DİRENÇ, OHM KANUNU, İŞ VE GÜÇ

D.RENC, OHM KANUNU, .. VE GUC
    1. ELEKR.K ENERJ.S. ve OZELL.KLER.
Bugun elektrik ca..nda ya.amaktay.z. Kulland...m.z enerjinin buyuk bir bolumu
elektrik enerjisidir. Evlerde ve i. yerlerinde elektrik enerjisini ...k enerjisine cevirerek,
ayd.nlatma amac.yla kullanmaktay.z. Yine elektrik enerjisini .s. enerjisine kolayca
cevirebilen, elektrik ocaklar. ve sobalar., kullan.lmas.n.n basit ve temizli.i nedeniyle
vazgecilmez durama gelmi.tir. Ulkemizin co.u bolgesinde buna ilaveten kullan.lmas. kolay
ve elektrik ocaklar.na oranla elektrik tuketimi daha az olan elektrik enerjisinden
yaralan.larak klimalar son y.llarda yerlerini alm..t.r.
En ileri duzeydeki haberle.me cihazlar.n.n cal..t.r.lmas.nda elektrik enerjisinden
yaralan.l.r. Radyo, televizyon, telefon, hesap makineleri ve bilgisayar gibi bircok cihaz,
elektrik enerjisinden ba.ka bir enerji ce.idi ile cal..mazlar. Yine evlerde kullan.lan supurge,
cama..r, bula..k makinesi ve di.er bircok kucuk cihazlarda mekanik enerjinin elde
edilmesinde, elektrik motorlar.n.n kullan.lmas. kac.n.lmazd.r. Elektrik motorlar.n.n di.er
motorlara gore daha kucuk boyutta yap.labilmesi cal..t.r.l.p durdurulmas.n.n basit bir
anahtarla mumkun olmas., ozel bir bak.m gerektirmemesi ve sessiz cal..malar., ev
cihazlar.nda elektrik enerjisinin kullan.lmas.n.n en onemli nedenlerindendir.
Elektri.in sanayide kullan.lma yerleri de say.lmayacak kadar fazlad.r. Elektrik
makinelerinin verimlerin yuksek olmas., yani kayb.n minimum olmas., kumandalar.n.n
kolayl... ve yap.lar.n.n basit olmas., di.er enerji makineleri yan.nda on s.ray. almalar.na
neden olmu.tur. Elektrik enerjisinin .s. etkisinin di.er bir uygulama alan.nda enduksiyon
f.r.nlar.d.r. Bu f.r.nlarda .s. enerjisi, .s.t.lacak olan maddenin her yerinde ayn. olcude
meydana getirildi.inden, her yeri ayn. anda pi.er veya ergir. Orne.in bir enduksiyon
f.r.n.nda pi.en ekme.in, her taraf. ayn. anda .s.n.p pi.ece.inden kabuk olu.maz. Bunlara
evlerde kulland...m.z mikrodalga f.r.nlar.n. da ornek gosterebiliriz.
Kullan.laca.. yere kadar en az kay.p goturulebilen en uygun enerji, elektrik enerjisi,
yine di.er ce.itlerine en kolay cevrilebilen bir enerjidir. Elektrik santrallerinde uretilen
elektrik enerjisi, binlerce kilometre uzakl.ktaki yerle.me merkezlerine, iletim hatlar. ile
kolayca iletilebilir. Kullanma amac.na uygun olarak mekanik, .s. veya ...k ve kimyasal
enerjilere kolayl.kla cevrilir.
Elektrik enerjisi, akumulatorlerde kimyasal enerjiye donu.turulerek depo etme
olana.. bulundu.u gibi, kucuk de olsa, elektik enerjisi kondansatorlerde de do.rudan depo
edilebilir.
Elektrik enerjisinin kimyasal etkisinden yaralan.larak, madenler uzerindeki ya.lar
gibi istenmeyen maddeler temizlenir. Maddelerin kaplanmas. ile ilgili bir dal olan
galvonoteknik ve son zamanlarda geli.en galvonoplastik ile elektroliz yoluyla saf maden
elde etme sanayileri, elektri.in kimyasal alandaki uygulamalar.n.n ba.l.calar.d.r.
Elektrik enerjisinin ozelliklerini yukar.da k.saca ac.klamaya cal..t.k. Elektrik enerjisi
