www.calisma-kitabi-cevaplari.com

115
Elektrik Akımı Nedir?
Elektrik Akımının Yönü
André Marie Ampére ( Andre Mari Amper )
A
ndré Marie Ampére (Andre Mari Amper), elektrik akımı ile ilgili çalışmalar yapmış bir bilim insanıdır.
Marie Ampére, telden geçen akımın yönüne karar veremediği bir anda aklına
Benjamin Franklin (Benjamin Fıranklin)’in ortaya attığı görüş geldi. Franklin, elektrik yükleri hakkında kesin bilginin olmadığı zamanlarda, elektrik yüklerini elektriksel bir sıvıya benzetmişti. Franklin’e göre elektrik akımı, elektriksel sıvının fazla olduğu pozitif kutuptan
elektriksel sıvının az olduğu negatif kutba doğru akmaktaydı. Ampére de bu görüşü benimsedi ve
elektrik akımının yönünün pozitif kutuptan negatif kutba doğru olduğunu kabul ederek çalışmalarını sürdürdü. Ampére’den sonra bu konuda çalışma yapan bilim insanları da elektrik akımıyla
yaptıkları araştırmalarda aynı görüşü benimsediler. Bugün elektrik devresindeki negatif yüklerin,
enerji kaynağının negatif kutbundan pozitif kutbuna doğru hareketli olduğu gerçeği bilinmektedir. Gerçeğe ters olan “Akımın yönü devredeki elektrik enerjisi kaynağının pozitif kutbundan negatif kutbuna doğrudur.” görüşü, bugün birçok kuralda kullanıldığı için hâlâ kabul görmektedir.
Ampére’in elektrik bilimine katkıları nedeniyle elektrik akımı birimine “Amper” adı verilmiştir. Elektrik akımının ölçülmesinde kullanılan ampermetre aygıtını bulan da Marie
Ampére’ dir.
Elektrik devresinde elektrik akımının yönünü bulmak için pilin
kutuplarına bakarız. Elektrik akımının yönü, pozitif kutuptan negatif kutba doğrudur. Devredeki elektrik enerjisi kaynakları olan
pil, akü vb. elektrik akımını sağlar ve ampul, elektrik yüklerinin
taşıdığı elektrik enerjisini kullanır.
Elektrik devresinde anahtar kapalı iken elektrik yükleri pilin negatif kutbundan titreşim hareketine başlar, sahip oldukları
enerjiyi birbirlerine aktararak pilin pozitif kutbuna kadar hareketlerini sürdürür. Bu durumda devre kapalıdır.
Elektrik devresindeki anahtar açıksa elektrik yükleri titreşim
hareketi yapamaz. Dolayısıyla bu durumda enerji aktarımı olmayacağından ampul ışık vermez. Acaba elektrik devresinden geçen elektrik akımını ölçebilir miyiz?
Kıvanç, televizyon izlemek için uzaktan kumanda cihazının
düğmesine bastı ancak uzaktan kumanda cihazı televizyonu çalıştırmadı. Kıvanç, uzaktan kumanda cihazında takılı olan pillerin
enerjisinin bittiğini düşündü. Pilleri çöpe atmak istemeyen Kıvanç
bu pilleri masa saatine takıp değerlendirmek istedi. Pilleri taktığında masa saatinin çalıştığını gördü. Bu durum ona, uzaktan
kumanda cihazını çalıştırmak için gerekli akımı sağlamayan pillerin, masa saatini çalıştırmaya yetecek akımı sağladığını düşündürdü. Kıvanç, fen ve teknoloji dersinde elektrik akımını ölçmek
için ampermetre adlı bir araç kullanıldığını öğrenmişti. Ampermetre kullanarak bir devre kurup elektrik akımını ölçmek istedi.
Ders kitabındaki şeklin (negatif yüklerin akış yönü
ile akımın yönünün gösterildiği şekil) öğrenciler tarafından incelenmesi sağlanır.
Daha sonra öğrencilerden bir devredeki akımın yönünü bulmak için devredeki pilin kutuplarına bakmaları
istenir ve bunun pilin pozitif kutbundan negatif kutbuna doğru bir akım olacağı ifade edilir. Pilin devredeki
sembolünde uzun çizginin pozitif kutbu, kısa çizginin
ise negatif kutbu temsil ettiği şekil üzerinde gösterilir.
Elektrik
akımının
yönü
E.11
s.67
67
11. Etkinlik :
Yaşamımızdaki Elektrik
Basit Elektrik Devresi Çizelim
• Aşağıdaki devre elemanlarının sembollerini kullanarak basit elektrik devresi çizelim.
- pil
- kablo
- ampul
Öğrencilere konunun tarihî gelişimi ile ilgili metin
okutulur ve akımın yönünün negatif yüklerin hareket
yönünün tersi olarak kabul edildiği vurgulanır. Daha
sonra akım üzerinde ilk olarak çalışmalar yapan bilim
insanlarının, elektrik akımının pilin pozitif kutbundan
negatif kutbuna doğru olduğunu düşündükleri ancak
daha sonra negatif yüklerin bu görüşün aksine pilin
negatif kutbundan pozitif kutbuna doğru hareket ettiği
sonucuna ulaştıkları anlatılır. İlk olarak düşünülen bu
görüşün birçok bilimsel yasanın temelini oluşturması
dolayısıyla bilim insanları tarafından hâlâ akımın yönünün pilin pozitif kutbundan negatif kutbuna doğru
olduğunun kabul gördüğü öğrencilere açıklanır.
Burada öğrencilere “Akımın yönünü bilmek neden
önemlidir?” gibi bir soru sorulabilir. Bu bilginin 8. sınıf “Yaşamımızdaki Elektrik” ünitesi için önemli olduğu vurgulanabilir.
Bu açıklamaların ardından öğrenciler, öğrenci çalışma kitabındaki “Basit Elektrik Devresi Çizelim” adlı
11. etkinliğe yönlendirilir.
-anahtar
• Elektrik akımının yönünü devre üzerinde çizerek gösterelim.
