki gerilim (potansiyel fark), V=V A - V B olur. V A = A noktasının potansiyeli (volt) V B = B noktasının potansiyeli (volt) V= A ve B noktaları arasındaki gerilim(volt) Potansiyelleri 40 ve 25 volt olan bir devrede A ve B noktaları arasındaki gerilimi bulunuz. V=V A - V B V= 40-25=5 volt 6

11 Sürekli elektrik enerjisi veren ve bir kutbunda elektron fazlalığı (negatif kutup), diğer kutbunda elektron azlığı (pozitif kutup) olan enerji kaynaklarına üreteç denir. Elektronlar, üretecin negatif kutbundan çıkarak elektrik devre elemanlarından geçtikten sonra pozitif kutupta devrelerini tamamlar. Elektrik devrelerinde alıcının çalıģmadığı (açık devre durumunda) üreteç uçlarındaki potansiyel farkına elektromotor kuvvet (EMK) denir. EMK elektrik yüklerini harekete geçiren kuvvettir. E harfi ile gösterilir ve birimi volttur. ġekil.7: Açık devrede üreteç uçları arasında EMK AĢağıdaki Ģekilde görüldüğü gibi devrede anahtar kapalı konumdayken üreteç uçlarına alıcı bağlandığında, alıcının uçları arasındaki potansiyel farka gerilim denir. Bu durumda üretecin uçları arasındaki potansiyel fark, EMK değil gerilimdir. ġekil.8: Kapalı devrede A ve B uçları arasında gerilim 7

12 UYGULAMA FAALĠYETĠ UYGULAMA FAALĠYETĠ Elektrik devrelerini ayırt ediniz. ĠĢlem Basamakları Elektrik devresi elemanlarını sayınız. Basit elektrik devresi yapınız. Açık devreyi gösteriniz. Kapalı devreyi gösteriniz. Kısa devreyi gösteriniz. Potansiyel, gerilim ve elektromotor kuvvet kavramlarını çalıģınız. Devrede üreteci gösteriniz. Öneriler Laboratuvarınız yoksa basit devre elemanlarını kendiniz temin edebilirsiniz. Basit elektrik devresi yaparken farklı enerji kaynakları ve alıcılar kullanabilirsiniz. Açık devreyi göstermek için farlı anahtarlar kullanabilirsiniz. Kapalı devreyi göstermek için farlı anahtarlar kullanabilirsiniz. Kısa devre yaparken dikkatli olmalısınız. Kavramları karıģtırmamak için farklı özelliklerini çalıģabilirsininiz. Ucuz üreteçler kullanabilirsiniz. 8

13 ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME AĢağıdaki soruları dikkatlice okuyarak doğru seçeneği iģaretleyiniz.. AĢağıdakilerden hangisi, elektrik devresi elemanı değildir? A) Üreteç B) Almaç C) Sigorta D) Kontrol kalemi 2. AĢağıdakilerden hangisi, bir üreteçtir? A) Ampul B) Elektrik motoru C) Jeneratör D) Transformatör 3. Devreden geçen akım, istenmeyen değerlere yükseldiğinde devre elemanlarının zarar görmesini önlemek için koruyucu olarak kullanılan cihaz hangisidir? A) Voltmetre B) Direnç C) Almaç D) Sigorta 4. AĢağıdaki durumların hangisinde devre kapalıdır? A) Anahtarın kapalı olmasında B) Sigortanın devreyi açmıģ olmasında C) Ġletkenlerde kopukluk olmasında D) Ek yerlerinde veya elemanların bağlantısında temassızlık olmasında 5. Elektrik devrelerinde alıcının çalıģmadığı (açık devre durumunda) üreteç uçlarındaki potansiyel farkına ne denir? A) Potansiyel fark B) Gerilim C) Direnç D) Elektromotor kuvvet (EMK) DEĞERLENDĠRME Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karģılaģtırınız. YanlıĢ cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız. Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz. 9