geli.en teknolojide goruldu.u kadar. ile her zaman yerini alacak ve biz bu ozelliklerini
ac.klamaya devam etmek zorunda kalaca..z.
    2. .LETKENLER, YALITKANLAR ve YARI .LETKENLER
Atomun d.. yorungesinde de.i.ik say.da elektron bulunabilir. Fakat bu elektronlar
say.s. sekizden fazla olamaz. D.. yorungede sekiz elektronu bulunan atomlar bir nevi
kararl.l.k kazanm..t.r. sekiz elektronlu d.. yorungelere gdoymu.yorungeh denir. Doymu.
yorungenin elektronlar. cekirde.e daha s.k. olarak ba.l.d.rlar. .u halde d.. yorungeleri
doymu. olan atomlar, elektronlar.n. kolay kolay b.rakmazlar ve d..ar.dan elektron
alamazlar. Bu bilgileri verdikten sonra serbest elektronlar. fazla olan maddelere, elektrik
ak.m.n. iyi ileten anlam.na gelen giletkenh denir. Bunlara orneklendirmek gerekirse bak.r,
aluminyum ve demir gibi. Butun metaller iletkendir.
Serbest elektronlar. cok az olan maddeler, elektrik ak.m.n. iyi iletmezler veya hic
iletmezler. Boyle serbest elektronu az olan maddelere, elektrik ak.m.n. iletmeyen anlam.na
gelen gyal.tkanh sozcu.u kullan.l.r. Yal.tkanlara ornek olarak cam, kaucuk, pamuk, ya. ve
hava gosterilebilir.
.yi bir iletken madde ile iyi bir yal.tkan madde aras.ndaki fark, bir s.v. ile bir
kat.aras.ndaki mekaniksel fark kadar buyuktur. Her iki ozellikle, maddenin atom yap.s. ile
ili.kilendirilir. Ak..kanl... kat.lar ile s.v.lar aras.nda bulunan maddeler oldu.u bibi, elektrikte
de iletken ve yal.tkan olan maddelerde vard.r. Boyle maddelere gyar.iletkenh denir. Bu
maddelerin bulunmas. ve kullan.lmaya ba.lamas.yla bugun elektroni.in h.zl. geli.imini
sa.lam..t.r. Bu maddeler germanyum, silisyum ve karbon gibi.
     3. D.RENC.N F.Z.KSEL BOYUTU
Direnci elektrik ak.m.na gosterilen zorluk olarak tan.mlam..t.k. Bir iletkenin elektrik
ak.m.na gosterdi.i zorluk (yani o iletkenin direnci), iletken icinde hareket eden
elektronlarla, o iletken icindeki atom ve di.er parcac.klar aras.ndaki surtunmelerden
meydana gelir. Bu konuda, bir borudan akan suyun kar..la.t...zorlu.u ornek olarak
gosterebiliriz. Boru dar ve ic yuzeyi fazla girintili c.k.nt.l. ise suyun ak...na kar.. belli bir
zorluk ortaya c.karacakt.r. Ayn..ekilde borunun uzunlu.u artt.kca, icinden gecen suya
gosterdi.i direnc artacakt.r.
Bir iletkenin direnci de, o iletkenin boyuna, cap.na cinsine gore de.i.ir. Orne.in bir
iletkenin uzunlu.u ile direnci do.ru orant.l.d.r. .letkenin uzunlu.u artt.kca direnc de artar.
Buna kar..l.k iletkenin kesiti ile direnc ters orant.l.d.r. Buna gore iletkenin kesiti artt.kca
direnc azal.r, kesiti azald.kca direnc artar. Bunlardan ba.ka, direnc, iletkenin cinsine gore
de de.i.ir. Orne.in ayn. uzunlukta ve ayn. kesitte bak.r ile aluminyum iletkenin direncleri
birbirinden farkl.d.r. Burada oz direnc kavram.kar..m.za c.kar. Ozdirenc, 1 metre
uzunlu.unda ve 1 mm2 kesitindeki bir iletkenin direncidir ve butun iletkenin ozdirencleri
birbirinden farkl.d.r. Ozdirenc ƒÏ sembolu ile gosterelim ve ro olarak okunur.
Butun bunlardan ba.ka, ortam.n s.cakl... da iletkenin direncini etkileyen faktordur.
Bu konu, ileride ayr. bir ba.l.k alt.nda incelenecektir.



