ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ DERSİ TEMEL KAVRAMLAR Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
DERSİN TANITIMI Öğretim Üyesi: Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Oda No: MMF-A503 Tel: 213 27 77 E-Posta: acifci@mehmetakif.edu.tr FEF-B208 213 31 52 İnternet Sayfası: https://abs.mehmetakif.edu.tr/acifci Ders Saatleri: Pazartesi 15:20 17:00 MMF B517 Görüşme Saatleri: Salı 14:00 16:00 Perşembe 14:00 16:00 29.09.2018 2/57
DERSİN İÇERİĞİ Temel Kavramlar Seri, Paralel Direnç Devreleri Kirchhoff Kanunları Çevre Akımları Yöntemi Düğüm Gerilimleri Yöntemi Norton Teoremi Süperpozisyon Teoremi Alternatif Akımın Temel Esasları Alternatif Akım Devrelerinin Çözümleri Thevenin Teoremi 29.09.2018 3/57
ÖNEMLİ HUSUSLAR Derste not tutulmalı Cep telefonu kullanılmamalı Derse geç kalınmamalı Her derse hesap makinesi ile gelinmeli 29.09.2018 4/57
YARDIMCI KAYNAKLAR Elektrik Mühendisliği 101 - Electrical Engineering 101, Ashby D. Nobel Akademik Yayıncılık (2013) Elektronik Mühendisliğine Giriş, editörler: Ali Okatan ve Mahmut Ün, Papatya Bilim, (2013) Introduction to Electric Circuits, by Richard C. Dorf and James A. Svoboda, Wiley, 7th edition (2006) Doğru Akım Devreleri ve Problem Çözümleri, Mustafa Yağımlı ve Feyzi Akar, Beta (2002) Fundamentals of Electric Circuits, Charles K. Alexander and Matthew N. O. Sadiku McGraw Hill, 5th edition (2013) Electric Circuits, by James W. Nilsson and Susan Riedel, Prentice Hall, 8th edition (2007) Schaum's Outline of Electric Circuits, by Mahmood Nahvi and Joseph Edminister, McGraw-Hill, 4th edition (2002) 29.09.2018 5/57
TÜRK MÜHENDİS VE MİMAR ODALARI BİRLİĞİ 7303 sayılı Yasa, 66 ve 85 sayılı Kanun Hükmünde Kararnamelerle değişik 6235 sayılı Yasayla 1954 yılında kurulmuştur. TMMOB tüzel kişiliğe sahip, Anayasanın 135. Maddesinde belirtilen kamu kurumu niteliğinde bir meslek kuruluşudur. Kuruluşunda 10 odası ve yaklaşık olarak 8.000 üyesi bulunan TMMOB nin, 26.01.2017 itibarıyla Oda sayısı 24, üye sayısı ise 510.559 dur. TMMOB çalışmalarını 24 Oda, bu odalara bağlı 213 şube ve 50 İl/İlçe Koordinasyon Kurulu ile sürdürmektedir. TMMOB ye bağlı odalara 91 kadar mühendislik, mimarlık ve şehir plancılığı disiplininden mezun olan mühendis, mimar ve şehir plancıları üyedir. 29.09.2018 6/57
ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI Elektrik Mühendisleri Odası (EMO) 26 Aralık 1954 yılında 672 üye ve 6235 sayılı TMMOB yasası uyarınca kurulmuş olup, 1982 Anayasasının 135. maddesinde tanımlanan kamu kurumu niteliğinde meslek kuruluşudur. Türkiye sınırları içinde meslek ve sanatlarını yürütmeye yasal olarak yetkili mühendis, yüksek mühendis, yüksek mimar, mimarları örgütünde toplayan Türk Mühendis ve Mimar Odaları Birliği içinde yer alan ve tüzel kişiliğe sahip olan 24 odadan biridir. Elektrik, Elektronik, Kontrol ve Biyomedikal Mühendislerini bünyesinde barındıran EMO nun bugünkü üye sayısı 47000 in üzerindedir. 29.09.2018 7/57
