Elektrik ve Kullanımı

Transkript

1 ÜNİTE 9 Elektrik ve Kullanımı Bu üniteyi çalıştıktan sonra, Amaçlar magnetizmayı ve mıknasları, elektrik akımını ve manyetik alanları, elektrik ölçü aletlerini, jenaratör ve alternatif akımı, doğrultucuları, yükselticileri, katod ışınları tüpünü öğreneceksiniz. İçindekiler Giriş Mıknatıslar Akım ve Manyetik Alanlar Ampermetre ve Voltmetre Jenaratör ve Alternatif Akım Doğrultucular Yükselticiler Katod-şını Tüpü Televizyon Özet Değerlendirme Soruları Öneriler Bu üniteyi çalışmadan önce, bir önceki üniteyi iyice gözden geçiriniz. Ünite sonundaki soruları yanıtlayınız. Bu ünitede yazılanlar, ancak konunun genel çerçevesini verebilir. Ayrıntılar için kaynakçada belirtilen eserlere başvurmalısınız.

2 1. GİRİŞ Mıknatısların özellikleri ve manyetik alanlar bu ünitede ele alınacaktır. Elektrik ölçü aletlerinden ampermetre, voltmetre yapımı ve kullanımı anlatılacaktır. Üzerinden akım geçen bir telin etrafında bir manyetik alan meydana gelir. Hareketli bir manyetik alan da telde bir akım meydana getirir. Alternatif akım ve onu meydana getiren jenaratör incelenecektir. Ayrıca, elektrik devrelerinde kullanılan doğrultucu, yükseltici, katod-ışını tüpü ve televizyon üzerinde durulacaktır. 2. MKNATSLAR Elektrik ile ilgili gereçlerin nasıl çalıştıklarını anlamak, mıknatısların ve manyetik alanların nasıl olduklarını anlamakla başarılabilir. İğne pusula, bir destek üzerine oturtulmuş olan ince bir mıknatıstır. Bu destek, mıknatısın serbestçe dönmesini sağlar. Bir mıknatısın iki kutbu vardır. Daima manyetik kuzeye yönelen ve onu gösteren kutba, kuzey kutup denir. Diğer kutba ise güney kutup adı verilir (Şekil.1). N Kuzey S Güney Şekil 1. Bir çubuk mıknatısın kutupları Elektrik yüklerinde olduğu gibi; benzer kutuplar birbirlerini iter farklı kutuplar ise birbirleriniçekerler. Bir mıknatıs, diğer mıknatıslara ve mıknatıslanabilecek maddelere bir kuvvet uygular. Her bir mıknatısın etrafında kuzey kutuptan güney kutba yönelecek şekilde bir kuvvet alanı mevcuttur. Bu manyetik kuvvet sayesinde diğer mıknatıslar çekilir veya itilirler. Manyetik özelliklerini yıllarca sürdürebilen bir mıknatısa kalıcı bir mıknatıs adı verilir. Kalıcı mıknatıslar demir, kobalt ve nikelden yapılmıştır. Bu üç metal kolayca mıknatıslanabilir ve manyetik özelliklerini uzunca süre koruyabilirler. Mıknatıslar alaşımlardan da yapılabilirler ancak ilgili alaşım yukarıda adı geçen metallerden en az birisini bulundurmalıdır. Çubuk bir mıknatıs ve atnalı mıknatıs, kalıcı mıknatıslardır

3 3. AKM VE MANYETİK ALANLAR Manyetik alanlar sadece kalıcı mıknatıslara mahsus değildir. Akım taşıyan bir telin civarında da bir manyetik alan yaratılır. Kalıcı mıknatıslarda olduğu gibi, elektrik akımlarının alanları da kuzeyden güneye yönelmiştir. Manyetik alanlı bir bobin aynen kalıcı mıknatısların yaptığı gibi, diğer mıknatısları çeker veya iter. Mıknatısların ve bobinlerin etrafında yarattığı manyetik alanlar ve bunların etkileri, mıknatısları elekronikte önemli bir yere getirir. Manyetik alanların etkilerine bir örnek olarak, bir elektrik motorunu gösterebiliriz. Bir elektrik motorunda, bir şaft etrafında bir akım teli sarılıdır. Bu akım teli (bobin) mıknatısın kutupları arasında bulunmaktadır. Bobinden bir akım geçtiğinde, etrafında bir manyetik alan meydana gelir. İki alanın etkisi bobini döndürmek yönündedir. Aynı sonuç, mıknatısı şaft üzerine yerleştirip üzerine bir akım teli (bobin) sarmak suretiyle de elde edilebilir. İki manyetik alan dönmeye yol açar zira her durumda alanlar birbirlerini iterler. Bir bobin ile bir mıknatısın kullanıldığı diğer bir gereç ise elektrik metre (ölçü) dir. Akımı ölçen alete ampermetre, voltaj (gerilim) ölçen alete ise voltmetre denilir. 4. AMPERMETRE VE VOLTMETRE Elektrik ölçü aletleri elektrikle ilgili ölçümler yaparlar. Akım miktarı veya şiddeti amper cinsinden bir ampermetre ile ölçülür. Voltmetre ise volt cinsinden potansiyel farkını ölçer. Ampermetre ve voltmetrenin temel yapım esasları aynıdır. Herbirisi 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 potansiyel farkını gösterir. 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