         3.1 DİRENCİN SICAKLIKLA DEĞİŞİMİ
İletkenin direnci, sıcaklıkla doğru orantılıdır. Buna göre sıcaklık arttıkça iletkenin
direnci de artar. Devre dizaynlarında, dirençler bir bir hesaplanır öyle seçilir. Bu nedenle
direnç çok hassas bir noktada bağlı ise ve içinden geçen akım sonucu ısınarak değeri
değişmiş ise, devrenin çalışması etkilenebilir. Dirençlerin üzerinde belirtilen omik değer,
oda sıcaklığındaki (20 Co) direnç değeridir.

   4. DİRENÇ RENK KODLARI
Dirençlerin iki önemli karakteristiği olduğunu biliyoruz. Bu karakteristikler;
a-Direncin omik değeri
b-Direncin gücü
Olarak tanımlanır ve devrede kullanılacak dirençlerin seçiminde bu büyüklükler dikkate
alınır. Şimdi sırayla bu büyüklükleri inceleyelim.
         4.1 DİRENCİN OMİK DEĞERİ
Dirençlerin omik değerleri ya üzerinde doğrudan doğruya rakamla yazılır. Yada renk
kodları aracılığı ile belirtilir. Aşağıdaki örneklerde dirençlerin omik değerleri ve toleransları
doğrudan doğruya rakamla yazılmıştır.
Diğer grup dirençler ise (genellikle 0,125 ve 0,25 wattlık dirençlerde) omik değer,
direncin üzerindeki renk bantlarıyla ifade edilir. Genellikle, dirençlerin üzerinde dört (4)
tane renk bandı bulunur. Bu bantların soldan üç tanesi direncin omik değerini; en sağdaki
bant ise direncin toleransını verir.

Alternatif Akım

Zamana bağlı olarak periyodik bir şekilde yön ve şiddet değiştiren akıma “alternatif

akım (AC)” denir. Alternatif akımın şiddeti kaynağın gücüne bağlıdır.

1.1. Alternatif Akımın Elde Edilmesi

Şekil 1.1’deki gibi O O´ ekseni etrafında, mıknatıslar arasında dönebilen bir KLMN iletkenini (sarım) sabit bir hızla döndürelim.

                                                        Şekil 1.1: AC’nin elde edilmesi

Çerçevenin uçları, eksen etrafında dönen birer metal bileziğe bağlanmıştır.

Bileziklerden her biri F1 ve F2 fırçalarından birine sürekli olarak dokunur. Bu basit üretecin

çıkış uçları olan fırçalar, elde edilecek olan akımın değişimini incelemek için bir ölçü aletine

bağlanmaktadır. İletken çerçeve N-S kutupları arasında dairesel bir hareketle döndürülürken,

çerçevenin açısal pozisyon değişimine bağlı olarak KL ve MN iletkenlerini kesen manyetik

akı sürekli değişir. Böylece, “değişken bir manyetik akı tarafından kesilen iletkende gerilim

indüklenir” prensibine göre iletken çerçevede bir indüksiyon EMK’i meydana gelir. İlk ve

ikinci 90º lik dönmelerde NMLK yönünde indüksiyon akımları meydana gelir (Doğru akım

esasları Elektromanyetizma konusuna bakınız). Bu akımlar dış devreye F1 fırçasından çıkar.

Üçüncü ve dördüncü 90º’ lik dönmelerde ise çerçevede ters yönde indüksiyon akımları

meydana gelir. Bu sefer akımlar dış devreye F2 fırçasından çıkarlar. Böylece zamanla yönü

ve şiddeti değişen bir akım elde edilmiş olur. Şekil 1.2’deki tel çerçevenin manyetik alan

değişiminden kaynaklanan emk’ni bulalım. Faraday yasasına göre, manyetik alan içerisinde

bulunan herhangi bir iletkende elektromotor kuvvet (EMK) endükleyebilmek için; ya manyetik alan sabit iletken hareketli olmalı, ya manyetik alan hareketli iletken sabit olmalı, ya dahem manyetik alan hem de iletken harekeli olmalı fakat farklı hızlarda dönmelidirler.

Pasif devre elemanları

Elektrik ve elektronikle ilgili temel kavramlar

1- Elektrik
Grek dilinde kehribar ağacının adı "elektrik"tir. Adı geçen toplumun bilginleri, bu ağacın
kurumuş dallarının saç kıllarına sürtülmesinden sonra saman çöplerini çektiğini belirleyince,
bu tip özellik gösteren tüm diğer cisimlere "elektrik" adını vermişlerdir. Çok eski çağlarda
ortaya konan elektrik kavramının kapsadığı alan statik (durgun) elektriktir. 16. Yüzyıldan
itibaren hızlanan bilimsel araştırmaların sonucunda ise "durgun elektrik" kavramının ötesine
geçilerek, bugün yaşantımızın her alanında yararlandığımız elektrikli ve elektronik sistemler
geliştirilmiştir.