BURDUR MEHMET AKİF ERSOY ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 29.09.2018 8/57
BURDUR MEHMET AKİF ERSOY ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 29.09.2018 9/57
ELEKTRİĞİN KISA TARİHİ Elektrik sözcüğünün kaynağı, kehribar - amber taşı (çamgiller familyasından bir çam türünün fosilleşmiş reçinesi) anlamına gelen Yunanca elektron sözcüğüdür. Aristoteles'in yazılarından, elektrik ile ilgili elimizdeki ilk yazılı belgelerin eski Yunan filozof Tales e ( M.Ö. 625 - M.Ö. 545 ) ait elektriğe ilişkin önemli gözlemleri olduğunu biliyoruz. Bu gözlemlerinde Tales, kehribarın hafif cisimleri çekebilme özelliği bulunduğunu saptamıştır. 29.09.2018 10/57
ELEKTRİĞİN KISA TARİHİ Ancak araştırmalar devam ettikçe bunun sadece kehribara ait bir özellik olmadığı ortaya çıktı ve bugünkü elektriğin temeli atıldı. 1600 lü yıllara gelindiğinde William Gilbert, elektrikle alakalı bir konu olan manyetizma ile ilgili bir araştırma yayınlamıştır. Gilbert dünyanın küresel bir mıknatıs olduğunu ve pusulanın ibresinin dünyanın manyetik kutbunu gösterdiğini ortaya koyarak manyetizma teorisine çok büyük bir katkıda bulundu. 29.09.2018 11/57
ELEKTRİĞİN KISA TARİHİ 1891 yılında İrlandalı fizikçi George Johnstone Stoney temel elektrik birimi olarak ilk kez elektron sözcüğünü önermiştir. 1897 de İngiliz fizikçi Joseph John Thomson elektronu keşfetti. Elektronları keşfinden dolayı 1906 da Nobel Fizik Ödülü ile ödüllendirilmiştir. 29.09.2018 12/57
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR Pieter van Musschenbroek (1692 1761) XVIII. yüzyılın en gözde buluşlarından biri, Leyden şişesidir. Alman E. G. Von Kleist ile Leyden (Hollanda'da bir kent) Üniversitesi matematik profesörlerinden Pieter Van Musschenbroek ın 1745 ve 1746 da birbirlerinden bağımsız olarak buldukları bu aygıt, içine metal bir çubuk batırılmış su dolu bir cam şişeden oluşuyordu. Cam şişenin izolatör rolü gördüğü tarihteki bu ilk kondansatör (sığa), elektriğin depolanarak çeşitli deneylerde bir kaynak olarak kullanılabilmesine olanak sağlıyordu. 29.09.2018 13/57
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR Benjamin Franklin (1706 1790) Elektrik mekanizmasıyla ilgili çeşitli araştırmalar yapan Franklin, elektrik yüklerindeki artı ve eksi uçlarını keşfetmesiyle Elektriğin Korunumu ilkesini ortaya attı. Fırtınalı bir havada uçurtma uçurarak gerçekleştirdiği deney sonunda, şimşeğin elektriksel olduğunu keşfetti. İki yardımcısını elektrik çarpması sonucu kaybettiği bu deneyler sırasında Paratoner i de keşfetti. Paratoner, havadaki elektrik yükünü toprağa aktarmayı amaçlayan araçtır. Yıldırımdan korunmak için binaların ve evlerin gök yüzüne yakın olan yerlerine paratoner adı verilen aletler konulur. Bu aletler kısaca toprağa bağlanmış birer çubuktur. Topraklama sayesinde iletkene gelen yıldırım etkisiz hale getirilir. 29.09.2018 14/57