• Negatif yüklerin akış yönünü devre üzerinde çizerek gösterelim.
elektrik akımının yüklerin akış
yönü
yönü
11. Etkinlik: Basit Elektrik Devresi Çizelim
Notlar›m ve Düflüncelerim
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
Bu etkinliğin amacı, öğrencilerin bir elektrik devresindeki elektrik akımının yönünü ve negatif yüklerin
akış yönünü belirlemelerini sağlamaktır. Öğrencilerden
basit elektrik devresi çizerek üzerinde elektrik akımının yönünü ve negatif yüklerin akış yönünü göstermeleri istenir. Öğrencilerin cevapları kontrol edilerek varsa eksikleri tamamlanır, hatalar düzeltilir.
Konuyla ilgili öğrenilen bilgilerin pekiştirilmesi
amacıyla “Kim Haklı?” adlı 4. alternatif etkinlik yaptırılabilir.
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
115
www.calisma-kitabi-cevaplari.com
Elektrik Akımı Nedir?
Amperin 1000 kat küçüğü ise miliamper olarak adlandırılır ve “mA” ile gösterilir.
11
E.12
Çok küçük akımlar mA ile ifade edilir. Farklı elektrikli araçların çalışması için gerekli
s.67
Etkinliğin ardından ders kitabındaki ampermetre
fotoğrafı inceletilerek öğrencilerin dikkatleri ampermetrenin devre içindeki sembolüne çekilir.
akım değerleri birbirinden farklıdır.
Elektrik akımı biriminin amper olduğu ve kısaca
Gerilimin Ölçülmesi ve Voltmetre
“A” ile gösterildiği açıklanır. Amperin 1000 kat küAşağıda verilen düzenekteki suyun hareketini inceleyelim.
çüğünün ise miliamper olarak ifade edildiği belirtilir.
Evimizde kullandığımız elektrikli aletlerin farklı akım
değerleri ile çalıştığı örneklerle açıklanır. Ampermet-
Vana
renin direnci çok küçük olduğu için devreye seri bağ-
Vana
lanması gerektiği ifade edilir. Paralel bağlandığı takdirVana açıldığında su akışı su seviyesinin yüksek olduğu koldan düşük
olduğu kola doğru su düzeyleri eşitleninceye kadar devam eder.
de ampermetreden büyük akım geçeceği ve kısa devre
Pompa
olacağı vurgulanır.
Su seviyeleri farklı olduğu sürece su
akışı devam eder. Bu akışın devam etmesi için, düzeneğe bir pompa eklenerek su
akışı sürekli hâle getirilebilir.
Bu durumun pekiştirilmesi için “Bilgi Damlası”
bölümündeki açıklama ve görsel birlikte incelenir.
Pompa suyu sürekli iterek kabın kollarındaki su düzeylerinin
farklı olmasını sağlar ve kabın kolları arasındaki su akışı devam
Bu açıklamaların ardından öğrenciler, öğrenci ça-
eder. Elektrik akımı da devrenin iki ucu arasındaki yüklerin enerjileri arasında fark olduğu sürece olur. Bu enerji farkı gerilimin
oluşmasına yol açar. Gerilim, devrenin iki ucu arasındaki enerji
lışma kitabındaki “Elektrik Akımı” adlı 12. etkinliğe
E farkının göstergesidir.
yönlendirilir.
Elektrik devrelerinde elektrik akımının devamlı olmasını sağlayan elektrik enerjisi kaynakları vardır. Pil, akü, güç kaynağı vb.
enerji kaynakları elektrik devrelerinde gerilim oluşturarak elektrik
akımının meydana gelmesine sebep olur.
12. Etkinlik: ımı
Elektrikli aletlerin hepsi aynı gerilim altında çalışmaz. Çalışabilmeleri için farklı gerilimlere sahip enerji kaynaklarına ihtiyaç
vardır.
Televizyon
Bu etkinliğin amacı, öğrencilerin elektrik devresinin çeşitli noktalarındaki akım ile ilgili yorumlarda
bulunmalarını ve bir sonuca varmalarını sağlamaktır.
12. Etkinlik :
A
ımı
Yandaki devrede bulunan ampulün üzerinden geçen akım
3 A’dir. Buna göre aşağıdaki soruları cevaplayalım.
II
A I
• Bataryadan çıkan ve giren akımın değeri kaç amperdir?
3A
..................................................................................
• I ve II numaralı ampermetreden okunan değer kaç amperdir?
I..................................................................................
3A
II 3A
Öğrenciler etkinlikteki sorulara sırasıyla cevap verirler.
Öğrencilerin cevapları kontrol edilerek varsa eksiklikleri tamamlanır, hatalar düzeltilir.
Öğrencilere, elektrik devresindeki elektrik enerji
kaynağının su tesisatındaki pompaya benzetildiği hatırlatılır. Ders kitabında yer alan resimdeki suyun akışının su seviyesinin yüksek olduğu koldan düşük olduğu
Notlar›m ve Düflüncelerim
kola doğru olacağı ve bu akışın su seviyeleri eşit olunca
duracağı belirtilir. Resimdeki pompanın akışın sürekli
..................................................................................................................
..................................................................................................................
olması için bağlandığı, elektrik devresinde ise elektrik
akımının sürekli olması için elektrik enerjisi kaynağının bulunduğu belirtilir. Elektrik akımının da devrenin
..................................................................................................................
iki ucu arasındaki yüklerin enerjilerinin farklı olması-
..................................................................................................................
nın sonucu olacağı özellikle vurgulanır. Bu enerji farkı-
..................................................................................................................
nın gerilime sebep olacağı belirtilir. Devredeki elektrik
..................................................................................................................
enerjisi kaynaklarının geriliminin sürekli bir elektrik
..................................................................................................................
akımı oluşturduğu üzerinde durulur. Bütün elektrikli
..................................................................................................................
aletlerin aynı gerilimle çalışmadığı, farklı makine ve
..................................................................................................................
cihazların çalışabilmesi için farklı gerilimlere sahip
..................................................................................................................
enerji kaynaklarına ihtiyaç olduğu örneklerle açıklanır.
