Doğru Akım Devreleri

Transkript

1 Bölüm 28 Doğru Akım Devreleri Elektro Motor Kuvvet Seri ve Paralel Dirençler Kirchhoff un Kuralları RC Devreleri Elektrik Ölçüm Aletleri Öğr. Gör. Dr. Mehmet Tarakçı

2 Elektromotor Kuvvet Bir kaynağın elektro motor kuvveti (emk) ε, artı bir birim yükü devrede dolaştırmak için yapılan işe denir. Şekildeki gibi, iç direnci r ve emk ti ε olan bir elektrik kaynağı R direncinin uçlarına bağlanmıştır. +1 birim yük devrede tam bir tur attığında, potansiyel enerjisindeki değişim; ε = IR + Ir I = ε R + r Güç: P = Iε = I 2 R + r

3 Elektromotor Kuvvet Örnek 28.1 Bataryanın Çıkış Voltajı Serway s871 Bir batarya, V luk bir emk ve Ω luk iç dirence sahiptir. Bataryanın uçları Ω luk bir yük direncine bağlanıyor. a) Devredeki akımı ve bataryanın çıkış voltajını bulunuz? b) Yük direncinde ve bataryanın iç direncinde harcanan gücü hesaplayınız. Batarya tarafından sağlanan güç ne kadardır? Sonuç: I = 3.93 A V = 11.8 V P R = 46.3 W P r = W

4 Elektromotor Kuvvet Örnek 28.2 Yük Eşleşmesi Serway s871 Şekildeki R yük direncinde kaybolan gücün, R = r olduğunda maksimum olacağını gösteriniz.

5 Seri Bağlı Dirençler Seri ve Paralel Bağlı Dirençler V = V ab + V bc V = I R 1 + I R 2 V = I R 1 + R 2 V = I R eş I R eş = I R 1 + I R 2 R eş = R 1 + R 2 R eş = R 1 + R 2 + Sınama Sorusu 28.1 : Bir tel parçası şekilde b ve c noktalarına bağlanmak için kullanılırsa, R 1 ve R 2 dirençli ampullerin parlaklıkları nasıl değişir.

6 Paralel Bağlı Dirençler Seri ve Paralel Bağlı Dirençler I 1 = V R 1 I 2 = V R 2 I = I 1 + I 2 V = V + V R eş R 1 R 2 I = V R eş 1 R eş = 1 R R 2 +

7 Elektromotor Kuvvet Örnek 28.3 Eşdeğer Direncin Bulunması Serway s874 Dört direnç şekildeki gibi birbirine bağlanmıştır. a) a ve c noktaları arasındaki eşdeğer direnci bulunuz. b) a ve c arasına V luk bir potansiyel farkı uygulanırsa her bir dirençteki akım ne olur? Sonuç: R = 14.0 Ω I = 3.00 A

8 Elektromotor Kuvvet Örnek 28.4 Paralel Bağlı Üç Direnç Serway s875 Üç direnç şekildeki gibi paralel bağlanıyor. a ve b noktaları arasına V luk bir potansiyel farkı uygulanıryor. a) Her bir dirençteki akımı bulunuz. b) Her bir dirençte harcanan gücü ve üç direnç tarafından harcanan gücü hesaplayınız. c) Devrenin eşdeğer direncini hesaplayınız.

9 Problem 28.9 Serway s896 Seri ve Paralel Bağlı Dirençler Şekilde verilen devrede, a) 20 Ω luk dirençten geçen akımı, b) a ve b noktaları arasındaki potansiyel farkı bulunuz? Sonuç:

10 Problem Serway s898 Seri ve Paralel Bağlı Dirençler Şekilde verilen devrede a ve b arasındaki eşdeğer direnci bulunuz? Sonuç:

11 1. Kural (düğüm kuralı) Kirchhoff Kuralları I 1 = I 2 + I 3 Herhangi bir düğüm noktasına gelen akımların toplam, bu düğüm noktasından çıkan akımların toplamına eşit olmalıdır. I Gelen = I Çıkan 2. Kural (ilmek kuralı) Kapalı ilmek V = 0 Herhangi bir kapalı devre boyunca bütün devre elemanlarının uçları arasındaki potansiyel farklarının cebirsel toplamı sıfırdır.