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR Charles-Augustin de Coulomb (1736 1806) Elektrik yüküyle ilgili çalışmaları için 1777 yılında geliştirdiği burulma terazisi ile yükler arasındaki elektriksel kuvvetin bağlı olduğu değişkenleri matematiksel bir temele oturttu. Böylelikle onun adıyla bilinen ve elektriksel iki yük arasındaki kuvvetin, yüklerin çarpımı ile doğru, yüklerin arasındaki uzaklığın karesiyle ters orantılı olduğunu ifade eden Coulomb Yasası nı bilim dünyasına kazandırdı. 29.09.2018 15/57
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR Alessandro Volta (1745 1827) Alessandro Volta ilk pili icat eden İtalyan fizikçidir. Ölümünün ardından elektrik ve elektriği depolama yani pil alanında yapılan gelişmelerde onun temelini attığı bu keşifin değeri çok daha iyi anlaşılmış ve anısına elektrik gerilim birimine Volt adı verilmiştir. Volta kas hücrelerinin yapısındaki metal iyonlarının ve içerisindeki sıvının elektrik içerdiğini keşfetti. Daha sonra bu mantıkla ilerleyerek tuzlu su çözeltisinin iki ayrı uç kısmına çinkoyu yerleştirmiş ve elektrik akımını elde etmiştir. 1801 yılında gerçekleşen bu keşif Volta Pili olarak bilinmektedir. 29.09.2018 16/57
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR Hans Christian Oersted (1777 1851) Elektrik ile manyetizma arasındaki ilişkiyi ortaya çıkararak elektromanyetizmanın doğuşunu sağlamıştır. 29.09.2018 17/57
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR Georg Simon Ohm (1789 1854) Ohm Kanunu olarak bilinen, bir telden geçen akımın, geçtiği alanla doğru orantılı ve uzunluğuyla ters orantılı olduğunu tespit ederek gerilim, akım ve direnç arasındaki bağlantıyı buldu. 1826 da Georg Simon Ohm un bulduğu ve bugün OHM Kanunu olarak bilinen, I = V / R formülü tüm elektrik devrelerinin temelini oluşturmuştur. 29.09.2018 18/57
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR André-Marie Ampère (1775 1836) Elektromanyetizmayı ilk bulan kişiler arasında gösterilir. Elektrik akımı birimi Amper onun adına ithafen verilmiştir. 29.09.2018 19/57
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR Michael Faraday (1791 1867) Mıknatısın elektrik akımı üzerindeki etkisini gözlemleyerek elektrik motorunun ilkesini buldu. 1831 de elektromanyetik indüksiyonu gerçekleştirdi, 1833 te elektroliz kuramını kurdu. Sonra 1843 te elektrostatikte, elektriğin korunumu ilkesini doğruladı, etkiyle elektriklenme kuramını ortaya koydu ve oyuk bir iletkenin (Faraday Kafesi) elektrik etkileri için perde olduğunu gösterdi. Faraday, elektrik bir metal nesneye çarparsa, yalnızca nesnenin dışından geçeceğini keşfetti. Nesnenin iç kısmı elektrikten etkilenmez. Şimşek çakarken bir araba veya uçakta bulunan insanları güvende tutan şey budur. Buna Faraday Kafesi adı verilmektedir. 29.09.2018 20/57
