7. ÜNİTE AKIM, GERİLİM VE DİRENÇ

7. ÜNİTE AKIM, GERİLİM VE DİRENÇ KONULAR 1. AKIM, GERİLİM VE DİRENÇ 2. AKIM BİRİMİ, ASKATLARI VE KATLARI 3. GERİLİM BİRİMİ ASKATLARI VE KATLARI 4. DİRENÇ BİRİMİ VE KATLARI

7.1. AKIM, GERİLİM VE DİRENÇ 7.1.1 Elektrik Akımı ve Tanımı Birim zamanda, bir yönde meydana gelen elektron hareketine elektrik akımı denir. Elektrik akımı, iletkenlere uygulanan potansiyel farkın iletken atomunun son yörüngesindeki elektronları kendi yörüngesinden koparıp bir yönde ötelemesi ile meydana gelir. Elektrik akımı I harfi ile gösterilir. Akım şiddeti ampermetre ile ölçülür. 7.1.2 Doğru ve Alternatif Akım 7.1.2.1 Doğru Akım Yönü ve şiddeti zamana göre değişmeyen akıma doğru akım (DC) denir. Doğru akımın üretilmesi ve iletilmesi alternatif akıma göre daha zor olduğundan çok yaygın kullanılmamaktadır. Aküler, piller, DC dinamoları, DC kaynaklarına birer örnek olarak verilebilir. 7.1.2.2 Alternatif Akım Şekil 7.1 Doğru akım Yönü ve şiddeti zamana göre değişen akıma alternatif akım denir. Buradaki yön değişimiyle alternatif akımın zamanla hem pozitif hem de negatif değer alması 103

vurgulanırken, şiddetinin değişmesiyle de sıfırdan maksimum değere doğru hızlı bir değer artışı ve azalışı göstermesi ifade edilmektedir. Alternatif akımda devamlı olarak değişen akım ve gerilimin farklı bazı değerleri vardır. Bu değerler; ani değer, maksimum değer, tepeden tepeye değer, ortalama değer ve etkin değer olarak adlandırılır. Şekil 7.2 Alternatif akım elektrik enerjisi 7.1.3 Ampermetre Yapısı ve Çeşitleri Elektrik akım şiddetini ölçmede kullanılan ölçü aletlerine ampermetre denir. Ampermetrelerin elektrik devrelerindeki sembolü, daire içinde A ile ifade edilir. Ampermetreler devreye seri bağlanır, çünkü alıcı veya alıcılardan geçecek akımın ölçülebilmesi için akımın tamamının ampermetreden geçmesi gerekmektedir. Ampermetreler devreye seri bağlandıklarından, ölçüm yaptıkları devrelerde bir yük gibi akımı sınırlandırıcı etki yapmamaları gerekmektedir. Bu yüzden ampermetrelerin iç dirençleri çok küçüktür (0-1Ω) ve yanlışlıkla paralel bağlanmaları durumunda üzerinden çok büyük akım geçeceğinden kısa sürede kullanılmaz hale gelebilirler. Akım şiddetini ölçen bu aletler dijital, analog ve pens ampermetreler olarak çeşitlere sahiptir. Ampermetreler ölçülecek değere göre ma seviyesinden ka seviyesine kadar ölçme alanına sahip olarak imal edilmektedirler. Ölçülecek akımın DC veya AC olmasına göre, DC ampermetresi veya AC ampermetresi kullanılmalıdır. 104

Resim 7.1 a-dijital pano tipi ampermetre b-analog ampermetre c- Pens ampermetre 7.1.3.1 Ampermetreyi Devreye Bağlama ve Akım Ölçme Akım ölçme işlemi yapılmadan önceki en önemli nokta ölçüm yapılacak akıma uygun ampermetre seçmektir. Ampermetre seçimi yapılırken aşağıda belirtilen hususlara kesinlikle dikkat edilmelidir: Ampermetreler devreye seri bağlanır. Akım çeşidine uygun(ac-dc) ampermetre seçilmelidir. Ampermetrenin ölçme sınırı, ölçülecek akım değerinden mutlaka büyük olmalıdır. Alternatif akım ölçmelerinde ampermetreye bağlanan giriş ve çıkış uçları farklılık göstermezken doğru akımda + ve uçlar doğru bağlanmalıdır. Aksi takdirde analog ölçü aletlerinde ibre ters sapar dijital ölçü aletlerinde değer önünde negatif ifadesi görünür. Ölçülecek akım değerine uygun hassasiyete sahip ampermetre seçilmelidir. µa seviyesindeki akım, amper seviyesinde ölçüm yapan bir ampermetre ile ölçülemez. Ampermetre ölçüm yapılacak noktaya, alıcının veya devrenin çektiği akımın tamamı üzerinden geçecek şekilde, yani seri bağlanmalıdır. Enerji altında hiçbir şekilde ampermetre bağlantısı yapılmamalı ve mevcut bağlantıya müdahale edilmemelidir. 7.2 AKIM BİRİMİ, ASKATLARI VE KATLARI Elektrik akımı I ya da i harfleriyle gösterilir ve birimi Amper (A) dir. Elektrik akı- 105

