TEMEL BÜYÜKLÜKLER POTANSİYEL FARK

Transkript

1 1

2 TEMEL BÜYÜKLÜKLER AKIM POTANSİYEL FARK DİRENÇ AMPERMETRE VOLTMETRE OHMMETRE 2

3 3

4 4

5 1775 yılında Fransa da Lyon da doğan Andre Marie Ampere (Amper), matematikçi, filozof, fizikçi ve kimyacı olmasına rağmen,daha ziyade fizik alanındaki çalışmaları ve buluşlarıyla tanınır. Amper daha küçük yaştayken matematik ve fizikle ilgiliydi yılında babasının ihtilalciler tarafından idam edilmesiyle ruhi bir buhran geçirmiş,bir süre sonra botanik, edebiyat, müzik alanında çalışmalara girişmiştir. Devrin ünlü fizikçilerinden Lavoisier (Lavazye) nin etkisiyle fizik ve kimya öğrenimine başladı yılında Bourg da fizik profesörü oldu. l802 de ilk eserini yazdı yılında, onu ünlü Politeknik Okulu nda analiz üzerine ders verirken görüyoruz da Üniversite Genel Müfettişi olmuş, 1809 yılında tekrar Politeknik de ders vermiş, 1814 de Akademi üyeliğine seçilmiştir. 5

6 Ünlü Amper kanunlarını formülleştirmesi 1819 yılına rastlar. Bu kanunlar elektromanyetikle ilgilidir de eletrodinamik ilminin temel ilkelerini ortaya koyan Amper, 1824 yılında Fransa Kolleji nde profesör olarak öğretim üyeliğine atanmıştır. 6

7 Daha yukarda değinmiş olduğumuz gibi asıl çalışmalarım fizik alanında yoğunlaştıran Amper, özellikle elektrik ve manyetik konularıyla ilgileniyordu. Akımların mıknatıslanmış bir iğne üzerindeki etkisi kanununu bulması da, bu alandaki yoğun çalışmalarının sonucudur yılında, akımların akımlar üzerindeki etkisini keşfetmiş, 1822 de mağnetik konusunda elektrodinamik kuramını ortaya koymuştur. (İlimlerin Felsefesi Üzerine Deneme) adındaki eserini tamamlayamayan Amper, 1836 yılında Marsilya ya yaptığı bir seyahat esnasında hayata gözlerini yummuştur. 7

8 Ampermetre, amper-saat ve elektrik akımının şiddetini ölçmekte kullanılan Amper birimi, ünlü bilginin adından temellenerek verilmiştir. 1 amper, saniyede bir kulon taşıyan şiddeti sabit bir akımın şiddetidir. Ampermetre ise, elektrik akımının şiddetini direk olarak ölçmeye yarayan ölçü aletidir. 8

9 Elektrik akımının ölçüldüğü birim amper dir. Küçük akımlar miliamper ve mikroamper birimleriyle ölçülür. Aygıttan geçen akım, bir skala üzerindeki ibreyi, akımın büyüklüğüne bağlı olarak hareket ettirir. Ampermetre devreye seri olarak bağlanır. 9

10 Ampermetrenin çalışması, bir telden geçen akımın, tel çevresinde bir magnetik alan oluşturması ilkesine dayanır. Aygıttaki telin bir bobin haline getirilmesiyle, bir elektromıknatıs yapılmış olur. Bu elektromıknatısın kuvveti, içinden geçen akımla doğru orantılıdır. 10

11 Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta, (d. 18 Şubat 1745 ö. 5 Mart 1827). İtalyan fizikçidir. Günümüzden yaklaşık yıl önce, eski Yunan bilgini Thales, bir kumaş parçasını fosil ağaç reçinesinden oluşmuş sarı bir kayaç türü olan kehribara sürterek, küçük elektrik kıvılcımları elde etmişti. Ama insanların bu gücü denetim altına alarak, düzenli bir elektrik akımı sağlayan pili üretmeyi başarmaları için aradan çok uzun bir zaman geçmesi gerekliydi. 11