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR Joseph Henry (1797 1878) Elektromıknatısları yaparken, öz endüktansın elektromanyetik fenomenini keşfetti. Ayrıca Faraday dan bağımsız olarak karşılıklı endüktansı da keşfetti, fakat sonuçlarını ilk yayınlayan Faraday idi. Elektromanyetik konusundaki çalışmaları elektrikli telgrafın bulunmasında temel oluşturdu. Endüktansın birimi Henry dir. 29.09.2018 21/57
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR James Clerk Maxwell (1831 1879) En önemli başarısı klasik elektromanyetik teorisinde daha önceden birbirleriyle ilişkisiz olarak gözüken elektrik ve manyetiğin aynı şey olduğunu kendisine ait olan Maxwell denklemleriyle ispatlamıştır. 29.09.2018 22/57
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR Heinrich Hertz (1857 1894) Elektromanyetik dalgaların varlığını kesin olarak ispatlayan bilim adamıdır. James Clerk Maxwell in elektromanyetik ışık teorisini ispatlamıştır. Saniyedeki frekans çevrimi birimi, onuruna hertz olarak isimlendirilmiştir. 29.09.2018 23/57
BİRİMLER 29.09.2018 24/57
Uluslar arası birimler sistemi SI (Système International d Unites), temel olarak metre, kilogram, saniye ve amper birimlerini kullandığı için eskiden MKSA birim sistemi olarak da adlandırılırdı. Bu sistemin temel ölçülerini oluşturan standartlar, 1960 yılında 36 ülkenin katılımı ile gerçekleştirilen 11. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansında belirlenmiştir. 29.09.2018 25/57
İlk sütundaki büyüklüklere öntakı denilir ve her birisi 10 un bir kuvvetini gösterir. Örneğin kilogramdaki kilo öntakısı, bu birimin, gramın 1000 (ya da 10 3 ) katı olduğunu belirtir. Benzer biçimde Mega öntakısı, 1.000.000 (10 6 ) çarpanını gösterir. Mega (M), ciga (G), tera (T), peta (P) ve egza (E) dışındaki tüm öntakılar küçük harfle yazılır. bir kilo elma bir kilogram elma 29.09.2018 26/57
STATİK ELEKTRİK Elektronların çekirdek etrafında döndükleri yörüngeler (kabuk) K, L, M, N, O, P gibi harflerle belirlenir. Dış yörüngelerinde 4 ten az elektron bulunan maddelere iletken, 4 ten fazla elektron bulunan maddelere yalıtkan ve 4 elektron bulunan maddelere ise yarı iletken denir. İletken Altın, gümüş, bakır... Yalıtkan Tahta, cam, plastik, pamuk, yağ, hava Yarı iletken Silisyum, germanyum 29.09.2018 27/57
Durgun elektrik anlamına gelen statik elektrik durgun haldeki elektrik yüklerini inceler. Elektrik yüklerinin o kadar büyük etki ve sonuçları vardır ki hemen hemen çevremizde meydana gelen olayların çoğu elektrik yüklerinin birbirleriyle etkileşimine dayanır. Statik elektriğin etkilerini günlük hayatımızda görebiliriz. Kuru havalarda saçımızı taradığımızda veya kazağımızı çıkardığımızda çıtırtılar duyarız. Yünlü bir kumaş parçasına sürtülen dolmakalem veya tarağın kağıt parçalarını çektiğini, otomobillerde bir müddet yolculuk yapıldıktan sonra otomobilin metal aksamına dokunulduğunda, çok hareket eden iki insanın elleri birbirine dokunduğunda geçici bir elektrik şoku hissedildiğini biliriz. Bu olayların tümü elektrostatik ile ilgili olaylardır ve elektrik yüklerinin sıçramasıyla oluşur. 29.09.2018 28/57
