Elektrik kımı ve Devreleri Elektrik akımı Potansiyel fark (gerilim) Yüklü küreler arasınaki yük alışverişini, sıvı seviyelerinin farklı oluğu kaplaraki sıvı akışıyla kıyaslayalım. Yüksek potansiyel ve üşük potansiyel kavramlarını tartışalım. musluk + + Kimyasal bir pilin iki ucu arasınaki potansiyel farkı ve yüklerin neen lamba üzerinen geçtiğini tartışalım. SI birimi volt () olan potansiyel fark, genellikle sembolü ile gösterilir ve türetilmiş bir büyüklüktür. MEB kazanımlarına bahseilen, Galvani ve olta nın bakış açıları arasınaki farkı tartışalım. kım şieti Zıt yükle yüklenmiş iki küre arasınaki anahtarın kapatılması urumuna elektronların hareketinin ve akımın yönünün ne olacağını tartışalım. + + Bir iletkenin ik kesitinen birim zamana geçen yük miktarına akım şieti enir. i sembolüyle gösterilen ve temel bir büyüklük olan akımın SI birimi amper ir (). Matematiksel olarak, Toplam yük kım = Zaman şekline ifae eilir. ya a i = q t Bir elektrik evresineki akımı inceleyelim. Tel üzerineki farklı noktalar için akım şietini tartışalım Yük korunumu gereği, elektrik evrelerine, aynı iletken tel üzerineki akım şieti, tel üzerineki her noktaa aynıır. 1. İyon içeren çözelti olu ve B tüplerinin belirli bir kesitinen, aynı süre içerisine şekile gösterilen yük miktarları geçmekteir. -2q +3q -3q B +2q Buna göre, ve B tüplerineki akımlar oranı i kaçtır? i B ) 1 2 İletkenlik B) 2 3 C) 1 D) 3 2 E) 2 Elektrik akımını iletebilen maelere iletken, iletemeyen maelere ise yalıtkan enir. Elektrik evrelerine hem iletken hem e yalıtkan maelerin kullanım alanları varır. Yalıtkan maelere örnek olarak saf su, cam, lastik, plastik, yağ, asfalt, fiberglas, mika, kuru pamuk, kuru kâğıt, kuru ağaç, hava ve elmas verilebilir. Metaller oa sıcaklığına iletkenir. Fakat her metalin iletkenlik özelliği aynı eğilir. Metallerin iletkenliğini, üzerineki serbest elektronlar sağlar. Tuzlu su örneğine oluğu gibi, iyonik bağlı bileşiklerin sıvı çözeltileri elektrik akımını iletir. İletkenliği, çözeltie bulunan pozitif ve negatif yüklü iyonlar sağlar. Saf sua iyonlar bulunmaığı için, saf su yalıtkanır. 1 19
Yüksek gerilim altına, yılırım örneğine oluğu gibi, yalıtkan maelereki elektronlar bağlı olukları atomlaran koparak elektrik akımı oluşturabilirler. Bu şekile iyonize olan havaya ya a gazlara plazma iyoruz. Katı bir iletkenin irenci Bir maenin elektrik akımına gösteriği karşı koyuşa irenç enir. Elektrik konusunaki irenç kavramı, çoğu zaman mekanik konusunaki sürtünmeye benzetilir. SI birimi ohm (Ω) olan irenç, türetilmiş bir büyüklüktür. R sembolüyle gösterilir. Matematiksel olarak, Potansiyel fark Direnç = kım şekline ifae eilir. ya a R = i Bir katının irenci, o katının yapılığı malzemenin cinsine (özirenç) ve geometrisine (şekline) göre eğişir. Farklı boylara, eşit kalınlıkta ve aynı malzemeen yapılmış iki metalin irençlerini tartışalım. Farklı kalınlıklara, eşit boya ve aynı malzemeen yapılmış iki metalin irençlerini tartışalım. r 2r Elektrik evrelerine iletken tellerin e bir irenci varır. ncak biz, problem çözümlerine kolaylık olması için bu irenci ihmal eiyoruz. İletken metallerin irenci, genellikle, sıcaklık arttıkça artar. Konu nlatımı: Elektrik kımı ve Devreleri 2. ynı maeen yapılmış K ve L iletken tellerinen K nin irenci R ir Buna göre, L telinin irenci kaç R ir? ) R 4 B) R 2 Elektrik evreleri Ohm yasası C) R D) 2R E) 4R Farklı irençlere sahip metallere, aynı potansiyel fark uygulanığına ele eilen akımları kıyaslayalım. mpermetrenin gösteriği eğeri ve ampermetrenin fonksiyonunu tartışalım. 2 1 ynı irençlere sahip metallere, farklı potansiyel fark uygulanığına ele eilen akımları kıyaslayalım. 1 Şekileki evree ampermetrenin gösteriği eğeri 2 hesaplayalım. 2 6 2 2 2