12 1800'de Alessandro Volta, yaptığı ilk pile ilişkin ayrıntıları yayınladı. Volta pili belirli çözeltiler ile metal elektrotlar arasındaki kimyasal tepkimeden yararlanma yoluyla elektrik üretiyordu. John Frederick Daniell ( ) gibi başka bilim adamları, elektrot yapımında farklı gereçler kullanarak Volta'nın tasarımını geliştirdiler. Günümüzün pilleri de aynı temel tasarıma dayanmakta, ama yapımlarında modern gereçler kullanılmaktadır. 12

13 Volt, elektrikte kullanılan potansiyel farkı (gerilim) birimidir. Elektromotor kuvveti birimi de volttur. Bir ohm'luk bir direnç üzerinden, bir amper'lik elektrik akımı geçmesi halinde direncin iki ucu arasındaki gerilim bir volttur. İngiliz Kraliyet Cemiyeti 1881 senesinde elektromotor kuvvet birimi olan volt'u Alessandro Volta'nın ismine izafeten kabul ederek kullanmaya başlamıştır. 13

14 14

15 Voltmetre, devrenin herhangi iki noktası arasındaki potansiyel farkını (gerilimi) ölçmek için kullanılan araçtır. Voltmetre, potansiyel farkı ölçülecek iki nokta arasına paralel bağlanır. Voltmetrenin dirençleri büyük yapıldığından üzerinden geçen akım çok küçük olur. Böylece akımın tamamına yakınının potansiyel farkı ölçülecek devre parçasından geçmesi sağlanır. Potansiyel fark "V" sembolüyle gösterilir ve birimi volttur. 15

16 16

17 Ampermetre ve voltmetrenin temel yapım esasları aynıdır. Herbirisinde bir magnetik alan içerisinde bulunan bir bobin bulundurur. Bir ampermetre veya voltmetre bir devreye bağlandığında, bobinden bir akım geçer. Akım bobinden geçerken bir göstergeyi hareket ettirir ve ölçek üzerinde bir yere getirir. Ölçekli göstergede amper ve volt cinsinden sayılar vardır. Sivri uçlu göstergede devreden geçen akımı veya devrenin iki noktası arasındaki potansiyelfarkını gösterir. 17

18 Ampermetre ve voltmetre arasındaki en büyük fark, bunların dirençleridir. Ampermetre bobinini teşkil eden tellerin direnci çok düşüktür. Böylece, ampermetre içinde geçen devre akımının tamamı buradan geçer. Voltmetre için bunun tersi geçerlidir.voltmetrenin yüksek bir direnci vardır. Bir devreye bağlandığı takdirde, voltmetreden çok az bir akım geçer. Voltmetre bobininden geçen akım miktarı gerilim (voltaj) ile orantılıdır. Voltaj artarken, bobindeki akım da artar. 18

19 Ohm, elektrikte direnç birimidir (simge Ω). Bir iletkenden geçen elektrik akımına karşı iletkenin gösterdiği direncin birimidir. Bir iletkenin iki ucu arasına 1 voltluk bir gerilim uygulandığında, bu iletkenden 1 amperlik akım geçerse bu iletkenin direnci 1 ohmdur. 1983'teki Milletlerarası Elektrik Kongresi'nde tarif edilen milletlerarası ohm ise, 106,3 cm uzunluğunda 0 C ve 14,4521 gram olan cıvanın bir doğru akıma gösterdiği direnç olarak tarif edilmiştir. Burada civanın bir milimetre karelik kesite sahip olduğu da kabul edilmektedir. Bir mikroohm, 0, ohm'a ve bir mega-ohm, ohm'a eşdeğerdedir. 19

20 Georg Simon Ohm (16 Mart 1789, Erlangen, Bavyera - 6 Temmuz 1854, Münih), Alman fizikçidir. Ohm Kanunu olarak bilinen, bir telden geçen akımın, geçtiği alanla doğru orantılı ve uzunluğuyla ters orantılı olduğunu tesbit ederek; gerilim, akım ve direnç arasında ki bağlantıyı buldu. Bir çilingircinin oğlu olan Ohm, bir süre babasının yanında çalıştıktan sonra Köln deki Cizvitler Koleji nde ve Berlin Harp Okulu nda matematik ve fizik öğretmenliği yaptı. Köln, Nürnberg ve Münih Üniversitelerinde profesörlük görevi aldı. 20