12 Örnek 28.7 Tek İlmekli Bir devre Serway s880 İç dirençleri önemsenmeyen iki batarya ve iki direnç ile oluşturulan devredeki a) akımı bulunuz? b) Her bir dirençte kaybolan güç nedir? c) 12 V luk üretecin verdiği güç nedir? Kirchhoff Kuralları

13 Kirchhoff Kuralları V = V b V a = IR V = V b V a = IR V = V b V a = ε V = V b V a = ε V = V b V a = q C V = V b V a = q C

14 Kirchhoff Kuralları Örnek 28.8 Kirchhoff Kurallarının Uygulaması Serway s880 a) Şekilde verilen devredeki I 1, I 2 ve I 3 akımlarını bulunuz. b) b ve c noktaları arasındaki potansiyel farkı bulunuz. c) R 1 = 4.00 Ω, R 2 = 6.00 Ω, R 3 = 2.00 Ω, ε 1 = 14.0 V ve ε 2 = 10.0 V, olması durumunda a ve b için sayısal değer bulun?

15 Bir kondansatörün yüklenmesi RC devreleri Anahtar kapatıldıktan sonra ki bir durum için Kirchhoff un ikinci kuralını uygularsak ε q C IR = 0 q(t) = Q 1 e t/rc I(t) = ε R e t/rc τ = RC Zaman sabiti denir.

16 Bir kondansatörün boşalması RC devreleri Anahtar kapatıldıktan sonra ki bir durum için Kirchhoff un ikinci kuralını uygularsak q C IR = 0 q(t) = Qe t/rc I t = I o e t/rc

17 Kirchhoff Kuralları Örnek RC Devresindeki Bir Kondansatörün Yüklenmesi Serway s886 Yüksüz bir kondansatör ve direnç şekildeki gibi seri olarak bağlanıyor. ε = 12.0 V, C = 5.00 μf ve R = Ω ise, devrenin zaman sabitini, kondansatör üzerindeki maksimum yükü ve devredeki maksimum akımı bulunuz. Sonuç: Q = 37.9 μc I o = 5.52 μa

18 Kirchhoff Kuralları Örnek RC Devresindeki Bir Kondansatörün Boşalması Serway s886 R direnci üzerinde boşalan bir C kondansatörü veriliyor. a) Kaç saniye sonra kondansatör üzerindeki yük, başlangıç değerinin dörtte birine düşer. b) Kondansatörde depolanan enerji zamanla azalır. Kaç saniye sonra başlangıç değerinin dörtte birine düşer. C = 5.00 μf R = Ω Sonuç:

19 Problem Serway s898 Seri ve Paralel Bağlı Dirençler μc luk bir başlangıç yüküne sahip nf lık kondansatör kω luk bir direnç üzerinden boşalmaktadır. a) Kondansatörün uçları arasına bağlandıktan μs sonra dirençten geçen akımı hesaplayınız? b) μs sonra kondansatör üzerinde ne kadar yük birikir? c) Direnç üzerinde maksimum akım nedir? Sonuç:

20 Problem Serway s898 RC devreleri Şekildeki devre uzunca bir süre çalıştırılmıştır. a) Kondansatörün uçları arasındaki voltaj ne kadardır? b) Akü bağlantısı açılırsa, kondansatörün başlangıç voltajının 1/10 na inmesi için ne kadar süre geçer?

21 Konu sonunda kitapta verilen problemler Fen ve Mühendisler için Fizik Raymond A. Serway, Robert J. Beichner ( s )