ELEKTRİK YÜKÜ Maddenin bulunduğu her yerde elektrik yükü vardır. Çünkü elektrik yükleri atomun yapı taşlarından birisidir. Elektrik yükü pozitif veya negatif yüktedir. Bir elektronun elektrik yükü en küçük yük olup değeri 1,6.10-19 Coulomb dur. (Kulon diye okunur, C ile gösterilir.) 1 C = 6,3.10 18 elektron veya protondur. Yani, 1 Coulomb luk elektrik yükü oluşturmak için 6,3.10 18 adet elektron ya da proton gerekmektedir. 6,3.10 18 adet elektron veya protonun meydana getirdiği yüke elektrik yükü denir ve Q ile gösterilir. 29.09.2018 29/57
ELEKTRİK AKIMI Elektrik yüklerinin belirli bir yöndeki hareketine elektrik akımı denir. Akım şiddeti birim zamanda geçen yük miktarıdır. Elektrik akımı I ile gösterilir ve birimi Amper (A) dir. Bir iletkenden 1 saniyede 1 C luk yük geçiyorsa iletkenden geçen akım 1 A dir. i = dq dt yükün zamana göre türevidir. 29.09.2018 30/57
ELEKTRİK AKIMININ YÖNÜ Elektron yönüyle elektrik akım yönü farklı ifadelerdir. Elektron yönü (-) den (+) ya, elektrik akım yönü ise (+) dan (-) ye doğrudur. Üretecin pozitif yüklü ucu yüksek potansiyeli, negatif yüklü ucu ise düşük potansiyeli gösterir. Akım, yüksek potansiyelden düşük potansiyele doğrudur. 29.09.2018 31/57
AKIM YOĞUNLUĞU Bir iletkenin 1 mm 2 kesitinden geçen elektrik akımına akım yoğunluğu denir. J ile gösterilir ve iletken kesitlerinin hesaplanmasında kullanılır. J = I A 29.09.2018 32/57
GERİLİM (POTANSİYEL FARKI) Potansiyel, iş yapabilme olasılığı anlamına gelmektedir. Her yük, başka bir yükü iterek yada çekerek iş yapma potansiyeline sahiptir. Aynı olmayan iki yük arasında bir potansiyel farkı vardır. Herhangi bir A, B noktaları arasındaki gerilim, 1 C luk birim yükün A dan B ye götürülmesiyle yapılan iştir. Gerilim U harfiyle gösterilir, birimi Volt tur. A-B noktaları arasındaki gerilim U=U A U B dir. 1 C luk yükü A noktasından B noktasına götürmek için yapılan iş 1 Joule ise A-B noktaları arasındaki gerilim 1 Volt tur. Elektrik yükleri yüksek potansiyelli noktadan düşük potansiyelli noktaya doğru akarlar. 29.09.2018 33/57
DİRENÇ Bir iletkenin içinden geçen akıma karşı gösterdiği zorluğa direnç denir. Direnç Sembolleri Bir iletkenin direnci; Direncin simgesi R harfidir. 1. İletkenin kesitine bağlı ve ters orantılıdır. 2. İletkenin uzunluğuna bağlı ve doğru orantılıdır. 3. İletkenin sıcaklığına bağlı ve doğru orantılıdır. 4. İletkenin türüne bağlıdır. Direncin birimi Ohm dur ve Ω (omega) ile ifade edilir. 29.09.2018 34/57
Bu ilişki; R= ρ l A eşitliği ile belirtilir. ρ (ro) iletkenin özdirencidir. Kataloglarda genellikle 20 0 C sıcaklık için verilir. En iyi iletken? 29.09.2018 35/57
ÖRNEK SORU Kesiti daire olan bakırdan yapılmış iletken telin uzunluğu 90 m ve direnci 3,06 Ω dur. Buna göre iletken telin kesitini bulunuz. R= ρ l A 3,06= 0,0178 90 A A = 0,523 mm 2 10 mm 2 bakır telin 200 metresinin direncini hesaplayınız. Cevap : 0,356 Ω 29.09.2018 36/57