117
www.calisma-kitabi-cevaplari.com
UWXYZ[\] ^]X _W`XW_Wa] \WX]b]c][ dbefbW^]bWgWği ve
bunun için voltmetre adı verilen araçların kullanıldığı belirtilerek öğrencilere ders kitabındaki voltmetre
fotoğrafı inceletilir. Voltmetrenin direncinin büyük
olması sebebiyle devreye paralel bağlanması gerektiği belirtilir. Voltmetrenin devre içindeki sembolüne
dikkat çekilir. Gerilim biriminin volt olduğu ve kısaca
“V” ile gösterildiği açıklanır.
Yaşamımızdaki Elektrik
Bir elektrik devresindeki gerilim “voltmetre” adı verilen
araç ile ölçülür. Gerilimin birimi volt olarak ifade edilir ve
D ğlarsan beni,
Görürsün gerilim değerini.
Eğer yanlış bağlarsan,
Ölçemezsin gerilimi.
Voltmetre, gerilimi ölçülecek noktalar arasına
paralel olarak bağlanır ve bağlandığı yerdeki gerilimi ölçer. Voltmetrenin “+” ucu gerilimi ölçülecek
devre elemanının “+” ucuna, “-” ucu ise elemanın “-”
ucuna bağlanır.
Voltmetre; direnci çok büyük olduğundan devreye paralel
Voltmetrenin sembolü
Öğrencilere “Devredeki gerilim değerini değiştirebilir miyiz?” sorusu yöneltilir. Bu soruya cevap aramak için ders kitabındaki “Gerilimi Ölçelim” adlı 5.
etkinlikle derse devam edilir.
5.
kısaca “V” ile gösterilir.
bağlanır, seri bağlanırsa devreden akım geçmez.
Yapacağımız etkinlikle voltmetrenin devreye nasıl bağlandığını ve pillerin kutupları arasındaki gerilimi ölçmeyi öğrenelim.
G3456575 8693657
5.
B !" #$% &apalım
• Devre elemanlarını kullanarak aşağıda verilen devreleri
kuralım.
II.
III.
@C
hijklkmk nloilkm
Başlamak İçin
Gerekenler
• '()*+ ,-/0 2
• voltmetre
(Önerilen süre: 20 dk.)
• bağlantı kabloları
• üç adet pil (1,5 V)
Bu etkinliğin amacı, öğrencilerin voltmetreyi devreye uygun şekilde bağlayarak pillerin kutupları arasındaki gerilim değerini ölçüp bir sonuca varmalarını
sağlamaktır.
• pil yatağı
• Voltmetreyi şekillerdeki gibi devreye bağlayalım.
• Voltmetreden gerilim değerlerini okuyalım. Aşağıda verilen çizelgeyi defterimize çizerek
kaydedelim.
:; <=>?=
II. devre
III. devre
Voltmetreden okunan
gerilim değeri
Etkinlikte verilen devreler sırasıyla kurulur ve voltmetreden gerilim değerleri öğrencilere ölçtürülüp kaydettirilir. Öğrencilerin dikkati voltmetrenin ibresine ve
gösterdiği değere çekilir. Gerilim biriminin ne olduğu
sorulur.
Sonuca Varalım
• Devrelerde okuduğumuz gerilim değerleri neden değişiklik gösterdi? Kısaca açıklayalım.
• Voltmetreyi devreye ne şekilde bağladık? Neden?
• Voltmetreden okuduğumuz sayısal değerlerin birimi nedir?
Etkinlik bittikten sonra “Sonuca Varalım” bölümündeki sorular birlikte cevaplandırılır. Öğrencilerin
“devredeki gerilimi ölçebilmek için voltmetrenin devreye paralel bağlanması gerektiği ve pil sayısı arttığında gerilim değerinin de arttığı” sonucuna ulaşmaları
sağlanır.
E.13
E.14
s.67
s.67
13. Etkinlik :
SFHJKJ LMNOHOPMQ
Begüm ve Ayberk, ampermetre ve voltmetre kullanarak aşağıdaki devreleri kuruyorlar. Ancak ampermetre ile elektrik akımını, voltmetre ile de gerilim değerini ölçemiyorlar. Ölçüm yapamamalarının sebebini devrelerin yanındaki noktalı kutucuklara yazalım ve sorunu gidermek
için neler yapılması gerektiğini kısaca açıklayalım.
Konunun daha iyi pekiştirilmesi için öğrenci çalışma kitabındaki “Sorunu Giderelim”, “Eşleştirelim ve
Yorumlayalım” adlı 13 ve 14. etkinliklerle derse devam edilir.
Begüm’ün devresi
Ayberk’in devresi
R
R
Ölçüm yapamaması......................................
T
......................................
Ampermetre ve volt......................................
metrenin
yeri değiştirilmeli.
......................................
nın nedeni ampermetre ve
......................................
voltmetreyi
yanlış bağlamasıdır.
Sorunu gidermek
......................................
için ampermetreyi seri
voltmetreyi
paralel bağla......................................
ması gerekir.
T
......................................
13. Etkinlik: pqrsts uvwxrxyvz
Bu etkinliğin amacı, öğrencilere ampermetrenin ve
voltmetrenin devreye ne şekilde bağlandığını göstermektir. Etkinlikte verilen devreler birlikte incelenerek
öğrencilerin sorunu tespit etmeleri ve çözümün ne olacağını ifade etmeleri sağlanır. Öğrencilerin cevapları kontrol edilerek varsa eksikleri tamamlanır, hatalar düzeltilir.
14. Etkinlik: {şleştirelim ve Yorumlayalım
Bu etkinliğin amacı, öğrencilerin konu ile ilgili kavramlar arasında ilişki kurmalarını sağlamaktır. Böylece
öğrenmenin anlamlı ve kalıcı olması beklenmektedir.
68
14. Etkinlik :
|şleştirelim ve Yorumlayalım
Aşağıda I numaralı kutucukta verilen kavramları, II numaralı kutucukta verilen kavramlardan uygun olanı ile eşleştirelim. Eşleştirdiğimiz bu kavramlar arasında nasıl bir ilişki olduğunu
örnekte olduğu gibi noktalı yerlere yazalım.