mı ampermetre denen ölçüm cihazları ile ölçülür. Ampermetreler devreye seri olarak bağlanırlar (Şekil 7.3). 1 Amper, birim zamanda (1 saniyede) bir iletkenden geçen 1 C luk elektrik yükü miktarına denir. Başka bir deyişle, bir devreden 1 saniyede 624.10 16 adet elektron geçiyorsa o devrenin akımı 1 Amper dir. Bir devreden geçen elektrik akımı I = Q t formülüyle bulunur. I : Elektrik akım şiddeti Amper (A) Q: Elektrik yükü miktarı Kulon - Coulomb (C) t : Elektrik yüklerinin geçtiği zaman Saniye (sn) Örnek 1: Şekil 7.3 Ampermetrenin devreye bağlanışı Bir lambadan 5 saniyede 2.5 C luk yük geçtiğine göre lambanın çektiği akımı bulunuz. Cevap: Q = 2.5 C t = 5 sn. I =? I = q / t = 2.5 / 5 = 0.5 A Örnek 2: Bir lamba, uçları arasındaki potansiyel farkı 10 C olan elektrostatik bir kaynak- 106

tan 5 saniye boyunca 0.5 A akım çektiğine göre son durumda kaynağın yükü ne kadar azalmıştır? Cevap: I = 0.5 A t = 5 sn. Q =? I = Q / t formülünde Q yü bulmak (yalnız bırakmak) için bölüm halinde olan t değişkeni, eşitliğin karşı tarafına çarpım olarak geçer ve formül I.t = Q ya da Q = I.t şeklini alır. Değerler formüle yerleştirildiğinde transfer olan yük miktarı Q = 5. 0.5 = 2.5 C şeklinde bulunur. Örnek 3: Örnek 2 deki kaynağın potansiyel farkı son durumda ne kadardır? Cevap: İşlemi basitleştirmek için kaynağın uçlarından birinin 10 C luk yüke ve diğerinin de 0 C luk bir yüke sahip olduğunu varsayalım. 10 C luk uçtan diğerine 2.5 C luk yük aktığına göre: Birinci ucun potansiyeli = 10 2.5 = 7.5 C İkinci ucun potansiyeli = 0 + 2.5 = 2.5 C Aralarındaki potansiyel fark ise: Q 1-2 = Q 1 Q 2 = 7.5 2.5 = 5 C şeklinde bulunur. Örnek 4: Örnek-2 deki devreden akan yük kaç elektronun yüküne eşittir? Cevap: 1 C 624.10 16 adet elektronun yüküne eşit olduğuna ve devreden toplamda 2.5 C luk yük aktığına göre göre: Devreden akan yük, 2.5.624. 10 16 = 156. 10 17 elektronun yüküne eşittir. Seri/paralel bağlama: Üç arkadaş düşünün. Birinin sağ eli diğerinin sol eline gelecek şekilde bağlarlarsa ellerini seri bağlamış olurlar. Şayet sağ ellerini bir nok- 107

tada ve sol ellerini başka bir noktada birleştirirlerse ellerini paralel bağlamış olurlar. Devre elemanlarının giriş uçlarını sol eliniz ve çıkış uçlarını da sağ eliniz gibi düşünebilirsiniz. Not: Akımın birimine amper ismi Elektrik alanında önemli çalışmalar yapmış bir Fransız fizikçi ve matematikçi André-Marie Ampère (1775 1836) nin anısına verilmiştir. 7.2.1 Ast ve Üst katları ve Çevrimleri Elektriksel büyüklüklerin hepsinde olduğu gibi akım da biner biner büyür ve biner biner küçülür. Amperin üst katları sırayla kiloamper (ka) ve megaamper (MA) dir. Mega amper büyüklüğündeki akımlar çok büyük olduğundan akım değeri olarak MA ile pek karşılaşmazsınız. Amperin ast katları ise sırası ile miliamper (ma) ve mikroamper ( A) dir. Amperi bir binanın zemin katına koyarsak akımın ast katları binanın alt katlarına ve akımın üst katları da binanın üst katlarına yerleştirilebilir (Tablo 7.1). Tablo 7.1 Akımın ast ve üst katları 7.3 GERİLİM BİRİMİ ASKATLARI VE KATLARI 7.3.1 Emk ve Gerilimin Birimi Şekil 7.4 Devrenin emk si 108

