Etkinlik Kağıdı
advertisement
FİZİK Elektrik Akımı, Direnç ve Ohm Yasası Özet 1. Akım Şiddeti Elektrik akımı, elektrik yüklerinin hareketi sonucu oluşur. Ancak her hareketli yük akım yaratmaz. Belirli bir bölge ya da yüzeyden net bir elektrik yük akışı olduğu durumda elektrik akımından söz edilebilir. Elektrik akımı “birim zamanda bir yüzeyden akan elektrik yük miktarı” olarak tanımlanır. ⃗ 𝐴 Şekildeki gibi bir malzemede, yüzey alanı A olan kesitten belirli bir zaman aralığında kadar yük geçiyorsa, elektrik akımı şeklinde ifade edilir. Yük biriminin coulomb (C), zaman biriminin saniye (s) ile gösterildiği SI birim sisteminde elektrik akımının birimi coulomb/saniye (C/s) ya da daha sık kullanılan adıyla “amper” (A) ile verilir. Elektrik akımının yönü, artı yüklerin hareket yönüdür; diğer bir deyişle eksi yüklerin hareket yönünün tersidir Belirli bir hacim içerisinde, kesit alanından sürüklenme hızıyla geçen tane elektronun ( ) oluşturduğu elektrik akımı formülüyle ifade edilir. Birim yüzeyden geçen akım miktarı “akım yoğunluğu” olarak tanımlanırsa, yukarıdaki akım formülünden yararlanılarak, akım yoğunluğu şeklinde ifade edilir. 1/6 FİZİK Elektrik Akımı, Direnç ve Ohm Yasası Özet 2. Ohm Yasası 𝐸⃗ 𝑉 Şekildeki gibi, kesit alanı A ve uzunluğu olan bir akım taşıyan iletkenin, x eksenine paralel doğrultudaki düzgün elektrik alanı sayesinde, iki ucu arasındaki potansiyel farkı şeklinde yazılır. Elektrik alan, akım yoğunluğu ile doğru orantılıdır ve bu ilişki bağıntısıyla ifade edilir. Burada yoğunluğunun malzemenin özdirenç katsayısıdır. Akım ifadesi kullanılarak ve buradan da yazılır. Bu eşitliği şeklinde yeniden düzenleyebiliriz. Eşitliğin sol tarafındaki tanımlar ve oranı, iletkenin “direnci”ni ile gösterilir. 2/6 FİZİK Elektrik Akımı, Direnç ve Ohm Yasası Özet Buna göre, bir malzemenin direnci; o malzemenin özdirenci, uzunluğu ve kesit alanı cinsinden şeklinde ifade edilir. Öte yandan; eşitliği Ohm yasasını tanımlar. Ohm yasasına göre, bir malzemenin direnci, üzerinden geçen akım ve uygulanan elektriksel potansiyel arasında ilişkisi vardır. Bu eşitliğe göre, direncin birimi volt/amper olarak verilir. Ancak, daha yaygın kullanımıyla direnç birimi “ohm” olarak adlandırılır ve Ω simgesiyle gösterilir. 3. Devre Elemanları Bir devrede bulunan temel elemanlar; enerji üretecek olan üreticiler, üretilen bu enerjiyi kullanan tüketiciler ve akımölçer, gerilimölçer gibi kontrolcülerdir. Bu elemanlardan kimisi aşağıda gösterilmektedir: Üreticiler Tüketiciler 3/6 FİZİK Elektrik Akımı, Direnç ve Ohm Yasası Özet Kontrolcüler Bu devre elemanlarının değişik biçimlerde bir araya getirilerek bağlanmasıyla elektrik devreleri oluşturulur. 4. Dirençlerin Bağlanması Bir devrede dirençler seri ve paralel olmak üzere iki biçimde bağlanabilirler. Yalnızca seri ya da yalnızca paralel bağlı dirençlerden oluşan devreler olabileceği gibi, her ikisinin bir arada bulunduğu devreler de olabilir. Seri bağlanmış iki dirençten oluşan bir devre şekilde gösterilmektedir. 𝑉 𝑉 𝑅 𝑅 𝐼 𝐼 𝐼 𝐼 𝐼 𝐼 − 𝑉 direncinin iki ucu arasındaki potansiyel farkı potansiyel farkı ve direncinin iki ucu arasındaki ise bu iki potansiyel farkının toplamı devrenin potansiyel farkını verir: Öte yandan, seri bağlanan dirençler üzerinden geçen akımı aynıdır: Seri bağlanmış iki direnç için eş değer direnç, ohm yasasından ( ), ∑ ∑ 4/6 FİZİK Elektrik Akımı, Direnç ve Ohm Yasası Özet şeklinde elde edilir. İkiden daha fazla direnç bulunan devre için bu denklem ∑ şeklinde ifade edilir. Paralel bağlanmış iki dirençten oluşan bir devre aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. 𝑉 𝑅 𝐼 𝑎 𝑅 𝐼 𝐼 − 𝑉 Böyle bir devrede her iki direncin uçları arasındaki potansiyel farkı birbirine eşittir. Bu potansiyel farkı devrenin potansiyel farkıdır: Dirençlerin paralel olarak ayrıldıkları kavşak noktası olan noktasında akım da dirençlerin büyüklüğüyle ters orantılı olarak ayrılır. Devreden geçen toplam yük sayısı korunacağından, devreden geçen akım, dirençler üzerinden geçen akımların toplamı olarak aşağıdaki gibi yazılır: Ohm yasasını kullanarak, paralel bağlanmış iki dirençten oluşan bu devrenin eş değer direnci için ∑ ∑ ∑ ifadesi elde edilir. İkiden fazla direncin paralel bağlandığı devreler için eş değer direnç denklemiyse aşağıdaki gibidir: ∑ 5/6 FİZİK Elektrik Akımı, Direnç ve Ohm Yasası Özet Paralel bağlı dirençlerin büyüklüğü her kolda eşitse, ∑ tane direnç için eş değer direnç ∑ formülüyle hesaplanır. 6/6