14 ÖĞRENME FAALĠYETĠ 2 ÖĞRENME FAALĠYETĠ 2 AMAÇ Bu faaliyette verilen bilgi ve becerilerle elektrik devresi kanunlarını ayırt edebileceksiniz. ARAġTIRMA Elektrik devreleri ve kanunları ile ilgili kaynak kitaplardan araģtırma yaparak bunları basit devreler üzerinde inceleyiniz. Konu ile ilgili çalıģmalarınızı rapor hâline getirerek sınıfta arkadaģlarınızla paylaģınız. 2. ELEKTRĠK KANUNLARI 2.. Direnç ve Ohm Kanunu Elektrik devrelerinde akımın geçiģini zorlaģtıran etkiye direnç denir. Direnç R ile gösterilir. Birimi Ohm (Ω) dur. Direnç ohmmetre ile ölçülebilir. Bir iletkenin direnci, boyu ( uzunluğu ) ile doğru orantılıdır. Ġletkenin direnci, kesiti (alanı ) ile ters orantılıdır. Ġletkenin direnci, yapıldığı maddeye göre değiģir Öz Direnç (ρ) Bir iletkenin birim uzunluk ve birim kesitinin direncine öz direnç denir.. L R A L: Uzunluk A: Alan Örnek : Uzunluğu 00 metre olan bakırdan yapılmıģ bir iletkenin kesiti 3,4.0-0 m 2 ise direnci ne kadardır (ρ bakır =,7.0-8 ohm.m)?,7.0 8 x R 0 3,4.0 3,

15 Bir iletkenin potansiyel farkının akım Ģiddetine oranı sabittir. Bu sabit oran dirence eģittir. Potansiyel farkın akım Ģiddetine oranına OHM kanunu denir. OHM kanunu akım, gerilim ve direnç arasındaki bağıntıyı verir. V R I Örnek 2: 0,5 metre uzunluğunda m 2 kesitli bir iletken telden 2 amperlik akım geçiyor. Ġletken telin uçları arasındaki potansiyel farkı 200 volt olduğuna göre telin öz direnci ne kadardır? Çözüm: V R = I. L R A 200 R =00 ohm = ohm.m 0, Kirchhoff (KirĢof) Kanunları Özellikle karıģık bağlantılı ve değiģik devre elemanlarının bulunduğu devrelerin hesaplanması için değiģik kanunlara ihtiyaç duyulur. Elektrik devrelerinin hesaplanmasında ohm kanunun yetersiz olduğu durumlarda kullanılan kanunlardan biri de KirĢof kanunlarıdır. KirĢof kanunları, akımlar ve gerilimler kanunu olmak üzere ikiye ayrılır Akımlar Kanunu KirĢof kanunlarına göre bir devrenin herhangi bir noktasına gelen akımların toplamı ile aynı noktadan çıkan akımların toplamı birbirine eģittir. Gelen I = giden I formülü ile gösterilir. ġekil 2.: Gelen akımlar toplamının giden akımlar toplamına eģitliği

16 ġekilde görüldüğü gibi gelen, I, I 3 ve I 5 akımlarının toplamı, giden I 2, I 4 ve I 6 akımlarının toplamına eģittir. I +I 3 + I 5 = I 2 + I 4 + I 6 Bir devrenin herhangi bir noktasına gelen akımlar pozitif, giden akımlar negatif olarak alınırsa formül I +I 3 + I 5 - I 2 - I 4 -I 6 = 0 olur =0 Örnek: ġekilde verilen I 5 akımının değeri kaç amperdir? ġekil 2.2: Gelen akımlar toplamının giden akımlar toplamına eģitliği Gerilimler Kanunu Kapalı bir elektrik devresinde üreteçlerin uçları arasındaki EMK lerin toplamı devrede bulunan dirençlerdeki gerilimlerin toplamına eģittir. Toplam EMK ( E)=Toplam gerilim ( V) EMK lerin toplamı bulunurken devrede belirlenen akım yönünde akım veren üreteçlerin EMK leri pozitif, buna zıt yönde akım veren EMK ler negatif iģaretli olarak alınır. E -E 2 =V +V 2 +V 3 E -E 2 -V -V 2 -V 3 =0 ġekil 2.3: Akım tersi yönde bağlanan üreteçler 2

