Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü 7. Hafta. Aysuhan OZANSOY

Benzer belgeler
Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü Bahar Yarıyılı Bölüm-6 Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Akım, Direnç ve Elektromotor Kuvvet

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ Öğretim Üyesi: Doç.Dr. Tamila ANUTGAN 1

Hareket halindeki elektrik yüklerinin oluşturduğu bir sistem düşünelim. Belirli bir bölgede net bir yük akışı olduğunda, akımın mevcut olduğu

Akım ve Direnç. Bölüm 27. Elektrik Akımı Direnç ve Ohm Kanunu Direnç ve Sıcaklık Elektrik Enerjisi ve Güç

4 ELEKTRİK AKIMLARI. Elektik Akımı ve Akım Yoğunluğu. Elektrik yüklerinin akışına elektrik akımı denir. Yük

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü A Grubu 3. Bölüm (Doğrusal Hareket) Özet Aysuhan Ozansoy

Bölüm 4 Doğru Akım Devreleri. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Matematik Bölümü A-Grubu Bahar Yarıyılı Bölüm-III Özeti Ankara Aysuhan Ozansoy

DENEY 6 TUNGSTEN FİTİLLİ AMPUL VE YARIİLETKEN DİYOT

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Doğru Akım Devreleri-1

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL ELEKTRİK DEVRE LABORATUVARI TEMEL DEVRE TEOREMLERİNİN UYGULANMASI

Güç, enerji ve kuvvet kavramları, birimler, akım, gerilim, direnç, lineerlik nonlineerlik kavramları. Arş.Gör. Arda Güney

Buna göre, bir devrede yük akışı olabilmesi için, üreteç ve pil gibi aygıtlara ihtiyaç vardır.

Ders 2- Temel Elektriksel Büyüklükler

Buna göre, bir devrede yük akışı olabilmesi için, üreteç ve pil gibi aygıtlara ihtiyaç vardır.

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü Bahar Yarıyılı 7. Bölüm Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

TEMEL KAVRAMLAR BİRİM SİSTEMİ TEMEL NİCELİKLER DEVRE ELEMANLARI ÖZET

ÖĞRENME ALANI : FĐZĐKSEL OLAYLAR ÜNĐTE 3 : YAŞAMIMIZDAKĐ ELEKTRĐK (MEB)

<<<< Geri ELEKTRİK AKIMI

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Elektriksel Potansiyel

ELEKTRİK AKIMI Elektrik Akım Şiddeti Bir İletkenin Direnci

Doğru Akım Devreleri

ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ

Temel Kavramlar. Elektrik Nedir? Elektrik nedir? Elektrikler geldi, gitti, çarpıldım derken neyi kastederiz?

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü A Grubu Bahar Yarıyılı Bölüm-5 Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü 10. Hafta. Aysuhan OZANSOY

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü Bahar Yarıyılı Bölüm Ankara Aysuhan OZANSOY

Elektrik Akımı, Direnç ve Ohm Yasası

Sensörler Öğr. Gör. Erhan CEMÜNAL Thomas Alva Edison

Doğru Akım Devreleri

AET 113 DOĞRU AKIMI DEVRE ANALİZİ 1. HAFTA

İç direnç ve emk. Seri bağlı dirençler. BÖLÜM 28 Doğru Akım Devreleri. İç direnç ve emk. ve emk. Elektromotor kuvvet (emk) kaynakları.