21 Lise öğretmenliği yaparken daha önceden Alessandro Volta tarafından bulunan elektrokimyasal hücreler üzerine çalışmaya ve araştırma yapmaya başladı. Kendi ekipmanlarını kullanarak yaptığı araştırmalar sırasında, bir telden geçen akımın geçtiği alanla doğru orantılı ve uzunluğuyla ters orantılı olduğunu buldu. Bu deney sonuçlarını kullanarak, gerilim akım ve direnç arasındaki bağlantıyı çözdü. Bu denklem oldukça büyük bir gelişmeydi çünkü elektrik devrelerin analizlerinin yapılmasının başlangıcını ve temelini oluşturuyordu. Fakat 1827'de bu buluşunu yayınlayınca, kolejde hoş karşılanmadı ve lise öğretmenliğinden istifa etmeye zorlandı. Bu onu yoksulluğa itti. 1833'de Nürnberg'de profesörlük pozisyonuna kabul edilinceye kadar bu yoksul hayatı devam etti. Üniversitedeki pozisyonu onun için çok iyi bir gelişme oldu. 21

22 1826 da yayımladığı makalelerde, Ohm un bu yasaya tümüyle deneysel yoldan vardığı görülür. Ohm'un bulduğu ve bugün Ohm Kanunu olarak bilinen, I = V / R üç değişkenli formül, tüm elektrik devrelerinin temelini oluşturmaktadır. Bu buluşundan sonra bir elektrik devresinde elektromotor gücünün dağılımını keşfetti. Direnç, elektromotor kuvveti ve akım şidddeti arasındaki bağlantıyı buldu. 22

23 1830 da A.C. Becguell in çalışmalarından habersiz olarak pillerdeki kutuplama olayını açıkladı. 1843'te insan kulağının çeşitli titreşimler arasında, sinüsoidal titreşimleri ayırt ederek algılayabileceğini ispatladı yılında ölen fizikçinin yaşamı sırasında bilime yaptığı katkılarından dolayı, yaşarken takdir görmese de, ölümünden yaklaşık otuz yıl sonra adı direnç birimine verilerek onurlandırıldı. ohm direnç simgesidir 23

24 Çeşitli dirençler Basit bir elektrik devresi. 24

25 * Voltmetre ile Ölçüm 25

26 * Voltmetre devreye paralel, ampermetre ise seri olarak bağlanmıştır. 26

27 * Şekildeki seri bağlı devrede, i1=i2=i3=i ve Toplam potansiyel fark V= V1 + V2 + V3 e eşittir. 27

28 * Şekildeki paralel bağlı devrede V1=V2=V3= V olup, Toplam akim i= i1 + i2 + i3 tür. 28

29 * Anahtar kapatılınca lamba yanar. 29

30 30

31 31

32 BİR MIKNATISLA ELEKTRİK AKIMI ELDE EDİLEBİLİR Mİ? DENEYİN AMACI Bir mıknatıs ve bobin yardımıyla elektrik elde etmek, indüksiyon akımı kavramak. 32

33 KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER ampermetre 800 sarımlı bobin (2 adet) Çubuk mıknatıs bağlantı kablosu 33

34 DENEY DÜZENEĞİ ve DENEYİN YAPILIŞI DENEYİN YAPILIŞI: 1-Şekilde görülen devreyi kurunuz. 2-Mıknatısı bobin içerisine daldırınız, ampermetre bir yöne sapar ve eski halini alır. 3-Bu defa mıknatısı bobin içerisinden hızlıca çekiniz, ampermetre öncekinin tersi yönünde sapar. 34

35 DENEYİN SONUCU Mıknatıs bobinin neresinde olursa olsun hareketsiz iken ampermetre sapmaz. Ampermetrenin sapması devreden akım geçtiğini gösterir. TEORİK BİLGİ Kapalı bir devre halinde bulunan iletkenden geçen magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısındaki değişim, devrede bir akım oluşturur. Bu akıma indüksiyon akımı denir. Kuvvet çizgisi sayısını değiştirmek için ya kapalı iletken devre hareket ettirilir, ya da mıknatıs hareket ettirilir. Elektomıknatıs kullanılarak mıknatısın kutup şiddeti değiştirilerek de magnetik alan kuvvet çizgisi sayısı değiştirilir. İndüksiyon akımı ilk kez İngiliz fizikçisi Faraday tarafından 1831 yılında keşfedilmiştir. 35