4 Ayrıca, bir ampermetre ilgili ölçüm yerine seri bağlanır. Voltmetre ise ölçüm yerine paralel bağlanmak zorundadır (Şekil. 2). R A R V + - V + - V Şekil 2. Bir ampermetre ve voltmetrenin bir devreye bağlanışı. 5. JENERATÖR VE ALTERNATİF AKM Bir elektrik akımının etrafında bir manyetik alan meydana getirdiğini daha önce görmüştük. Mıknatısların başka bir kullanımı da vardır. Bir mıknatısın kutupları arasına bir bobin saralım. Buradan bir akım elde edilir. Aynı şey, bir mıknatısı bir tel içinde döndürdüğümüzde de meydana gelir. Bir tel boyunca bir manyetik alan hareket ederse, telde bir akım oluşur. Bu şekilde akım üreten gerece jeneratör adı verilir (Şekil 3). N Mıknatıs Teller Şaft S Fırçalar Şekil 3. Jeneratörün temel parçaları Bobin veya mıknatıs döndürülürse, telde (bobinde) bir noktadaki magnetik alan yön değiştirir. Alanın yön değiştirmesi, akımın yön değiştirmesine sebep olur. Magnetik alan sürekli şekilde yön değiştirdiğinden, akım da sürekli olarak yön değiştirir. Bu şekilde yön değiştiren

5 + t t - ( AC ) ( DC ) Şekil 4. Alternatif akım (AC) ve doğru akım (DC) değişken akıma alternatif akım (AC) denir. Alternatif akım; evde, okulda ve işyerlerinde kullanılan akımdır. Doğru akım (DC) yön değiştirmeyen bir akımdır (Şekil 4.). 6. DOĞRULTUCULAR Konutlarda kullanılan elektriğin alternatif akım olmasına karşın, bazı ev aletlerinin çalışması için doğru akıma ihtiyacı vardır. Stereo müzik aletleri, televizyonlar ve diğer bazı mutfak gereçleri doğru akımla çalışırlar. Dolayısıyla, alternatif akımı doğru akıma çevirecek bir mekanizma olmalıdır. Bir doğrultucu bu işi başarabilir. Doğrultucu, akımı tek yönde geçiren bir alettir. Tek yönde akan bir akım ise doğru akımdır. Doğrultucu, bir alternatif akım devresine bağlanır. Akım, doğrultucu içinden geçerken, doğru akıma çevrilir. Doğrultucular, televizyon gibi onu doğrudan kullanan gereçlerin içerisinde bulunan aletlerdir ve televizyon devresinin vazgeçilmez bir parçasıdır. 7. YÜKSELTİCİLER Genellikle tiyatro, müzik ve sinema salonu gibi yerlerde sanatçıların seslerini arkalarda oturanların kolayca duyabilmeleri için bir ses düzeneği yapılır. Mikrofona seslenen bir sanatçının sesi önce yükselticiye gider. Buradaki ses dalgası, elektronik dalgaya dönüşür ve yükseltilir. Daha sonra ise anfilere (hoparlörlere) gelen elektrik dalgaları yükseltilmiş şekilde ses dalgalarına dönüşürler. Yükselticinin görevi küçük bir sinyali büyülterek daha büyük bir sinyale dönüştürmektir. Yükselticiler (amplifikatörler) tranzistör'ler kullanılarak yapılırlar. Bir devreye bağlandığında bir tranzistörün içinden akım geçer. Giriş sinyali, akımın geçişini kontrol eder. Giriş sinyalinde meydana gelen küçük değişmeler, akımın geçişinde büyük değişme