SIĞA VE DİELEKTRİKLER

Makine Mühendisliği İçin Elektrik-Elektronik Bilgisi. Ders Notu-3 Doğru Akım Devreleri Hazırlayan: Yrd. Doç. Dr. Ahmet DUMLU

7. ÜNİTE AKIM, GERİLİM VE DİRENÇ

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Manyetik Alan Kaynakları-1

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ Öğretim Üyesi: Doç.Dr. Tamila ANUTGAN 1

Makine Mühendisliği İçin Elektrik-Elektronik Bilgisi. Ders Notu-2 Hazırlayan: Yrd. Doç. Dr. Ahmet DUMLU

ELEKTRİK VE MANYETİZMA

ELEKTRİK ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bahar Yarıyılı 10. Bölüm Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

Ders 3- Direnç Devreleri I

DA DEVRE. Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ANALIZI

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Faraday Yasası

BAHAR YARIYILI FİZİK 2 DERSİ. Yrd. Doç. Dr. Hakan YAKUT. Fizik Bölümü

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU FİZİK II. Dersin Kodu: FİZ 1102

İş, Güç ve Enerji. Fiz Ders 7. Sabit Bir Kuvvetin Yaptığı İş. Değişen Bir Kuvvetin Yaptığı İş. Güç. İş-Kinetik Enerji Teoremi

YAŞAMIMIZDAKİ ELEKTRİK

Dielektrik malzeme DİELEKTRİK ÖZELLİKLER. Elektriksel Kutuplaşma. Dielektrik malzemeler. Kutuplaşma Türleri Elektronik kutuplaşma

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: FİZ 1102

Malzemeler elektrik yükünü iletebilme yeteneklerine göre 3 e ayrılırlar. İletkenler Yarı-iletkenler Yalıtkanlar

İletken, Yalıtkan ve Yarı İletken

Elektrik Devre Temelleri

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Doğru Akım Devreleri-2

3. HAFTA BLM223 DEVRE ANALİZİ. Yrd. Doç Dr. Can Bülent FİDAN.

Manyetik Alan. Manyetik Akı. Manyetik Akı Yoğunluğu. Ferromanyetik Malzemeler. B-H eğrileri (Hysteresis)

ELEKTRİK VE MANYETİZMA

İçerik. Fizik 101-Fizik I

Elektrik Nedir? Elektrik nedir? Elektrikler geldi, gitti, çarpıldım derken neyi kastederiz?

2. HAFTA BLM223 DEVRE ANALİZİ. Yrd. Doç Dr. Can Bülent FİDAN.

Elektrik Müh. Temelleri

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü Bahar Yarıyılı 9.Bölümün Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

Ölçme Kontrol ve Otomasyon Sistemleri 4

ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: FİZ 1102

TEMEL ELEKTRİK-ELEKTRONİK DERSİ SORU BANKASI

ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLER

DÖRT NOKTA TEKNİĞİ İLE ELEKTRİKSEL İLETKENLİK ÖLÇÜMÜ DENEYİ FÖYÜ

Fizik 102-Fizik II /II

Elektronik cihazların yapımında en çok kullanılan üç yarıiletken şunlardır,

Manyetik Alan Şiddeti ve Ampere Devre Yasası

TEMEL ELEKTRONİK VE ÖLÇME -1 DERSİ 1.SINAV ÇALIŞMA NOTU

2. BÖLÜM AKIM, DİRENÇ, GERİLİM ELEKTRİK DEVRELERİ. Yazar: Dr. Tayfun Demirtürk E-posta:

Malzemelerin Elektriksel ve Manyetik Özellikleri

MAK108 / GMAK108 Temel Elektrik-Elektronik Bilgisi 1. HAFTA

Valans elektronları kimyasal reaksiyona ve malzemenin yapısına katkı sağlar.

Hazırlayan: Tugay ARSLAN

Enerji Band Diyagramları

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

Elektrik Yük ve Elektrik Alan

Fizik II Elektrik ve Manyetizma İndüktans

DENEY DC GERİLİM ÖLÇÜMÜ DENEYİN AMACI

Yarıiletken devre elemanlarında en çok kullanılan maddeler;

dq I = (1) dt OHM YASASI ve OHM YASASI İLE DİRENÇ ÖLÇÜMÜ

Ölçme Kontrol ve Otomasyon Sistemleri 1

Bölüm 1. Elektriksel Büyüklükler ve Elektrik Devre Elemanları

FTR 205 Elektroterapi I. Temel Kavramlar. yrd.doç.dr. emin ulaş erdem

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU FİZİK I. Dersin Kodu: FİZ 1101

2: MALZEME ÖZELLİKLERİ

7. DİRENÇ SIĞA (RC) DEVRELERİ AMAÇ

Aşağıdaki formülden bulunabilir. S16-Kesiti S1=0,20 mm²,uzunluğu L1=50 m,özdirenci φ=1,1 olan krom-nikel telin direnci kaç ohm dur? R1=?