Metalin sıcaklığı arttıkça atomların enerjileri de artar. Enerjisi artan atomların titreşimleri de büyür. Bir insanın kalabalık ve hareketli bir topluluk içinde topluluğu yararak geçmesinin güçleştiği gibi, titreşimleri büyük olan atomların içinde serbest yüklerin geçişi de o nispette zor olacaktır. Dolayısıyla sıcaklık arttıkça dirençte artar. Sıcaklıkla direnç doğru orantılıdır. İletkenin sıcaklıkla direncinin değişimini veren formül aşağıdaki gibidir: R 2 = R 1 1 + α (t 2 t 1 ) α 1 t 1 sıcaklığındaki direnç sıcaklık katsayısı 29.09.2018 37/57
ÖRNEK SORU Tungsten maddesinden yapılan bir lambanın direnci 1800 0 C de tel akkor halinde iken 240 Ω dur. Lambanın oda sıcaklığı 18 0 C de direnci ne kadardır? (α = 4,5.10-3 ) R 2 = R 1 1 + α (t 2 t 1 ) 240 = R 1 1 + 4,5. 10 3 (1800 18) 240= 9,02. R 1 R 1 = 26,6 Ω Uzunluğu 30 m ve kesiti 0,2 mm 2 olan gümüş telin 20 0 C deki direncini bulunuz. Bu telin direnci hangi sıcaklıkta 4 Ω olur? (α = 0,0038 1/ 0 C) Cevap : 2,4 Ω, 196 0 C Bir iletken telin 20 0 C deki direnci 1 Ω dur. Bu telin 0 0 C deki ve 100 0 C deki direnç değerlerini bulunuz. (α = 0,0038 1/ 0 C) Cevap : 0,92 Ω, 1,3 Ω 29.09.2018 38/57
İLETKENLİK Direncin tersine; bir iletkenin içinden geçen akıma karşı gösterdiği kolaylığa iletkenlik denir. İletkenlik G ile gösterilir. İletkenliğin birimi (ters omega, mho) veya Siemens (S) tir. G = 1 R 29.09.2018 39/57
DİRENÇ RENK KODLARI Sabit dirençlerin elektriksel büyüklüğü, yaygın olarak üzerlerine üretim sonrası çizilen renk bantları yardımıyla anlaşılır. Bazı dirençlerde direnç değeri rakam yazılarak belirtilse de piyasada yaygın olarak kullanılan dirençlerin büyük çoğunluğu renk bantlarıyla üretilmektedir. 29.09.2018 40/57
DİRENÇ RENK KODLARI Ölçü aleti kullanmadan direncin değerini renk bantları yardımıyla belirleyebilmek önemlidir. Dirençler 4 ve 5 bantlı olarak üretilmektedir. Öğrenmede kolaylık olması açısından renklerin baş harflerinden oluşan SoKaKTa SaYaMaM GiBi Ama Görürüm tekerlemesi yaygın olarak kullanılmaktadır. Öncelikle ilk iki renge karşılık gelen sayısal değerleri yan yana yazılır. (örnekte mavi:6 ve gri:8 = 68) Ardından elde edilen bu değer üçüncü rengin çarpan değeriyle çarpılır (örnekte 68xturuncu:1000 = 68000 Ω = 68 kω). 29.09.2018 41/57
DİRENÇ RENK KODLARI ÖNEMLİ BİLGİ: Hangi rengin 1. renk olduğuna karar vermek öğrencilerin zorlandıkları bir konudur. Tecrübeyle elde edilecek bir yetenektir. Çoğunlukla 1. renk bandı kenara daha yakındır ve hata payı (tolerans) bandı diğer renk bantlarından birazcık daha uzaktadır. Öncelikle ilk üç renge karşılık gelen sayısal değerleri yan yana yazılır. (örnekte mavi:6, gri:8 ve yeşil:5= 685) Ardından elde edilen bu değer dördüncü rengin çarpan değeriyle çarpılır. (örnekte 685xkırmızı:100 = 68500 Ω = 68,5kΩ) 29.09.2018 42/57