2- Elektronik
Ýleriki bölümlerde ayrýntýlý olarak iþlenecek olan "madde" konusunda da görüleceði
gibi doðada bulunan 105 elementten bazýlarýnýn atomlarýnýn son yörüngelerinde (valans
yörünge) bulunan eksi (-) yüklü elektronlarýn hareketlerinden (davranýþlarýndan)
yararlanarak çeþitli donanýmlarý yapma bilimine elektronik denir.
Baþka bir taným ise þu þekildedir: Elektronik, serbest elektron hareketinin denetimini
konu edinen bilim dalýdýr.
20. Yüzyýl elektronik teknolojisinin atýlýma geçtiði çað olmuþtur. 21. Yüzyýl ise
yaþantýmýzýn her diliminin elektronik düzeneklerle donandýðý bir asýr olacaktýr.
Elektronik bilim dalý hemen-hemen bütün bilim dallarýyla içiçe geçmiþ durumdadýr.
1930'lu yýllarda uygulamaya girmeye baþlayan ilk elektronik devreler lambalýydý. (Lambalý
devre elemaný: Havasý boþaltýlmýþ elektron lambasýdýr).
1950'li yýllardan itibaren ise transistörlü devreler kullanýlmaya baþlandý.
1960'lý yýllarýn ortalarýndan sonra ise, transistörlerin yerine küçük ama çok iþlevli devre
elemanlarý, yani entegreler ön plana çýktý. Entegre (tümleþik devre, yonga, chip) olarak
adlandýrdýðýmýz elemanlar, devrelerin yapýsýný basitleþtirmekte, çalýþma hýzýný arttýrmakta
ve doðru çalýþmayý saðlamaktadýr.
Günümüzde elektronik, çok çeþitli dallara (görüntü sistemleri, bilgisayar, týp elektroniði,
endüstriyel elektronik, dijital elektronik, seslendirme, iletiþim, güvenlik...) ayrýlabilecek
duruma gelmiþtir.

     Ancak temel olarak elektronik, iki kýsýmda incelenebilir
I- Analog elektronik.
II- Dijital (sayýsal) elektronik.
Analog esaslý devrelerde sinyallerin kontrolu ve deðiþimi küçük zaman aralýklarýnda
yapýlmaktadýr. Her "an", sinyalin deðerleri farklýdýr ve sonsuz sayýda ara deðerler söz
konusudur. Örneðin sinüsoidal biçimli iþaret (dalga), analog sinyale iyi bir örnek olarak verilebilir.

FARADAY’IN İNDÜKSİYON KANUNU

Burada, iletkenin çevresindeki manyetik alanın değişiminin bir emk’ya (yani voltaja) neden olacağını göreceğiz.
Bunu anlayabilmek için basit bir deney düşünelim. Bir tel halka bir ampermetreye bağlanmış olsun. Bir mıknatıs bu tel halkaya doğru yaklaştırılırsa, ampermetrenin ibresinin saptığı gözlenir. Eğer mıknatıs halkadan uzaklaştırılacak olursa ampermetrenin ibresinin bu sefer ters yönde saptığı gözlenir. Mıknatıs herhangi bir yöne hareket ettirilmediğinde ise ibrede herhangi bir sapma gözlenmez. (Benzer etkiler mıknatıs sabit tutulup, tel halka hareket ettirilerek de sağlanabilir). Bu gözlemlerden halkanın mıknatısın hareketinden dolayı manyetik alanda meydana gelen değişikliği algıladığını anlarız. Böylece akım ile değişen manyetik alan arasında bir ilişkinin olduğu sonucunu çıkarırız.

Mıknatıs tel halkaya doğru hareket ettirildiğinde ampermetre sapar.Bu halkada bir akım olduğunu gösterir. Mıknatıs sabit tutulduğunda herhangi bir akım gözlenmez.
0 N S 0 N S
Mıknatıs tel halkadan uzaklaştırıldığında ampermetre ters yönde sapar. Bu ise mıknatısın hareket yönü değiştiğinde hareket yoluyla oluşturulan akımın yönünün de değişeceğini gösterir.

Burada hiçbir batarya olmamasına rağmen devrede bir akımın başladığı görülmüştür. Bu akım indüklenmiş emk tarafından oluşturulduğu için bu akıma indüklenmiş akım denir. Faraday’ ın indüksiyon yasasını özetleyen genel ifade şu şekilde özetlenebilir:
“ Bir devrede indüklenen emk, devreden geçen manyetik akının zamanla değişimi ile doğru orantılıdır.”