1. Yarı İletken Diyotlar Konunun Özeti

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜÇ ELEKTRONİĞİ 2. HAFTA

Elektrostatik Elektrik Alan Elektrik Akı Kondansatör. Kaynak : Serway-Beichner Bölüm 23, 24, 26

TEMEL BİLGİLER. İletken : Elektrik yüklerinin oldukça serbest hareket ettikleri maddelerdir. Örnek olarak bakır, gümüş ve alüminyum verilebilir.

Hareket Kanunları Uygulamaları

6.SINIF. Yaşamımızdaki elektrik. Elektrik çarpmalarına karşı korunmanın

EEM211 ELEKTRİK DEVRELERİ-I

Transkript:

FİZ102 FİZİK-II Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü 7. Hafta Aysuhan OZANSOY

Bölüm 6: Akım, Direnç ve Devreler 1. Elektrik Akımı ve Akım Yoğunluğu 2. Direnç ve Ohm Kanunu 3. Özdirenç 4. Elektromotor Kuvvet ve Devreler 5. Elektrik Devrelerinde Güç ve Enerji A.Ozansoy, FİZ102 2

1. Elektrik Akımı ve Akım Yoğunluğu 1.1. Elektrik akımı Bu ve sonraki 3 bölümde hareket halindeki yükleri inceleyeceğiz. Birim zamanda, belli bir kesit alanından geçen yük miktarına elektrik akımı ya da kısaca akım denir. I ort Q t Şekil Kaynak [1] den alınmıştır. I I I ani lim t 0 Q t dq dt A.Ozansoy, FİZ102 3

vd v s : sürüklenme hızı Akım:[Coulomb/Saniye][A] A:Amper Şekiller Kaynak [2] den alınmıştır. Elektrik akımının yönü; pozitif yüklerin akış yönüdür. Akımın yönünü belirlemedeki bu seçime konvensiyonel akım denir. Akımın yönüyle ilgili bu seçim tamamen keyfidir. Akımın yönünden bahsetmiş olsak da elektrik akımı skaler bir niceliktir. İletken içinde elektronlar sürekli hareket halindedir. Buna rağmen, bir kesitten geçen net yük sıfır olur. Ancak, bir potansiyel farka bağlanırsa yük akışı olur. A.Ozansoy, FİZ102 4

Bazı Akım Değerleri Akımın bulunduğu yer Akım (A) Bilgisayar devrelerinde 10-12 -10-6 TV tüpündeki elektron ışını 10-3 İnsan için tehlikeli 10-2 -10-1 El feneri 0.5-1 Otomobil marş motoru 200 Yıldrımda tepe akımı 10 4 A.Ozansoy, FİZ102 5

1.2. Madde İçinde Akımlar Yükün madde içindeki hareketini maddenin özellikleri belirler (iletken, yalıtkan, yarıiletken, süperiletken.) Yüklerin madde içinde nasıl taşındığına bakalım: a) Elektrostatik Durumda: İletken içinde her yerde elektrik alan sıfırdır (E=0) ve akım yoktur. Bu, tüm yüklerin durgun olduğu anlamına gelmez. Bir iletkende serbest elektronlar rastgele hareket ederler. Elektronların hareketi rastgele olduğundan belli bir yönde net yük akışı olmaz. Elektronların rastgele hareketlerinin sürati v r ~ 10 6 m/s b) İletkenin iki ucu bir güç kaynağına bağlanırsa: İletken üzerindeki tüm noktaların potansiyeli aynı değildir. Bir potansiyel fark yaratılmış olur, bu durumda iletkende bir elektrik alan oluşturulur ( E 0). Bu alan elektronların rastgele hareketini değiştirir. Alan, elektronlar üzerine bir kuvvet uygular. Elektronlar kuvvetle zıt yönlü bir sürüklenme kazanırlar. Bu sürüklenme hızı v d ~ 10-4 m/s mertebesindedir. A.Ozansoy, FİZ102 6