17 KirĢof un gerilimler kanununa göre kapalı bir elektrik devresinde EMK ve gerilimlerin toplamı sıfırdır. E - V=0 AĢağıdaki Ģekilde olduğu gibi üreteçler belirlenen akımın yönünde bağlanırsa iģaretler pozitif olarak alınır. ġekil 2.4: Akım yönünde bağlanan üreteçler E + E 2 =V +V 2 +V 3 E + E 2 -V -V 2 -V 3 =0 Örnek: AĢağıdaki devrede verilen bilgilere göre V gerilimini ve R direncini hesaplayınız. V = I.R =.2 = 2 Volt Toplam EMK ( E )=Toplam gerilim ( V ) E = V + V 2 V 2 = E - V = 0-2 = 8 Volt R 2 V2 8 8 I 2.3. Dirençlerin Bağlanması Dirençler devreye seri, paralel ve karıģık olarak bağlanır. 3

18 2.3.. Paralel Bağlama Devredeki dirençlerin hepsine aynı gerilimin uygulanarak her birinden ayrı akımın geçirildiği devrelere denir. Paralel devrelerde bütün kollardaki gerilimler birbirine eģittir. Fakat akım Ģiddetleri değiģebilir. Paralel bağlı devrelerde kollardan geçen akımın değeri kolların direnç değerleri ile ters orantılıdır. I V R I 2 V R 2 ġekil 2.5: Paralel bağlı direnç devresi Paralel bağlı devrelerde toplam akım, dirençlerden geçen akımların toplamına eģittir. I T = I + I 2 Paralel bağlı devrelerde toplam gerilim ve dirençler üzerine düģen gerilimler, birbirine eģittir. V T = V = V 2 Paralel bağlı devrelerde toplam direncin tersi, devrede bulunan diğer dirençlerin terslerinin toplamına eģittir. R T R R 2 4

19 Örnek: AĢağıda verilen verilere göre devrenin toplam direncini ve toplam akımını hesaplayınız. ġekil 2.6: Paralel bağlı direnç devresi R T R R R T 4 R T, 33ohm 3 0 I 7, 5Amper, Seri Bağlama Birden fazla direncin içinden aynı akım geçecek Ģekilde ard arda bağlanmasıyla oluģturulan devreye seri devre adı verilir. ġekil 2.7: Seri bağlı direnç devresi V RT I T T V R I V R2 I 2 2 Seri bir devrede tüm noktalardan geçen akım Ģiddetleri birbirine eģittir. Potansiyel farkları değiģebilir. I = I = I 2= 5

20 Seri bağlı devrelerde toplam gerilim, dirençler üzerine düģen diğer gerilimlerin toplamına eģittir. V= V + V 2+ Seri bir devrede toplam direnç, devrede bulunan diğer dirençlerin toplamına eģittir. R T = R + R 2 + Örnek: AĢağıda devre üzerinde verilen verilere göre toplam direnci, toplam akımı ve birinci direnç üzerine düģen gerilimi hesaplayınız. R T = R + R 2 =4+6=0 ohm I T = I = I 2= olduğundan I V R T 2 T. 2 T 0 Amper V I V I. R,2.4 4, 8Volt R KarıĢık Bağlama Seri ve paralel bağlı dirençlerin birlikte bulunduğu devrelere karıģık devre adı verilir. ġekil 2.8: KarıĢık bağlı direnç devresi 6

21 KarıĢık devre çözümünü yukarıdaki Ģekildeki gibi bir devre üzerinde uygularsak önce paralel bağlı R 2 ve R 3 dirençleri hesaplanır. Paralel bağlı bu bölüm R ile seri bağlı olduğu için Rp ve R seri olarak hesaplanır. R P R T = R P + R R 2 R 3 Örnek : AĢağıdaki devre üzerinde verilen verilere göre toplam direnci, toplam akımı, R ve R 3 üzerine düģen gerilimi hesaplayınız R P R 2 R R R P 0, 75ohm RT = R P + R = 0,75+2 = 2,75 ohm 4 I T = I = I 2= olduğundan V I R 36, , 72Volt. VT 00 IT 36, 36Amper R 2,75 V T = V +V P 00=36,36+ V P V P =00-36,36=63,64 Volt 2.4. Akım ve Gerilimin Ölçülmesi T Elektrik devrelerindeki akımın, gerilimin ve gerekirse direncin bilinmesi devrede kullanılacak devre elemanları için önemlidir. P R P 7