'2 ==?€ ‚'ƒ'ğı
-; >}+~(=~?=
:
2. ampermetre
3. pil
4. direnç
5. elektrik akımı
::
b) ohm
c) amper
ç) akım
d) gerilim
„........
…†
bir elektrik devresinde iki nokta arasındaki gerilimi ölçer.
: Voltmetre,
........................................................................................................................................
2-d
‡‡‡‡‡‡‡‡
Devreden geçen akımı ölçer.
...........
ˆ ‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡
Elektrik devresine enerji veren kaynaktır.
: ........................................................................................................................................
Direnç birimi Ohm’dur.
: ........................................................................................................................................
Elektrik akımının birimi Amper’dir.
: ........................................................................................................................................
3-a
‡‡‡‡‡‡‡‡
4-b
‡‡‡‡‡‡‡‡
5-c
‡‡‡‡‡‡‡‡
Öğrencilere devredeki akımın ampermetre, gerilimin ise voltmetre ile ölçüldüğü bilgisi hatırlatılır.
118
www.calisma-kitabi-cevaplari.com
15. Etkinlik: Gerilim-Akım Grafiği
120
Yaşamımızdaki Elektrik
Etkinlikte de gördüğümüz gibi devre elemanının (ampulün)
Bu etkinliğin amacı, öğrencilerin akım ve gerilim
değerleri verilmiş bir telin direncini bulmalarını ve bu
dirence ait gerilim-akım grafiğini çizmelerini sağlamaktır. Öğrencilerden etkinlikte verilen tabloyu doldurmaları çizdikleri grafikleri yorumlamaları ve sorulara cevap
vermeleri istenir. Öğrencilerin cevapları kontrol edilerek
eksikleri varsa tamamlanıp hataları düzeltilir.
uçları arasındaki gerilim ile devre üzerinden geçen akım araV
sındaki oranın her durumda sabit kaldığı görülür. Bu oran dev-
A
redeki ampulün direncine eşittir. Buna göre “Bir iletkenin uçları
arasındaki gerilimin telin içinden geçen akıma oranı sabittir.” diyebiliriz. Gerilim / akım oranının birimi volt / amper olarak yazılır.
Bu değer, direnç birimi olan ohm ile eş değerdir. Direnç birimi
olarak volt / amper kullanıldığı gibi ohm ( Ω ) da kullanılır.
Bir iletkenin uçları arasındaki gerilim ile üzerinden geçen akım
arasındaki ilişkiyi ilk bulan kişi George Simon Ohm (Corç Simon
Om) olduğu için bu ilişki Ohm Kanunu olarak adlandırılmıştır. Bir
E.15
devredeki direnç, “dirençölçer” adı verilen araçla ölçülür.
s.68
Değerlendirme
“Kendimizi Değerlendirelim” bölümündeki sorular, öğrencilerin bu konuda verilen kavram ve yapılan
uygulamalarla ilgili olarak kendilerini değerlendirmeleri için hazırlanmıştır. Soruları cevaplattıktan sonra
öğrencilere cevaplamakta zorlandıkları ya da emin olmadıkları sorular olup olmadığını sorabilirsiniz. Böylelikle eksik kalan kısımlar tespit edilir, eksik kazanımlar belirlenir, yeni konuya geçmeden önce bu noktalar
tekrar edilir. Öğrencilerden beklenen cevaplar aşağıda
verilmiştir. Değerlendirmenin bitiminde öğrencilerden
eksik bilgilerini tamamlamaları, yanlış olanların doğrularını ayrıntılı olarak öğrenmeleri için ders kitabının
ilgili sayfalarına tekrar dönmeleri istenir.
K e n d i m i z i Değe r l e n d i re l i m
Aşağıdaki soruların cevaplarını defterimize yazalım.
1. Bir elektrik devresini kombi tesisatına benzetebiliriz. Buna göre devre elemanlarını uygun şekilde
eşleştirelim.
1. kombi
a. anahtar
2. vana
b. negatif yükler
3. kıvrımlı boru
c. elektrik kablosu
4. boru
ç. pil
5. su
d. direnç
Kombi
2. Bir elektrik devresindeki yüklerin enerjilerinin aktarılmasına ne denir?
3. Bir pil, ampul ve anahtardan oluşan basit bir elektrik devresi çizelim. Bu devredeki elektrik akımının yönü ile negatif yüklerin yönünü çizerek gösterelim.
4. Bir elektrik devresinden geçen elektrik akımını ve gerilimi ölçmek için hangi araçları kullanırız? Gerilim, akım ve direnç birimleri nelerdir?
5. Elektrik devresine voltmetre ve ampermetre ne şekilde bağlanır? Neden?
6. Şekildeki elektrik devresinde 4 Ω’luk direnç üzerinden geçen
ampermetrenin gösterdiği değer 3 A’dir. Buna göre voltmetrenin
gösterdiği değer kaç volttur?
4Ω
“Kendimizi Değerlendirelim” Sorularının Cevapları
ç. pil
1. 1. Kombi
15. Etkinlik :
2. Vana
a. anahtar
3. Kıvrımlı boru
d. direnç
4. Boru
c. elektrik kablosu
5. Su
b. negatif yükler
2. Elektrik akımı denir.
3.
elektrik
akımının
yönü
Gerilim - Akım Grafiği
Sedef; iletken telin uçlarına, pil sayısını arttırarak farklı gerilimler uyguluyor ve yaptığı ölçümler sonucunda aşağıdaki sonuçları elde ediyor.
negatif
yüklerdeki
enerjinin
akış yönü
A
A
A
0,5 A
1A
2A
V
V
V
2V
4V
8V
I
III
a) Gerilim - akım tablosunu doldurarak telin direncini bulalım.
III
b) Gerilim - akım grafiğini çizelim.
GerilimGerilim
(V)
Gerilim (V)
Akım (A)
Direnç (ohm)
1
2V
................
0,5 A
................
Direnç=2/0,5=4Ω
.............................
4
2
4V
................
1A
................
Direnç=4/1=4Ω
.............................
2
3
8V
................
2A
................
Direnç=8/2=4Ω
.............................