Hatırlayacak olursak, emk E ile ve gerilim de U ile gösterilmekteydi. Emk nin ve gerilimin birimi volt tur. Volt, V harfi ile gösterilir. Emk ya da gerilim voltmetre ile ölçülür. Şekil 7.4 te görüldüğü gibi voltmetre devreye paralel bağlanır. 7.3.2 Ast, Üst Katları ve Çevrimleri Gerilimin ast ve üst katları da akım da olduğu gibi biner biner büyür ve biner biner küçülür. Tablo 7.2 Gerilimin ast ve üst katları 7.4 DİRENÇ BİRİMİ VE KATLARI 7.4.1 Direnç ve İletken En basit ifade ile direnç elektrik akımına karşı gösterilen zorluk olarak ifade edilebilir. Direnci teknik olarak tanımlayacak olursak: 1 mm2 kesitinde, 106,3 cm boyunda cıva silindirin 0 C deki direncine 1 ohm (Ω) denir. Bir elektrik devresine gerilim uygulandığında, alıcıdan akım geçmektedir. Geçen akımı sınırlayan etken ise alıcının direncidir. Buradan şu sonuca varabiliriz. Eğer iletkenin direnci fazla ise geçen akım miktarı az, iletkenin direnci az ise geçen akım miktarı fazladır. Direnç birimlerinin ast katları pek kullanılmamakta olup ohm ve üst katları kullanılmaktadır. Bunlar: Ohm (Ω)< Kiloohm (kω) <megaohm (MΩ) Gigaohm (GΩ) 109

ÖZET Birim zamanda, bir yönde meydana gelen elektron hareketine elektrik akımı denir. Elektrik akımı I harfi ile gösterilir. Akım şiddeti ampermetre ile ölçülür. Yönü ve şiddeti zamana göre değişmeyen akıma doğru akım (DC) denir. Yönü ve şiddeti zamana göre değişen akıma alternatif akım denir. Elektrik akım şiddetini ölçmede kullanılan ölçü aletlerine ampermetre denir. Ampermetrelerin elektrik devrelerindeki sembolü, daire içinde A ile ifade edilir. Akım ölçme işlemi yapılmadan önceki en önemli nokta ölçüm yapılacak akıma uygun ampermetre seçmektir. Ampermetreler devreye seri bağlanır. Elektrik akımı I ya da i harfleriyle gösterilir ve birimi Amper (A) dir Akımın birimine amper ismi Elektrik alanında önemli çalışmalar yapmış bir Fransız fizikçi ve matematikçi André-Marie Ampère (1775 1836) nin anısına verilmiştir. Amperin üst katları sırayla kiloamper (ka) ve megaamper (MA) dir. Mega amper büyüklüğündeki akımlar çok büyük olduğundan akım değeri olarak MA ile pek karşılaşmazsınız. Hatırlayacak olursak, emk E ile ve gerilim de U ile gösterilmekteydi. Emk nin ve gerilimin birimi volt tur. Volt, V harfi ile gösterilir. Gerilimin ast ve üst katları da akım da olduğu gibi biner biner büyür ve biner biner küçülür. Direnç birimlerinin ast katları pek kullanılmamakta olup ohm ve üst katları kullanılmaktadır. Bunlar: Ohm (Ω)< Kiloohm (kω) <megaohm (MΩ) Gigaohm (GΩ) 110

DEĞERLENDİRME SORULARI 1-İletkenin direncini etkileyen faktörlerden değildir? A. Cinsine B. Uzunluğuna C. Uygulanan gerilime D. Kesite 2-Maddelerin serbest elektronların hareketlerine karşı gösterdiği zorluğa denir? A. Yalıtkandır B. İletkenlik C. Öz direnç D. Direnç 3-Elektirik devresinden geçen akımı değiştirmek için kullanılır? A. Reosta B. Anahtar C. Buton D. Ampermetre 4-Aşağıdakilerden hangisi direnç birimidir? A. Volt B. ohm (om) C. Watt D. Amper 5-1 Amper kaç mili amperdir?(ma) A. 1000 ma B. 10,000 ma C. 10 ma D. 100 ma 111