22 Akımın ölçülmesi Elektrik akımını ölçen aletlere ampermetre adı verilir. Ampermetreler devreye seri bağlanır. Devredeki akımı ölçebilmek için akımın tamamının ampermetreden geçmesi gerekir. Resim 2.: Ampermetre ġekil 2.9: Devrede ampermetre ve voltmetre Gerilimin ölçülmesi Elektrik devrelerinde gerilim, voltmetre adı verilen cihazlarla ölçülür. Voltmetreler gerilimi ölçmek istenen iki nokta arasına paralel olarak bağlanır. Resim 2.2: Voltmetre ġekil 2.0: Devrede voltmetre ve ampermetre Direncin ölçülmesi Direnç, devrenin çalıģmasına etki eden önemli devre elemanlarından biridir. Direnç, devrede enerji kaybına ve gerilim düģmesine neden olur. Bu nedenle devrede kullanılacak araç ve gereçlerin dirençlerinin bilinmesi önemlidir ve direnç değerlerinin önceden ölçülmesi gerekir. Elektrik devrelerinde, direnci ölçmek için çeģitli yöntemler kullanılır. Kullanılan yöntemler genellikle dirençlerin yapısına göre değiģir. 8

23 Direnç ölçen aletlere ohmmetre denir. Ohmmetrenin iki ucu, direnci ölçülecek parçanın iki ucuna temas ettirilerek ölçme yapılır. Hem ampermetre, hem voltmetre ve hem de ohmmetre olarak kullanılan cihaza avometre denir. Avometre amper, volt, ohm kelimelerinin baģ harflerinden adını almıģtır. Resim 2.3: Ohmmetre Resim 2.4: Avometre 2.5. Üreteçlerin Bağlanması Bazen elektrik devrelerinde bir üreteç, alıcıyı tek baģına çalıģtıramaz. Yani alıcı için gerekli akım veya gerilimi sağlayamayabilir. Bunu için devrede birden fazla üreteç kullanmak gerekebilir. Birden fazla üreteç kullanıldığında bunlar devreye kendi aralarında seri veya paralel olarak bağlanır Üreteçlerin Seri bağlanması Üreteçlerin pozitif uçlarının, diğer üreteçlerin negatife uçlarına gelecek Ģekilde ard arda bağlanmasıdır. Üreteçler gerilimi arttırmak için devreye seri olarak bağlanır. ġekil 2.: Seri bağlı üreteçler Seri bağlı üreteç devrelerinde toplam EMK, devrede bulunan diğer EMK lerin toplamına eģittir. E T =E +E 2 +E 3 Ģeklinde hesaplanır. 9

24 Seri bağlı üreteç devrelerinde toplam iç direnç, devrede bulunan diğer üreteçlerin iç dirençleri toplamına eģittir. r T = r +r 2 +r 3 Ģeklinde hesaplanır. R direncine sahip bir alıcıdan geçen akım aģağıdaki gibi hesaplanır. I T ET R r T E E 2 R r r E 2 3 r 3 Örnek: Yukarıda Ģekil üzerinde verilen değerlere göre seri bağlı devrenin EMK sini hesaplayınız. 2 E T 2 0,5 E T 2.3,5 7volt Üreteçlerin Paralel Bağlanması Üreteçlerin aynı cins uçlarının birleģtirilmesi Ģeklinde yapılan bağlamadır. Akımı artırmak için üreteçler devreye paralel olarak bağlanırlar. ġekil 2.2: Paralel bağlı üreteçler 20

25 Paralel bağlı üreteç devrelerinde genellikle toplam EMK tek üretecin EMK sine eģittir. E=E paralel bağlı devrelerde üreteçlerin EMK leri eģit, iç dirençleri farklı ise devrenin toplam iç direnci paralel direnç devrelerindeki gibi hesaplanır. r r r r T 2 3 Yukarıdaki paralel bağlı üreteç devresinde verilen değerlere göre alıcının çektiği akımı ve alıcı uçları arasındaki gerilimi hesaplayınız. r T 0, (0,2) 0,2 (0,) 0,2 0, 0,02 0,3 0,02 r T 0,02 0, 066 0,3 E 3 I T 2, 8Amper R r 0,066 V=I.R=2,8.=2,8 volt Üreteçlerin KarıĢık Bağlanması Devrelerde akım ve gerilimi artırmak gerektiğinde üreteçler devreye karıģık olarak bağlanır. ġekil 2.3: KarıĢık bağlı üreteçler 2