8
Akım (A)
0,5
1
2
Akım
c) Devredeki pil sayısı ile iletkenin direnci arasında nasıl bir ilişki vardır? Açıklayalım.
Pil sayısı artsa da, iletkenin direnci sabittir, değişmez.
......................................................................................................................................
ç) Devrelerdeki gerilim ile akım arasında nasıl bir ilişki vardır? Açıklayalım.
Devredeki gerilim arttıkça, akım şiddeti de doğru orantılı olarak artar.
......................................................................................................................................
d) Devrelerdeki bağımlı, bağımsız ve sabit tutulan değişkenler nelerdir?
Bağımsız Değişk e n
4. Elektrik akımını ampermetre ile gerilimi ise voltmetre ile ölçeriz. Elektrik akımının birimi amper,
gerilimin birimi volt, direnç birimi ise Ohm’dur.
5. Voltmetre paralel, ampermetre seri bağlanır.Ampermetre iç direnci küçük olduğundan seri bağlanır,
aksi taktirde kısa devreye sebep olur. Voltmetre ise
iç direnci büyük olduğundan paralel bağlanır.
6. Akım=3A Direnç=4 Ω
120
Gerilim= 3x4=12V
Pil Sayısı
..................................
Bağım lı Değişk e n
İletkenin
Direnci
..................................
S a b i t Tu t u l a n Değişk e n
İletkenin Boyu
..................................
Konu Biterken
• Konu işlendikten sonra anahtar kavramlara tekrar dönülür. Öğrencilerden buraya kadar edindikleri bilgileri kullanarak konuda geçen kavramlarla ilgili cümleler
yazmaları istenir. Daha sonra bu kavramların sınıfça tartışılması için öğrencilere
kısa bir süre verilir. Bu sırada öğrencilerin durumları gözlemlenir. Eksik kısımlar
varsa tamamlanır, tespit edilen hatalar düzeltilir.
• Öğrencilere “Bu derste ilgimizi çeken ne oldu? İlgimizi çeken bu konuları öğrenmemizin bize ne gibi yararı olabilir?”, “Öğrendiklerimiz günlük hayatta bize
nerelerde faydalı olabilir?” gibi sorular sorulur. Bu şekilde bir taraftan konunun
önemi vurgulanmış olur, diğer taraftan öğrencilerin fikirlerini paylaşmaları sağlanarak bir sonraki konu için ilgileri arttırılmaya çalışılır.
• Bir sonraki derse hazırlık amacıyla öğrencilerden “Seri ve Paralel Bağlama”
konusunu okumaları istenir. Konunun etkinlikleri için gerekli malzemeler de etkinliklerden önce hazırlanmalıdır.
www.calisma-kitabi-cevaplari.com
Keşfetme
122
7.
Ampullerin Parlaklıklarını
Test Edelim
Yaşamımızdaki Elektrik
7.
Ampullerin Parlaklıklarını Test Edelim
Birlikte Yapalım
(Önerilen süre: 25 dk.)
Bu etkinliğin amacı, öğrencilerin iki ampulü farklı
iki şekilde bağlayarak devredeki değişiklikleri gözlemelerini sağlamaktır.
İlk olarak öğrencilerden bir ampul ve bir pilden
oluşan devreyi kurmaları ve devredeki ampulün direncini ölçmeleri, ardından anahtarı kapatarak ampulün parlaklığını gözlemlemeleri istenir. Daha sonra bu
devreye II. şekildeki gibi bir tane daha ampul bağlamaları sağlanır. Anahtarı kapatmadan önce öğrencilerin ampullerin parlaklıkları ile ilgili tahminleri alınır.
Anahtar kapatılır ve ampullerin parlaklıkları gözlenir.
Öğrencilerden bir ampulü olan ilk devre ile sonra kurdukları iki ampullü devreyi karşılaştırmaları istenir.
Bu şekilde öğrencilerin devrelerdeki toplam direnç değerini ölçmelerine yardımcı olunur. Daha sonra devre
üzerinde gösterilen noktalardan geçen akımı ölçmeleri
sağlanır.
Öğrencilerden III. şekilde olduğu gibi ampulleri
bağlamaları istenir. Anahtarı kapatmadan önce öğrencilerden ampullerin parlaklıkları ile ilgili tahminleri
alınır. Ardından anahtar kapatılır ve ampullerin parlaklığı birlikte gözlenir. II ve III. şekillerdeki ampullerin
parlaklığı karşılaştırılır. Öğrencilerin III. devredeki
toplam direnç değeri ile devre üzerinde gösterilen noktalardan geçen akımı ölçmelerine yardımcı olunur.
Etkinliğin son basamağında öğrencilere kısa devrenin nasıl gerçekleştiğini sezdirmek amaçlanmıştır. Bunun için gruplardan devrelerindeki yanmakta olan ampullerden birinin uçlarına bağlantı kablosunun uçlarını
dokundurmaları ve ampullerin parlaklıklarını gözlemeleri istenir. Son olarak “Sonuca Varalım” bölümündeki
sorular cevaplandırılır. Öğrencilerin “ampullerin bağlanış şekillerine göre dirençleri değiştiği için parlaklıklarının da değiştiği” sonucuna ulaşmaları sağlanır.
Etkinlikte öğrenilenlerin pekiştirilmesi amacıyla
öğrenci çalışma kitabındaki “Ampullerin Parlaklıklarını Test Ettik” adlı 16. etkinlikle derse devam edilir.
• Yandaki basit elektrik devresini kuralım.
I. şekil
• Ampulün direncini dirençölçer yardımıyla ölçelim.
Başlamak İçin
Gerekenler
• iki adet ampul (2,2 V)
• Anahtarımızı kapatalım ve ampulün parlaklığını gözlemleyelim.
• iki adet duy
• I. şekildeki elektrik devresine II. şekildeki gibi ikinci ampulü
bağlayıp anahtarı kapattığımızda ampullerin parlaklıklarında
olabilecek değişiklikleri tahmin edelim ve tahminimizi defterimize yazalım.
C
B
D
A
II. şekil
C
• Daha sonra anahtarı kapatalım ve ampullerin parlaklıklarını gözlemleyerek I. şekildeki ampulün parlaklığı ile karşılaştıralım.