1.3. Akım Yoğunluğu Yükün genel hareketi, bu hareketin ayrıntıları dikkate alınarak incelenir. Bu nedenle akım yoğunluğu tanımlanır. Akım yoğunluğu; birim kesit alanına düşen akım demektir. dq qnav dt, J I A Akım yoğunluğu s nqv s I dq dt Birim hacimdeki parçacık sayısı I Skaler Uzunlamasına bir nesnenin içindeki yük akışı? Bir devre için değeri sabit J Vektörel Bir noktadaki yük akışı nasıl? Bir devrede J nin değeri her yerde aynı olmayabilir. (+) yük için J ve v s aynı yönlü (-) yük için J ve v s zıt yönlü A.Ozansoy, FİZ102 7

Doğru Akım (D.C.) ve Alternatif Akım (A.C) Büyüklüğü ve yönü zamanla değişmeyen akıma doğru akım, büyüklüğü ve yönü zamanla değişen akıma alternatif akım denir. A.Ozansoy, FİZ102 8

2. Direnç ve Ohm Kanunu Yükün madde içinde ne kadar kolaylıkla hareket ettiğini, o maddenin elektriksel direnci belirler. Düzgün kesit alanına sahip bir iletkende, J her kesit alanında sabittir. İletkenin uçları arasına bir potansiyel fark uygulanırsa, iletken içinde bir E ve bir J oluşur. Potansiyel fark sabitse akım da sabit olacaktır. Bir çok maddede akım yoğunluğunun elektrik alana oranı sabittir. Buna OHM KANUNU denir. Orantı katsayısına da iletkenlik katsayısı denir. J E Mikroskopik Ohm Kanunu İletkenlik katsayısı Direnç ve özdirenç arasındaki ilişki R L A L A Direnç birimi Ohm () dur. George Simon Ohm (1789-1854), Alman fizikçi ve matematikçi V=IR (Ohm Kanunu) A.Ozansoy, FİZ102 9

3. Özdirenç 1 Özdirenç(): [.m] Özdirenç, maddenin cinsine ve sıcaklığa bağlı bir niceliktir. Mükemmel bir iletkenin özdirenci sıfır, mükemmel bir yalıtkanın özdirenci sonsuzdur. Yarıiletkenlerin özdirençleri iletkenler ve yalıtkanlar arasındadır. Bu maddelerin iletkenlikleri, sıcaklıklarındaki ve saflıklarındaki en küçük bir bozulmadan etkilendiklerinden dolayı oldukça önemlidirler. Tablo, Kaynak [3] ten alınmıştır. a) Tüm değerler 20C de dir. b) Nikel-krom alaşımı. Isıtma elemanlarında yaygın olarak kullanılır. Tablo, Kaynak[3] ten alınmıştır. A.Ozansoy, FİZ102 10