26 UYGULAMA FAALĠYETĠ UYGULAMA FAALĠYETĠ Elektrik kanunlarını ayırt ediniz. ĠĢlem Basamakları Elektrik devresinde dirençleri gösteriniz. Ohm kanunu kavrayınız. KirĢof kanunlarını kavrayınız. Dirençlerle ilgili problemler çözünüz. Akım problemleri çözünüz. Gerilim problemleri çözünüz. Öneriler Sınıfa, direnç çeģitleri getirebilirsiniz. Ohm kanunlarıyla ilgili problemler araģtırabilirsiniz. KirĢof kanunlarıyla ilgili problemler araģtırabilirsiniz. DeğiĢik kaynaklardan problemler araģtırabilirsiniz. DeğiĢik kaynaklardan problemler araģtırabilirsiniz. DeğiĢik kaynaklardan problemler araģtırabilirsiniz. 22

27 ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME AĢağıdaki soruları dikkatlice okuyarak doğru seçeneği iģaretleyiniz.. Elektrik devrelerinde akımın geçiģini zorlaģtıran etkiye ne ad verilir? A) Ohm kanunu B) Ġletkenlik C) Yalıtkanlık D) Direnç 2. Direnç için kullanılan ifadelerden hangisi yanlıģtır? A) Ġletkenin direncini yapıldığı madde etkilemez. B) Bir iletkenin direnci boyu (uzunluğu) ile doğru orantılıdır. C) Ġletkenin direnci kesiti (alanı) ile ters orantılıdır. D) Hastanın ağzı kapalıdır. 3. Uzunluğu 50 metre olan bakırdan yapılmıģ bir iletkenin kesiti,4.0-0 m 2 ise direnci ne kadardır (ρ bakır =,7.0-8 ohm.m)? A) 2500 Ω B) Ω C) 2,5 Ω D) 500 Ω 4. AĢağıda Ģekil üzerinde verilen değerlere göre I in değeri kaç amperdir? A) 3 amper B) 5 amper C) 8 amper D) 0 amper 23

28 5. AĢağıda Ģekil üzerinde verilen değerlere göre devreye uygulanan toplam gerilim kaç volttur? A) 2,5 volt B) 3 volt C) 3,75 volt D) 4,25 volt DEĞERLENDĠRME Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karģılaģtırınız. YanlıĢ cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız. Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz. 24

29 ÖĞRENME FAALĠYETĠ 3 ÖĞRENME FAALĠYETĠ 3 AMAÇ Bu faaliyette verilen bilgi ve becerilerle elektriksel iģ ve güç kavramlarını öğreneceksiniz. ARAġTIRMA Elektriksel iģ ve güç ile ilgili kanunları değiģik kaynak kitaplardan araģtırma yapınız. Konu ile ilgili çalıģmalarınızı rapor hâline getirerek sınıfta arkadaģlarınızla paylaģınız. 3. ELEKTRĠKSEL Ġġ VE GÜÇ Günlük yaģantımızda kullandığımız birçok enerji çeģidi vardır. Bu enerjilerin bir kısmı doğal bir kısmı da enerji üreten sistemlerden elde edilir. Enerji kullanan cihazların herhangi bir enerjiyi diğer enerjilere en az kayıpla döndürmesi büyük avantajdır. Elektrik enerjisi ve bunu kullanan elektrikli cihazlarda bu özellik diğer enerji Ģekilleri ve cihazlarına göre daha fazladır. Elektrik enerjisi bu özelliğinden dolayı günlük yaģantımızda iģ ve güç yönünden büyük avantajlar sağlamaktadır. 3.. ĠĢ ve Enerji Çevremizde meydana gelen değiģmelerin hepsi birer iģ olarak tanımlanır. Bu değiģmeleri meydana getiren yeteneğe de enerji denir. Örneğin bir vantilatörün dönmesi bir iģtir. Ancak dönme hareketini meydana getiren motorun çalıģmasını sağlayan elektrik enerjisidir. Enerji iģ yapabilme yeteneğidir. Mekanikte iģin tanımı, bir cismin bir kuvvetin etkisi ile belli bir uzaklığa götürülmesidir. ĠĢ, W = F.l formülü ile hesaplanır. W= ĠĢ F= Kuvvet l= Alınan yol CGS (santimetre, gram, saniye) birim sisteminde kuvvetin birimi dyne dir. Dyn (din): gramlık bir kütleye cm/s 2 lik ivme kazandıran kuvvettir. Cgs birim sisteminde iģ birimi dinxcm veya kasaca erg dir. MKS (metre, kg, saniye) birim sisteminde iģ birimi kgm dir. 25