• pil (1,5 V)
• pil yatağı
• anahtar
• bağlantı kabloları
• ampermetre
• dirençölçer
• İki ampulün toplam direncini dirençölçer yardımıyla ölçelim.
• II. şekildeki devrede A, B, C, ve D noktalarından geçen akım değerlerini sırasıyla ölçerek kaydedelim.
• Devredeki ampulleri III. şekilde görüldüğü gibi bağlayıp anahtarı kapattığımızda ampullerin parlaklığında olabilecek değişikliği tahmin edelim
ve tahminimizi defterimize yazalım.
B
A
D
III. şekil
• Daha sonra anahtarı kapatalım ve ampullerin parlaklığını gözlemleyerek I ve II. şekillerdeki ampullerin parlaklığı ile karşılaştıralım.
• Devredeki ampullerin toplam direncini dirençölçer yardımıyla ölçelim.
• III. şekildeki devrede A, B, C ve D noktalarından geçen akım değerlerini ölçelim ve kaydedelim.
• Işık vermekte olan ampullerden birinin uçlarına bağlantı kablosunun uçlarını bağlarsak ne
gözlemleriz? Tahminimizi defterimize kaydedelim.
• Işık vermekte olan ampullerden birinin uçlarına bağlantı kablosunun uçlarını bağlayalım
ve ampulümüzün durumunu gözlemleyelim.
Sonuca Varalım
• I. şekildeki devreye II. şekilde olduğu gibi ampulü bağladığımızda ampullerin parlaklığında nasıl bir değişiklik oldu?
• III. şekildeki ampullerin parlaklığını I ve II. şekillerdeki ampullerin parlaklığı ile karşılaştırdığımızda sonuç ne oldu?
• Hangi devredeki ampuller üzerinden geçen akım pilin ürettiği akıma eşittir?
• Başlangıçta kurduğumuz devre ile daha sonra kurduğumuz devrelerin direnç değerlerini
karşılaştırdığımızda nasıl bir sonuca ulaşırız?
E.16
s.69
Etkinliğimizde bağlama şekline göre ampullerin parlaklığının değiştiğini gözlemledik. Bir devreye ampulleri bağlamanın iki farklı yolu vardır. Ampuller aynı devreye seri
ve paralel olarak iki farklı şekilde bağlanabilir.
16. Etkinlik :
Ampullerin Parlaklıklarını Test Ettik
Ders kitabımızdaki “Ampullerin Parlaklıklarını Test Edelim” adlı etkinlikte yaptığımız gözlemler için aşağıdaki çizelgede belirtilen yerlere “X” işareti koyalım.
Her bir ampulden ana koldaki akıma eşit akım geçer.
I. şekil
II. şekil
x
x
Ampullerden geçen akımın toplamı, ana koldan geçen
akıma eşittir.
Devrenin toplam (eş değer) direnci her bir ampulün direncinden büyüktür.
Devrenin toplam (eş değer) direnci her bir ampulün direncinden küçüktür.
x
Her bir devredeki ampullerin parlaklıkları eşittir.
x
x
x
Devredeki bir ampulü duyundan çıkardığımızda diğer
ampul yanmaya devam eder.
Devrenin toplam direnci ampulün direncine eşittir.
III. şekil
x
x
x
16. Etkinlik: Ampullerin Parlaklıklarını
Test Ettik
Bu etkinlik “Ampullerin Parlaklıklarını Test Edelim” adlı etkinliğin devamı niteliğindedir. Burada
amaç, öğrencilerin kurdukları devrelerdeki farklılıkları
kavramalarını sağlamaktır. Etkinlikte verilen tabloyu
ders kitabındaki “Ampullerin Parlaklıklarını Test Edelim” adlı etkinliğin sonuçlarına göre uygun şekilde doldurmaları istenir. Öğrencilerin cevapları kontrol edilerek varsa eksikleri tamamlanır, hatalar düzeltilir.
122
www.calisma-kitabi-cevaplari.com
123
Seri ve Parelel Bağlama
Devrelerde kullanılan ampul ve piller aynı olduğu hâlde paralel bağlı ampullerin seri bağlı ampullerden daha parlak yandığı
görülür. Ampullerin parlaklığının farklı olmasının sebebi nedir?
Seri ve parelel bağlama durumlarını daha ayrıntılı inceleyerek
bunun sebebini anlamaya çalışalım.
Seri bağlama
Seri Bağlama
Ampullerin seri olarak
bağlandığı devrede, pillerin
sağladığı akım her bir ampulün üzerinden geçerek pillere
geri döner.
Paralel bağlama
Seri bağlı devrelerde devre elemanlarının hepsinin
üzerinden aynı akım geçmektedir. Bir devrede ampuller ya da dirençlerin uç uca
bağlanmasıyla elde edilen bağlama şekli, seri bağlama olarak
ifade edilir.
Seri bağlı devrelerde toplam (eş değer) direnç devredeki tüm
dirençlerin toplamına eşittir.
3Ω
6Ω
9Ω
Seri bağlı devrelerde
dolanan akım değeri sabittir. Devredeki dirençler
toplam gerilim değerini
büyüklüklerine göre paylaşır. Yani büyük direncin gerilim değeri büyük,
küçük direncin gerilim
değeri küçük olur. Eğer
devredeki dirençler özdeşse pilin gerilimi eşit
olarak paylaşılır.
≡
I
I
I
I
I
Bir iletkenin direnç değeri, o iletkenin uzunluğuna bağlıdır.
Dirençlerin seri bağlanması iletkenin uzunluğunu arttırır. Bu durum, devredeki toplam direncin artmasına yol açar.
Seri bağlı ampullerin sayısı arttıkça devrenin toplam direnci
artar, direncin artması ampuller üzerinden daha az akım geçmesini sağlar. Dolayısıyla ampullere daha az enerji aktarılır ve
ampullerin parlaklığı azalır.
Seri bağlı devrelerde;
devredeki
bağlantı kablosu kesilir, ampullerden biri
patlar ya da duydan
çıkartılırsa devrede
akım kesileceği için
tüm ampuller söner.