Özdirenç ve Sıcaklık 0 1( T T 0) Metallerde: Sıcaklık arttıkça özdirenç artar. Sıcaklık arttıkça serbest elektronlar örgü iyonları ile daha çok çarpışır ve örgü iyonları daha çok titreşir. Böylece özdirenç artar. T 0 daki özdirenç Özdirencin sıcaklık katsayısı Yarıiletkenlerde: Sıcaklık arttıkça yarıiletkenin daha çok elektronu serbest duruma geçer, yük taşıyıcıların yoğunluğu artar. Bu nedenle özdirenç azalır. Süperiletkenlerde: Belli bir kritik sıcaklığın (T c ) altında özdirenç sıfır olur. T c nin değeri kimyasal bileşime, moleküler yapıya ve basınca bağlıdır. Süperiletkenlerin önemli bir özelliği bunlara bir kez akım uyguladıktan sonra voltaja gerek kalmadan akımın devam edebilmesidir. A.Ozansoy, FİZ102 11

4. Elektromotor Kuvvet (EMK) ve Devreler Bir elektrik devresi, en basit anlamıyla elektrik akımın aktığı yoldur. Bir güç kaynağı, iletken teller ve bir devre elemanı ile (ampul, direnç vs) basit bir devre yapılabilir. Elektrik devrelerinde enerji bir noktadan başka bir noktaya aktarılır. Bir iletkenin düzgün bir akıma sahip olabilmesi için kapalı bir devre olması gerekir. Çünkü, kapalı bir devrenin parçası olmayan bir iletkende E uygulandığında sadece çok kısa bir süre akım akar. Şekiller Kaynak [2] den alınmıştır. Elektrik devrelerinde akımı sabit tutabilmek için elektromotor kuvvet kaynağına ihtiyaç vardır. A.Ozansoy, FİZ102 12

Yükler, direnci olan bir malzeme içerisinden geçerken potansiyel enerjide her zaman bir azalma olur. Bu nedenle devrenin bir parçasında potansiyel enerjinin sürekli yükselmesi gerekir. EMK kaynağı, devrede yüklerin hareketini sağlayan, yüklerin potansiyel enerjilerini artırabilecek olan pil, batarya, jeneratör benzeri aygıtlardır. EMK kaynağını bir yük pompası olarak düşünebiliriz. EMK bir kuvvet değil, bir potansiyel farktır. ile gösterilir. Devrelerde sembolü ile gösterilir. EMK kaynakları, başka enerji türlerini kullanarak elektriksel potansiyel fark oluştururlar. Pil, batarya, akü : kimyasal enerjiyi Jeneratör : Mekanik enerjiyi Güneş pili : ışık enerjisini kullanır. A.Ozansoy, FİZ102 13

Bu kesim, Kaynak [1] den alınmıştır. V b -V a =+ V c -V b =-Ir V a -V c =-IR b ucu daha yüksek potansiyelde c ucu b ucundan daha düşük potansiyelde a ucu c ucundan daha düşük potansiyelde. Direnç üzerinden akım yönünden geçerken potansiyel IR kadar azalır. A.Ozansoy, FİZ102 14

Potansiyelin konuma göre değişim grafiği Şekil Kaynak [1] den alınmıştır. Terminal Voltaj (Uç Voltajı) Vuç Ir r iç direnci üzerinde potansiyel düşüşü olduğundan uç voltaj dan daha düşük olur. 5. Elektrik Devrelerinde Güç ve Enerji P=V I P=I 2 R=V 2 /R Dirençte harcanan (ısıya dönüşen) güç P=I- I 2 r (Kaynaktan güç çıkışı) P=I+ I 2 r (Kaynağa güç girişi) A.Ozansoy, FİZ102 15

Kaynaklar 1. http://www.seckin.com.tr/kitap/413951887 ( Üniversiteler için Fizik, B. Karaoğlu, Seçkin Yayıncılık, 2012). 2. Üniversite Fiziği Cilt-I, H.D. Young ve R.A. Freedman, 12. Baskı, Pearson Education Yayıncılık 2009, Ankara. 3. Fen ve Mühendislik için Fizik Cilt-II, R.A. Serway ve R.J. Beichner, (Çeviri Editörü: Prof. Dr. Kemal Çolakoğlu), 5. Baskıdan çeviri, Palme Yayıncılık 2002, Ankara A.Ozansoy, FİZ102 16