30 MKS sisteminde uzunluk metre kuvvet Newton (N) olduğumdan iģ birimi Nm veya kısaca Joule (J) olur. Elektriksel iģ, W=V.I.t formülü ile gösterilir. W= Elektriksel iģ (joule) V=Alıcı gerilimi (volt) I= Alıcı akımı (amper) t=alıcının çalıģma süresi (saniye) Bir üretecin verdiği iģ, W=E.I.t formülü ile hesaplanır. W= Üretecin verdiği iģ (joule) E=Üretecin EMK si (volt) I= Üretecin verdiği akım (amper) t= Üretecin akım verdiği süre (saniye) Elektrikteki iģ birimi volt.amper.saniye (VAs) dir. Doğru akımda VA=watt olduğundan watt.saniye (Ws) veya jul Ģeklinde ifade edilir. Ws küçük bir birim olduğunda, katları olan watt.saat (Wh) veya kilowatt.saat (kwh) birimleri kullanılır Ws=Wh Ws= kwh tir. Uygulamada kullanılan enerji birimlerinden biri de elektron-volt (ev) tur. elektron-volt=,6.0-9 joule dur. Örnek: 220 voltluk bir doğru akım üretecinden 4 amper akım çeken saç kurutma makinesinin yarım saatte yapacağı iģi bulunuz Güç W=V.I.t = ,5 = 440 kwh Birim zamanda yapılan iģe güç denir. Güç P harfi ile gösterilir. Bir cihazın gücü, cihazın büyüklüğünü ve yapacağı iģi belirler. Güç, iģle doğru zamanla ters orantılıdır. P W t veya V. I. t P V. t I E. I. t ve P E. I Ģekillerinde hesaplamalar yapılır. t P= Cihazın gücü (W) V= Uygulanan gerilim (V) I= Çekilen akım (A) t= ÇalıĢma süresi (Saniye) W= Cihazın yaptığı iģ (J) 26

31 CGS birim sisteminde güç, erg/s, MKS (kg-kuvvet) birim sisteminde kgm/s, MKS (kg-kütle) sisteminde J/s dir. J/s değerine watt denir. Uygulamada watt ın askatı olan miliwatt, üst katları olan kilowatt ve megawatt birimleri kullanılır. W= 000 mw 000W= kw 0 6 W= MW Diğer enerji güç birimleri ile elektrik güç birimi olan kw arasında aģağıdaki eģitlikler vardır. kw =,36 HP = 02 kgm/s HP = 0,736 kw = 736 W Cihazların üzerinde yazılı olan güçleri cihazların özelliğine göre ya Ģebekeden alınan gücü ya da cihazın güç alınan kısımlarını ifade eder (Motor milinden güç alınması gibi). Elektrikte güç formülleri ohm kanunu eģitlikleri ile kullanıldığında aģağıdaki bağıntılar elde edilir. P= I 2. R 2 2 V V P W= I 2. R.t W. t R R Örnek : Bir elektrikli ocak 220 voltluk gerilimle 4 amper akım çekiyor ise ocağın gücünü bulunuz. P= V.I = = 880 watt Örnek 2: 0,5 amper akım çeken bir tost makinesinin direnci 2 ohm dur. Makinenin gerilimini ve gücünü hesaplayınız. V= I.R = 0,5. 2 = volt P= I 2. R =0, =0,5 W 3.3. Verim Bir sisteme verilen güç veya enerji ile alınan güç veya enerji birbirine eģit olmaz. Bunu nedeni cihazlarda enerji dönüģümü sırasında meydana gelen kayıplardır. Cihazlarda alınan gücün verilen güce oranına cihazın verimi denir. Güç η (eta) iģareti ile gösterilir. Verim uygulamada % olarak ifade edilir. 27