Bütün evre elemanlarının bir irenci varır. ncak biz, problemlere ampermetrenin irencini ihmal eiyoruz. Bir evre elamanı olan reostanın çalışma prensibini inceleyelim. Reostanın sürgüsünün farklı yönlere çekilmesinin etkilerini tartışalım. reosta Elektrik evrelerine, evrenin açık oluğu ve evreen elektrik akımı çekilmeiği urumlara, evreeki kaynağın iki kutbu arasınaki potansiyel farka elektromotor kuvvet (emk) enir. sembolü ile gösterilir, birimi volttur. Devree akım akmaya başlaığına, emk yerine gerilimen bahseeriz. Yük korunumu ve akım paylaşımı Birleşme noktasına (kavşak) gelen akımlar arasınaki ilişkiyi tartışalım. 1 2 3 4 3. Şekileki evree ampermetree okunan eğer 2 ır. Buna göre, R irenci kaç ohmur? ) 1 B) 2 C) 4 D) 6 E) 8 5 Konu nlatımı: Elektrik kımı ve Devreleri 4. Şekile reosta kullanılarak oluşturulmuş bir elektrik evresi verilmiştir. Buna göre, I. Reostanın sürgüsü 1 yönüne hareket ettirilirse, evreen geçen akım artar. II. Reostanın sürgüsü 2 yönüne hareket ettirilirse, evreeki irenç artar. III. Reostanın sürgüsü 2 yönüne hareket ettirilirse, evreeki akım artar. yargılarınan hangileri oğruur? ) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III 5. Şekile bir evre parçasınan geçmekte olan akım eğerleri Buna göre, K noktasınan geçen akımın yönü ve büyüklüğü aşağıakileren hangisine oğru verilmiştir? ) 1 yönüne 9 B) 1 yönüne 10 C) 1 yönüne 13 D) 2 yönüne 9 Seri bağlı irençler E) 2 yönüne 13 Özeş iki irencin birbirine seri bağlanığı evreeki eşeğer irenci ve evrenin akımını hesaplayalım. 6 Ω 6 Ω 12 3
Eşeğer irenç, bir evree ya a evre parçasına, biren çok irencin yerine aynı işlevi görebilecek şekile geçebilecek tek bir irenci ifae eer. İki farklı irencin birbirine seri bağlanığı evreeki akımı ve voltmetrelerin gösteriği eğerleri hesaplayalım. oltmetrelerin evreeki fonksiyonunu tartışalım. 1 12 2 oltmetre hangi iki nokta arasınaki potansiyel farkı ölçecekse, voltmetrenin uçları o iki noktaya bağlanır. oltmetrenin iç irenci çok yüksek oluğu için üzerinen geçen ve olukça üşük olan akım ihmal eilir. Fayalı bilgi oltmetrenin üzerinen geçen akımı ihmal ettiğimiz için; gözümüze karışık görünen evrelere, voltmetrenin bulunuğu kolun evree olmaığını üşünebiliriz. Paralel bağlı irençler Birbirine paralel bağlı üç irencin ayrı ayrı üzerinen geçecek akımları tartışalım. Bu üç irenç için, Ohm yasasını kullanarak eşeğer irenci hesaplayalım. R 3 R 2 R 1 Konu nlatımı: Elektrik kımı ve Devreleri Şekileki evree eşeğer irenci ve ampermetrelerin gösteriği eğerleri hesaplayalım. 12 6. Şekile, özeş irençler kullanılarak oluşturulmuş bir evre mpermetrenin gösteriği eğer 2 oluğuna göre, voltmetree okunan eğer kaç ir? ) 2 B) 4 C) 8 D) 10 E) 12 7. İç irenci önemsiz bir pil kullanılarak şekileki evre oluşturulmuştur. Buna göre, ampermetrelere okunan eğerlerin oranı 1 2 neir? ) 1 4 B) 1 3 Seri ve paralel bağlı irençler C) 1 D) 3 E) 4 Şekileki evree eşeğer irenci, ampermetrelerin ve voltmetrenin gösteriği eğerleri hesaplayalım. 4 6 Ω 12
8. Şekile, evre parçası üzerine akım eğerleri Buna göre, X irenci kaç ohm olmalıır? ) 3 B) 6 C) 9 D) 12 E) 24 9. Şekile, iç irenci önemsiz bir üreteçle kurulmuş evre Buna göre, K ve L noktaları arasınaki potansiyel fark kaç volttur? ) 6 B) 12 C) 15 D) 18 E) 24 Elektrik evrelerine hesaplamalar Bir noktanın potansiyelinin hesaplanması Topraklanmış evrenin üzerineki farklı noktaların potansiyellerini hesaplayalım. Kavram yanılgısı 1 Ω 6 Bir evre topraklanığına, akım toprağa akmaz. Topraklanan noktanın potansiyeli, yerin potansiyeline eşit olur. Yerin potansiyelini 0 kabul eiyoruz. Topraklanmış evre parçası üzerineki, B ve C noktalarının potansiyellerini hesaplayalım. 3 B C 12 Konu nlatımı: Elektrik kımı ve Devreleri Kavram yanılgısı Kimyasal piller, iki uç arasına potansiyel fark yaratırlar. Pillerin sağlaığı akım evreye bağlıır. Pile ait olan özellik potansiyel farktır. Nokta potansiyelleri üzerinen voltmetrenin gösteriği eğeri hesaplayalım. 12 10. Şekile topraklanan bir evre parçası verilmiştir. 2 + 24 Buna göre, noktasının potansiyeli kaç volttur? ) 32 B) 24 C) 16 D) 24 E) 32 11. Bir evreye, voltmetre şekileki gibi bağlanmıştır. Buna göre, voltmetrenin gösteriği eğer kaç ir? ) 1 B) 4 C) 8 D) 10 E) 12 12. İç irenci önemsiz bir üreteç kullanılarak şekileki evre kurulmuştur. 1 Ω 12 Buna göre, voltmetrenin gösteriği eğer kaç ir? ) 2 B) 3 C) 5 D) 6 E) 9 5