OHM KANUNU Alıcının içinden geçen akım alıcının uçlarına uygulanan gerilimle doğru, alıcının direnciyle ters orantılıdır. Bu tanıma Ohm Kanunu denir. 1. Akım ile gerilim doğru orantılıdır. 2. Akım ile direnç ters orantılıdır. 3. Direnç ile gerilim doğru orantılıdır. 29.09.2018 43/57
Ohm Kanunu Üçgeni 29.09.2018 44/57
ELEKTRİK DEVRESİ Elektrik devreleri; açık devre, kapalı devre ve kısa devre olmak üzere üçe ayrılırlar: Açık Devre Elektrik devresindeki anahtarın açık durumda olduğu ve devreden akımın geçmediği, alıcının çalışmadığı devrelere denir. 29.09.2018 45/57
Kapalı Devre Devreyi kumanda eden anahtar kapalı durumda iken devreden akım geçer ve alıcı çalışır, bu durumdaki devreye kapalı devre denir. 29.09.2018 46/57
Kısa Devre Anahtar kapalı durumda iken herhangi bir nedenle elektrik akımı alıcıya ulaşmadan devresini kısa yoldan tamamlıyorsa bu devreye kısa devre denir. Diğer bir ifadeyle, akımın dirençsiz yolu tercih etmesine kısa devre denir. 29.09.2018 47/57
Şekilde K anahtarı kapatılırsa, akım dirençsiz yoldan gider. Dolayısıyla lambanın üzerinden giden akım artık lamba üzerinden gitmez ve lamba söner. 29.09.2018 48/57
Basit bir elektrik devresi 3 kısımdan oluşur: 1. Kaynak (Üreteç): Elektrik devresindeki alıcıların çalışabilmesi için gerekli olan elektrik enerjisini üreten devre elemanıdır. Pil, akümülatör, jeneratör, alternatör 2. Yük (Alıcı, Almaç): Elektrik enerjisini tüketerek çalışan, yani elektrik enerjisini başka enerjilere dönüştüren cihazlardır. Lamba, ütü, elektrik motorları 3. İletken: Elektrik akımının üzerinden geçtiği, gerilim kaynağı ile alıcıyı birleştiren kablolardır. Bir elektrik devresinde, devredeki akımı ölçen Ampermetre, gerilimi ölçen Voltmetre gibi ölçü aletleriyle birlikte devrenin açılıp kapanmasını sağlayan bir Anahtar ve devreyi aşırı akımdan koruyan bir Sigorta bulunabilir. Ampermetre devreye seri bağlanır. Voltmetre devreye paralel bağlanır. 29.09.2018 49/57
ELEKTROMOTOR KUVVET (EMK) Pil, akü gibi üreteçlerin içinde kullanılmaya hazır bir enerji vardır. İçerisinde mekanik, kimyasal veya başka çeşit enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren düzeneklere elektromotor kuvvet (emk) kaynakları denir. Örneğin pil ve akümülatörler kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürürler. Üretecin, bir q yükünü devrede dolaştırmak için harcadığı enerji, o üretecin elektromotor kuvveti (emk) olarak tanımlanır. E ile gösterilir. Birimi Volt tur. Bir başka deyişle elektromotor kuvvet (emk); elektrik devrelerinde, devrenin açık olduğu ve devreden elektrik akımı çekilmediği durumda devredeki kaynağın iki kutbu arasındaki potansiyel farka verilen addır. 29.09.2018 50/57
ELEKTRİK ENERJİSİ VE GÜCÜ Bir cisme kuvvet uygulandığında cisim kendi yönü ve doğrultusunda hareket edebiliyorsa iş yapıyor demektir. Bir cismi yatay yol boyunca hareket ettiren kuvvet, bir ucu sabit bir yayı sıkıştıran kuvvet, lastik şeridi uzatan kuvvet iş yapar. Durmakta olan bir kamyonu tek başına iten bir kişi kamyonu harekete geçiremez, fakat yorulur. Kamyonu iten kişi fiziksel anlamda iş yapmaz. Şekilde bir cisim F kuvveti ile yatay bir sürtünmesiz bir yerde l kadar yer değiştirmiştir. Burada yapılan iş; W = F.l dir. F = Newton (N) cinsinden kuvvet, l = metre cinsinden cismin yer değiştirmesi, W = N.m veya Joule (J) cinsinden kuvvetin yaptığı işi 29.09.2018 51/57