32 Verim P V = P A +P K P P A formülü ile hesaplanır. η=verim P A = Alınan güç P V = Verilen güç P K = Kaybedilen güç V Örnek: Verimi % 80 olan bir radyografi cihazı, yüksek voltaj transformatörünün primer devresine uygulanan gerilim 220 volttur. Transformatörün primer devresindeki akım 0 amper olduğuna göre transformatörün sekonder devresindeki gücü hesaplayınız. P V =I V.V V =5.220=3300 W (transformatörün primer devresindeki güç) P P A V 80 PA P A 2640W Enerji ve Gücün Ölçülmesi Enerji ve güç, amacına göre farklı değerlerde kullanılır. Bu amaçla enerji ve gücün değerlerinin bilinmesi gerekir. Aynı zamanda enerji ve gücün harcanan değerlerinin de ölçümü yapılır. Bu değerlerin ölçmek için çeģitli yöntem ve cihazlar kullanılır Elektrik Enerjisinin Ölçülmesi Elektrik Ģebekelerinden çekilen elektrik enerjisi miktarını ölçen araçlara elektrik sayacı denir. Sayaçlar elektrik enerjisini kwh cinsinden ölçer. Sayaçlar akım ve gerilimi ölçecek Ģekilde devreye bağlanır. Resim 3.: Elektrik sayacı çeģitleri 28

33 Elektrik Gücünün Ölçülmesi Uygulamada elektriğin gücü daha çok wattmetreler kullanılarak ölçülür. Wattmetreler ile hem doğru hem de alternatif akımın gücü ölçülebilir. Doğru akım devrelerinde güç, voltmetre ve ampermetre kullanılarak ölçülebilir. Yani gerilim değeri ile akım değerinin çarpımı doğru akım devresinde gücü verir. Resim 3.2: Wattmetreler 29

34 UYGULAMA FAALĠYETĠ UYGULAMA FAALĠYETĠ ĠĢ, güç enerji ve verim problemleri çözünüz. ĠĢlem Basamakları ĠĢ, güç, enerji ve verim kavramlarını söyleyip/yazınız. ĠĢ problemleri çözünüz. Güç problemleri çözünüz. Enerji problemleri çözünüz. Verim problemleri çözünüz. Ölçü aletlerini ayırt ediniz. Öneriler Kavramları değiģik kaynaklardan araģtırabilirsiniz. DeğiĢik kaynaklardan problemler araģtırabilirsiniz. DeğiĢik kaynaklardan problemler araģtırabilirsiniz. DeğiĢik kaynaklardan problemler araģtırabilirsiniz. DeğiĢik kaynaklardan problemler araģtırabilirsiniz. Sınıfa değiģik ölçü aletleri getirebilirsiniz. 30

35 ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME AĢağıdaki soruları dikkatlice okuyarak doğru seçeneği iģaretleyiniz.. Birim zamanda yapılan iģ, aģağıdakilerden hangisidir? A) Enerji B) Mekanikte iģ C) Güç D) Dyn 2. Bir vantilatörün motorunun çalıģmasını sağlayan, aģağıdakilerden hangisidir? A) ĠĢtir. B) Enerjidir. C) Güçtür. D) Coulomb kanunudur. 3. Elektron-volt (ev), aģağıdakilerden hangisinin birimidir? A) Ohm kanunu B) Direnç C) Akım D) Enerji 4. Elektriğin gücünü ölçmek için aģağıdakilerden hangisi kullanılır? A) Voltmetre B) Ampermetre C) Elektrik sayacı D) Wattmetre 5. Gücü 600 W olan bir elektrikli ocak 200 voltluk bir gerilimle kaç amper akım çeker? A) 8 amper B) 0 amper C) 2,5 amper D) 4 amper DEĞERLENDĠRME Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karģılaģtırınız. YanlıĢ cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız. Cevaplarınızın tümü doğru ise Modül Değerlendirme ye geçiniz. 3