17. Etkinlik :
E.17
E.18
s.69
s.70
Bir devrede ampuller
gibi piller de seri bağlanabilir.
Etkinlikler tamamlandıktan sonra ampullerin iki
şekilde bağlandığı ve bu bağlama şekillerinden birine
“seri bağlama”, diğerine de “paralel bağlama” denildiği ifade edilir. Ders kitabındaki seri ve paralel bağlanmış devre resmi öğrencilerle birlikte incelenir.
Seri bağlı ampullerin hepsinin üzerinden aynı akımın
geçtiği ifade edilir. Etkinlikte olduğu gibi bir ampullü
devreye ikinci ampulün seri bağlanması durumunda
ampullerin parlaklığının azalmasının sebebinin devredeki
eş değer direncin artması olduğu vurgulanır. Öğrencilere devreye üçüncü ampulün bağlanması durumunda
ampullerin parlaklığında nasıl bir değişiklik olacağı sorulur. Tahminler alındıktan sonra devredeki elektrik enerjisi
kaynağının geriliminin seri bağlı ampuller arasında paylaşıldığı belirtilir.
Konuya dikkatlerini çekmek, dersin işlenişini zenginleştirmek amacıyla öğrencilere ders kitabındaki
“Bilgi Damlası” adlı bölümler okutulur.
Konunun daha iyi pekiştirilmesi için öğrenci çalışma kitabındaki “Ampulleri Seri Bağlayalım” ve “Doğru mu? Yanlış mı?” adlı 17 ve 18. etkinliklerle derse
devam edilir.
1,5 V 1,5 V 1,5 V
Toplam gerilim = 4,5 V
Piller seri bağlandığında toplam gerilim
değeri artar, pil sayısı
azaldığında devrenin
gerilimi azalır.
Ampulleri Seri Bağlayalım
Aşağıdaki kutucuğa bir pil ve üç ampulden oluşan seri bağlı bir devre çizelim.
• Ampullerden birini duydan çıkarttığımızda diğer ampullerin durumu ne olur? Aşağıdaki
noktalı satırlara kısaca açıklayalım.
Diğer ampuller bu durumda devre
...............................................................................
tamamlanmadığı
için söner.
...............................................................................
• Binalardaki ampuller neden seri bağlanmaz? Aşağıdaki noktalı satırlara yazalım
Ampulun biri söndüğünde diğerleri
...............................................................................
etkilenmesin
diye seri bağlanmaz.
...............................................................................
...............................................................................
70
17. Etkinlik: Ampulleri Seri Bağlayalım
Bu etkinliğin amacı, öğrencilerin seri bağlı devre
şemasını çizmelerini ve seri bağlı devrelerde bir ampulün duydan çıkartılması durumunda devreden geçen
akımın nasıl değişeceğini belirleyebilmelerini sağlamaktır. Bunun için ilk olarak öğrencilerin etkinlik sayfasındaki kutucuğa üç ampul ve bir pilden oluşan seri
bağlı devre çizmeleri istenir.
Öğrencilerin etkinlikte verilen sorulara cevap vererek devredeki bir ampulün devreden çıkartılması durumunda diğer ampullerin de ışık vermeyeceği sonucuna
ulaşmaları sağlanır. Daha sonra öğrencilerle ev, okul,
iş yeri gibi binalardaki ampullerin seri bağlanmalarının
avantaj ve dezavantajları tartışılır. Öğrencilerin cevapları kontrol edilerek varsa eksiklikleri tamamlanır, hataları düzeltilir.
18. Etkinlik: Doğru mu? Yanlış mı?
18. Etkinlik :
Doğru mu? Yanlış mı?
I
A
II
A
III
A
Yukarıda devrelerle ilgili olarak verilen cümlelerin doğru mu yanlış mı olduğunu başında
yer alan kutucukta belirleyelim. Yanlış olduğunu düşündüğümüz ifadelerin doğrusunu noktalı
yerlere yazalım.
D
Y
Seri bağlı devreye ampul eklenmesiyle ampullerin parlaklığı azalır.
Seri bağlı ampullerin bulunduğu devreye ampul eklenmesiyle devredeki toplam direnç azalır.
Toplam direnci artar.
Seri bağlı devreye ampul eklenmesiyle devredeki akım artar.
Y
Seri bağlı devreye ampul eklenmesiyle devredeki direnç artar.
Seri bağlı devreye pil eklenmesiyle ampullerin parlaklığı artar.
D
Bu etkinliğin amacı, öğrencilere bir devrede ampullerin seri bağlanması ile oluşabilecek değişiklikleri
belirlemektir. Öğrencilerden etkinlikte verilen cümlerin doğru mu, yanlış mı olduğunu belirlemeleri istenir.
Öğrencilerin cevapları kontrol edilerek varsa eksikleri
tamamlanır, hataları düzeltilir.
Etkinliğin tamamlanmasından sonra öğrencilere
ders kitabında yer alan ve paralel bağlı ampulleri gösteren fotoğraf inceletilir. Paralel bağlı devrelerde akımın
kollara ayrılarak ilerledikten sonra tekrar birleşip yoluna devam ettiği açıklanır.
Paralel devrelerde de akımın kollara ayrılarak ilerlediği ve birleşerek yoluna devam ettiği, paralel olarak
bağlanan dirençlerin toplam direncinin (eş değer direncinin) de azaldığı belirtilir.
www.calisma-kitabi-cevaplari.com
123
Öğrencilere seri bağlama ve paralel bağlama anlatıldıktan sonra bu iki bağlamayı karşılaştırmak ve konuyu toparlamak için seri ve paralel bağlama ile ilgili
verilen devreler tahtaya çizilerek devrelerle ilgili kısa
bir tekrar yapılabilir.
Konuya dikkatlerini çekmek, dersin işlenişini zenginleştirmek amacıyla ders kitabındaki “Bilgi Damlası” adlı bölüm okutulur.
Paralel bağlı devrelerde eş değer direncin devredeki
en küçük dirençten daha küçük olduğu belirtilerek ders
kitabındaki ilgili devre inceletilir.