İş yapabilme yeteneğine enerji denir. Bir cisim, iş yapma yeteneğine sahipse bunların bir enerjiye sahip olduğu söylenir. Isıtılmış buharda enerji vardır, bir pistonu hareket ettirebilir. Uzamış bir yayda enerji vardır, bir kapıyı kapatabilir. Mekanik enerji; potansiyel ve kinetik enerji olmak üzere ikiye ayrılır. Potansiyel enerji, cisimlerin konumları nedeniyle sahip olduğu enerjidir. Kinetik enerji ise hareket halindeki cisimlerin sahip olduğu enerjidir. İş yapmak kadar o işi kısa zaman içerisinde yapmakta önemlidir. Birim zamanda yapılan iş miktarına güç denir. Güç = İş Zaman P = W t Gücün birimi Joule / Saniye veya Watt (W) tır. Güç P harfiyle gösterilir. 29.09.2018 52/57
Bir elektrik devresinde iş, elektrik yükünün (Q) bir potansiyel fark (U) kullanılarak taşınması ile ilgilidir. Buna göre işin tanımından yola çıkılarak elektrik devresindeki iş eşitliği, W = U.Q olarak yazılır. Bu eşitlikte W, Joule olarak iş, U, Volt olarak gerilim ve Q, Coulomb olarak elektrik yüküdür. Elektrik yükü yerine eşiti yazılırsa iş eşitliği, W = U.I.t olarak bulunabilir. Buradan, elektrik güç formülü elde edilir. 29.09.2018 53/57
Bir elektrik devresinde gücün akım, gerilim ve dirençle olan ilişkisini elde etmek için, güç eşitliğindeki akım ve gerilim yerine Ohm Kanunu eşitlikleri koyularak, eşitlikleri de yazılabilir. 29.09.2018 54/57
Elektrikte Horse Power olarak anılan ve HP ile sembolize edilen başka bir güç birimi de Beygir Gücü dür. Bir saniyede 746 Joule lük iş yapan motorun gücü 1 beygir gücüne eşittir. 1 HP = 746 W Elektrik faturalarından da görülebileceği gibi elektrik enerji birimi kilowatt-saat (kw-h) olarak ifade edilmektedir. kw-h ifadesinde güç birimi kilowatt (kw), zaman birimi olarak da saat (h) alınmıştır. 29.09.2018 55/57
ÖRNEK SORU Direnci 10 Ω olan bir elektrikli ısıtıcı 220 V luk bir doğru akım kaynağına bağlanmıştır. Buna göre; a) Isıtıcıdan geçen akımı, b) Isıtıcının gücünü, c) Isıtıcının 10 saniyede vereceği ısı enerjisini, d) Bu ısıtıcı 2 saat kullanıldığında kw-h i 80 TL den kaç TL lik elektrik enerjisi sarf etmiş olur? a) I = U R = 220 10 c) W = P.t = 4840.10 = 48400 Joule = 22 A b) P = U.I = 220.22 = 4840 W d) P = 4840 W = 4,84 kw W = P.t = 4,84.2 = 9,68 kw-h 1 kw-h i 80 TL olursa 9,68 kw-h i x x = 774,4 TL olur. 29.09.2018 56/57
60 W lık bir ampül 220 V luk şehir şebekesine takılarak 4 saat çalıştırılıyor. a) Ampülün şehir şebekesinden çektiği akımı bulunuz. b) Ampülün direncini bulunuz. c) Gelen elektrik faturalarında 1 kw-h lik enerji 80 TL ise elektrik borcunuzun ne kadar olacağını hesaplayınız. Cevaplar : a) 272 ma b) 806,67 Ω c) 19,2 TL 29.09.2018 57/57