36 MODÜL DEĞERLENDĠRME MODÜL DEĞERLENDĠRME AĢağıdaki soruları dikkatlice okuyarak doğru seçeneği iģaretleyiniz.. Devreden geçen akım, istenmeyen değerlere yükseldiğinde, devre elemanlarının zarar görmesini önlemek için koruyucu olarak kullanılan cihaz hangisidir? A) Voltmetre B) Direnç C) Almaç D) Sigorta 2. Elektrik devrelerinde alıcının çalıģmadığı (açık devre durumunda) üreteç uçlarındaki potansiyel farkına ne denir? A) Potansiyel fark B) Gerilim C) Direnç D) Elektromotor kuvvet (EMK) 3. AĢağıdakilerden hangisi, paralel direnç devresine ait bir özellik değildir? A) Paralel bağlı devrelerde toplam akım dirençlerden geçen akımların toplamına eģittir. B) Paralel bağlı devrelerde toplam gerilim ve dirençler üzerine düģen gerilimler birbirine eģittir. C) Paralel bağlı devrelerde toplam direncin tersi, devrede bulunan diğer dirençlerin terslerinin toplamına eģittir. D) Paralel bağlı devrelerde kollardan geçen akımın değeri, kolların direnç değerleri ile doğru orantılıdır. 4. Elektrik akımını aģağıdakilerden hangisi ölçer? A) Ampermetre B) Votmetre C) Wattmetre D) Elektrik sayacı 5. Üreteçlerin devreye paralel olarak bağlanması, aģağıdakilerden hangisinin değerini arttırır? A) Direncin B) Akımın C) Gerilimin D) Gücün 32

37 6, 7, 8, 9 ve 0. soruları yukarıdaki Ģekilde verilen değerlere göre hesaplayınız. 6. Toplam direncin değeri aģağıdakilerden hangisidir? A) 2,75 ohm B) 3 ohm C) 3,75 ohm D) 4,25 ohm 7. Toplam akımın değeri aģağıdakilerden hangisidir? A) 23,66 amper B) 25,66 amper C) 26 amper D) 26,66 amper 8. V3 ün değeri aģağıdakilerden hangisidir? A) 25,55 volt B) 79,98 volt C) 85,55 volt D) 99,99 volt 9. VP nin değeri aģağıdakilerden hangisidir? A) 5,2 volt B) 6 volt C) 20,02 volt D) 22 volt 0. I in değeri aģağıdakilerden hangisidir? A) 6,67 amper B) 7,67 amper C) 67,6 amper D) 76,67 amper DEĞERLENDĠRME Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karģılaģtırınız. YanlıĢ cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız. Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki modüle geçmek için öğretmeninize baģvurunuz. 33

38 CEVAP ANAHTARLARI CEVAP ANAHTARLARI ÖĞRENME FAALĠYETĠ ĠN CEVAP ANAHTARI D 2 C 3 D 4 A 5 D ÖĞRENME FAALĠYETĠ 2 NĠN CEVAP ANAHTARI D 2 A 3 A 4 C 5 C ÖĞRENME FAALĠYETĠ 3 ÜN CEVAP ANAHTARI C 2 B 3 D 4 D 5 A MODÜL DEĞERLENDĠRME CEVAP ANAHTARI D 2 D 3 D 4 A 5 B 6 C 7 D 8 B 9 C 0 A 34

39 KAYNAKÇA KAYNAKÇA BĠLGĠN Nihat, Fizik Lise 2 (Mekanik+Elektrik), Yöntem Yayıncılık, Ankara. GÜVEN M. Emin, Ġ. Baha MARTI, Ġsmail COġKUN, Elektroteknik Cilt, Millî Eğitim Basımevi, Ġstanbul, 989. KARASOY Ġsmail, Elektronik Esasları, Sağlık ve Sosyal yardım Bakanlığı Mesleki Öğretim Genel Müdürlüğü Yayınları, Nu.:454, Ankara, 976. KAYA Tamer, Baki ADAPINAR, Yakup ÖZKAN, Temel Radyoloji Tekniği, Nobel Kitabevi, Ġstanbul, 997. MERĠÇ Cemil, Rüstem SEVER, Uygulamalı Radyoloji, Sağlık Bakanlığı Sağlık Eğitimi Genel Müdürlüğü Yayınları, No:503 (I. Baskı), Ankara, 983. SERWAY Raymond A., Robert J. BEĠCHNER, Çeviri: Kemal ÇOLAKOĞLU, Fizik 2, Palme Yayıncılık,