Paralel bağlı ampullerin sayısı artsa da her bir koldan geçen akımın büyüklüğü değişmediği için ampullerin parlaklığının da değişmeyeceği vurgulanarak ders
kitabında verilen devreler inceletilir.
Konunun daha iyi pekiştirilmesi için öğrenci çalışma kitabındaki “Ampulleri Paralel Bağlayalım”,
“Akım ve Gerilimi Yorumlayalım” ve “Seri ve Paralel
Bağlı Ampuller” adlı 19, 20 ve 21. etkinliklerle derse
devam edilir.
124
Yaşamımızdaki Elektrik
Paralel Bağlama
Yandaki fotoğrafta ampulün paralel olarak bağlandığı
devrede de görüldüğü gibi pillerin sağladığı akım, devrenin B noktasında iki kola ayrılır. Elektrik akımının bir kısmı K ampulünün, diğer kısmı ise L ampulünün üzerinden
geçer. Daha sonra, paralel kollardaki bu akım ilerleyerek
C noktasında birleşir ve pile geri döner.
B
L
K
K
L
C
B
Paralel bağlı devrelerde gerilim değeri sabittir. Yani paralel bağlı dirençlerin gerilimleri pilin
gerilimine eşittir. Devrenin her bir kolundan
geçen akım şiddeti, o
koldaki dirençle ters
orantılıdır. Yani küçük
direncin bulunduğu koldan büyük akım, büyük
direncin bulunduğu koldan ise küçük akım
geçer.
19. Etkinlik: Ampulleri Paralel
C
Paralel bağlı devrede ana koldan gelen akım önce kollara ayrılır, sonra tekrar birleşip üretece geri döner. Bir devrede ampuller
ya da dirençlerin (+) ve (-) uçlarının ayrı noktada birleştirilmesiyle
elde edilen bağlama şekli paralel bağlama olarak ifade edilir.
Paralel bağlı devrelerde eş değer direnç devredeki en küçük
dirençten daha küçüktür.
3Ω
Elektrik akımı
I1
I1
I2
I2
I
I
6Ω
≡
2Ω
I
I
Özdeş ampullerin direnç değerleri aynıdır. Gerilim değerleri
eşit olan ampullerden eşit akımlar geçtiği için ampullerin parlaklıkları da eşittir.
Bağlayalım
Bu etkinliğin amacı, öğrencilerin paralel bağlı devre
şemasını çizmelerini ve paralel bağlı devrelerde bir ampulün çıkartılması durumunda devreden geçen akımın nasıl
değişeceğini görmelerini sağlamaktır. Bunun için öğrencilerden etkinlik sayfasındaki kutucuğa üç ampul ve bir
pilden oluşan paralel bağlı devreyi çizmeleri istenir.
Öğrencilerin etkinlikte verilen sorulara sırasıyla
cevap vermeleri sağlanır. Öğrencilerin devredeki bir
ampulün devreden çıkartılması durumunda diğer ampullerin de ışık vermeye devam edeceği bu nedenle binalardaki ampullerin paralel bağlandığı sonucuna ulaşmaları
beklenmektedir. Öğrencilerin cevapları kontrol edilir,
varsa eksiklikleri tamamlanıp hataları düzeltilir.
Paralel bağlı ampullerin sayısı arttıkça devrenin toplam direnci azalır, akım ise artar. Her bir koldan geçen akımın büyüklüğü
ise değişmez. Dolayısıyla ampullerin parlaklıkları da değişmez.
E.19
E.20
E.21
s.70
s.71
s.72
Paralel bağlı ampullerden her biri pilin geriliminin tamamını
kullanır. Bu yüzden ampullerin hepsi aynı parlaklıkta ışık verir.
Paralel bağlı devrelerde ampullerden biri patlar ya da duydan
çıkartılırsa diğerleri çalışmaya devam eder. Bu sebeple binalar-
19. Etkinlik :
Ampulleri Paralel Bağlayalım
Yandaki kutucuğa bir pil ve üç ampulden oluşan paralel bağlı bir devre çizelim.
• Ampullerden birini duyundan çıkardığımızda
diğer ampullerin durumu ne olur? Aşağıdaki
noktalı satırlara kısaca açıklayalım.
Diğer ampuller yanmaya
........................................................................
devam eder.
........................................................................
20. Etkinlik: Akım ve Gerilimi
.......................................................................
Yorumlayalım
Bu etkinliğin amacı, öğrencilerin direnç değerini
bularak ampul parlaklığı ile akım arasındaki ilişkiyi
yorumlamalarını sağlamaktır. Öğrencilerden etkinlikteki sorulara cevap vermeleri, verilen tabloyu doldurmaları istenir. “Devreye bağlanan ampul sayısı arttıkça direnç değerinin artacağı, bu durumda ampulün
parlaklığının da azalacağı” sonucuna ulaşmalarına
çalışılır. Öğrencilerin cevapları kontrol edilerek varsa
eksiklikleri tamamlanıp hataları düzeltilir.
21. Etkinlik: Seri ve Paralel Bağlı
• Binalardaki ampuller neden paralel bağlanır?
Bir ampul söndüğünde diğer ampuller zarar görmesin diye
..........................................................................................................................................
paralel bağlanır.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
0,10 A
teli kopmuş ampul
Ampuller seri bağlandığında;
1. Her bir ampul üzerinden eşit akım geçer.
2. Ampullerden birinin teli koparsa diğer ampuller de ışık
vermez.
0,20 A
Ampuller
Bu etkinliğin amacı, öğrencilerin seri ve paralel bağlı
ampullerin özelliklerini karşılaştırmaları farklılıklarını yorumlamalarını sağlamaktır. Öğrenciler etkinlikte verilen
sorulara sırasıyla cevap verirler. Öğrencilerin cevapları
kontrol edilir, varsa eksiklikleri tamamlanıp hataları düzeltilir.
0
Ampuller paralel bağlandığında;
1. Akım kollara ayrılarak ampullerden geçer.
2. Ampullerden birinin teli kopsa bile diğer ampuller ışık
vermeye devam eder.
0,40 A
0,20 A
124
www.calisma-kitabi-cevaplari.com
teli kopmuş
ampul