6 lere yol açar. Bu büyük değişmeler çıkış sinyalidir. Bir yükselticinin çıkış sinyali yeteri kadar büyük değilse daha da yükseltilebilir. Bir yükselticinin çıkışı, diğer bir yükselticinin girişi olabilir. Bu işlem sinyal istenen düzeye ulaşana kadar devam edebilir. Her yükseltici bir yükselme safhasıdır. Yükselticiler çoğu elektrikle çalışan gereçlerde bulunur: Örneğin, radyolar, televizyonlar ve müzik setleri vb. 8. KATOD-ŞN TÜPÜ Katod ışını tüpü, bir giriş sinyalinin resmini gösteren bir elektronik gereçtir. Televizyon resim tüpleri katod-ışın tüpleridir. Katod-ışın tüpünün ekran kısmı üzerindeki elektronlar ışık veren bir madde ile kaplanmıştır. Elektronlar bir elektron tabancasından çıkarak ekrana ulaşırlar. Giriş sinyali, ekrana çarpan elektronların sayısını, elektronların akışını kontrol ederek belirler. Bir tür katod-ışını tüpünde dört adet elektrik yüklü levha, ekran üzerinde elektronların hangi noktaya düşeceklerini kontrol eder. Elektron demeti de yüklü olduğundan, bu levhaların alanları ile etkilenir. Alanların değişmesi, elektron demetinin yönünü değiştirir. Elektron demeti ekranı hızla tararken bir resim ekranda oluşur. Televizyon resim tüpleri farklı bir ilkeye göre çalışır. Bir katod-ışın tüpü sadece o işten anlayan birisi tarafından açılmalıdır. Bir katod-ışın tüpünü çalıştırmak için yüksek gerilimlere ihtiyaç duyulur voltluk bir potansiyel farkı gereklidir. Yanlış kullanıldığı takdirde, bu gerilim öldürücü olabilir. 9. TELEVİZYON Bir televizyonda yukarıda bahsettiğimiz aletlerin çoğu vardır. Şehir elektrik şebekesine bağlı bir televizyon setinde ilk önce bir doğrultucu vasıtasıyla alternatif akım, doğru akıma çevrilir. Televizyonun diğer parçaları elektronik olarak doğru akımla çalışırlar. Bir antenden alınan sinyal, ilk önce birinci yükseltme bölmesine gelir. Gelen sinyalde iki temel kısım vardır; ses ve resim. Birinci yükseltme bölümünden sonra, ses ve resim sinyalleri ayrılırlar. Ses sinyali yükseltilir ve spikere (hoparlör) gider. Resim sinyali ise katod-ışınına girmeden önce yükseltilir. Resim sinyali, katod-ışın tüpünün giriş sinyalidir (Şekil 5)

7 Katod ışın tüpü Resim yükselticisi Anten İlk yükseltici Ses yükseltici Spiker (hoparlör) Şekil 5. Bir televizyonun çalışma şeması Renkli bir televizyonun resim tüpünde elektronların çarpmasıyla ışık veren üç malzeme vardır. Herbir malzeme farklı bir renk verir: Kırmızı, mavi ve yeşil. Bu malzemeler üçgensel noktalar şeklinde düzenlenmiştir. Noktalar çok küçük olduğundan, verilen ışığın renkleri karışmış gibi görünürler. Sonuçta bu üç ana renge ilaveten çok farklı renkler görebiliriz. Özet Mıknatıslar, diğer mıknatıslara bir kuvvet etki ederler. Akım bir manyetik alan yaratabilir. Mıknatıslar manyetik alan oluşturmaları sebebiyle elektronikte önemli bir yer tutarlar. Ampermetre ve voltmetre aynı temel yapıdaki elektrik ölçü aletleridir. Alternatif akım zamanla yönünü değiştiren bir akımdır. Bir doğrultucu, alternatif akımı doğru akıma çevirir. Bir yükseltici küçük bir elektrik sinyalini alarak büyültebilir. Bir katod-ışın tüpü, bir sinyalin resmini gösterebilir. Televizyon günlük hayatımızın vazgeçilmez bir elektronik gerecidir. Değerlendirme Soruları 1. Bir mıknatısın etrafındaki alan hangisidir? A) elektrik B) yerçekimi C) manyetik D) potansiyel E) kinetik

8 2. İçinden akım geçen bir telin etrafındaki manyetik alan, telin yakınına konulan bir pusula iğnesini ne yapar? A) çeker B) saptırmaz C) iter D) saptırır E) birşey yapmaz 3. Ampermetre ile ne ölçülür? A) akım şiddeti B) voltaj C) potansiyel D) güç E) direnç 4. Voltmetre ile ne ölçülür? A) güç B) manyetizma C) akım D) direnç E) potansiyel 5. Aşağıdakilerden hangisi ile kalıcı bir mıknatıs yapılamaz? A) karbon B) kobalt C) alaşım D) nikel E) demir 6. Alternatif akımı doğru akıma çeviren gerece ne denir? A) ampermetre B) voltmetre C) vatmetre D) doğrultucu E) jenaratör 7. Tranzistörler bir TV'de ne işe yararlar? A) doğrultucu B) yükseltici C) voltmetre D) potansiyel kesici E) direnç 8. Bir televizyon resim tüpünün diğer adı nedir? A) doğrultucu B) yükseltici C) voltmetre D) ampermetre E) katod-ışın

9 9. Bir ampermetrenin iç direnci, devre direnci ile kıyaslandığında; A) eşittir B) yakındır C) küçüktür D) büyüktür E) kıyaslanamazlar 10. Bir voltmetre ölçüm yapılacağı yere nasıl bağlanır? A) seri B) seri-paralel-seri C) karışık D) paralel E) paralel-seri-paralel