Temel Elektrik Elektronik

Temel Elektrik Elektronik
1. Hafta
Ölçü Birimleri

Teknik temelleri öğrenmenin ilk aşamasında
ölçü birimlerini anlamak ve doğru kullanmak
çok önemlidir.

Günlük hayatta kullandığımız kilogram, litre vb.
birimler gibi Elektrik derslerinde de sıklıkla
kullanılacak temel birimler, alt birimler ve
bunların da alt ve üst katları bulunmaktadır.

Akım birimi olan Amper (A) ve zaman birimi olan
saniye (s), SI birim sistemi içinde olan yedi temel
birimden ikisidir.

Bunun yanında gerilim birimi Volt (V), yük birimi
Coulomb (C), direnç birimi Ohm (Ω), iletkenlik birimi
mho ( ) veya Siemens (S), güç birimi olan Watt (W), ve
enerji birimi olan Joule (J) önemli alt birimlerdir.

Birim katlarından pico (p), nano (n), micro (μ) , mili
(m), Kilo (k) ve Mega (M) elektrik ve elektronik
dünyasında sıklıkla karşılaşılan birim katlarıdır.
Uluslararası Temel Birimler
Temel Elektrik Birimleri
Birim Katları

Örn: 2000 metre yolu 1 dakikada giden aracın
hızı saatte kaç kilometredir?
Mesafe (d)=2000m=2 Km
 Zaman(t)= 1 dakika = 1/60 Saat
 Hız(v)= ? Km/saat


Örn= 0.3 MV gerilim değerinin kilovolt(kV)
cinsinden yazınız.
 0.3 MV =300 kV

Örn= 5 Volt(V) ile 400 milivolt(mV) gerilim
değerlerini toplayınız.
 5+0.4=5.4 V
 5000+400=5400 mV

Atom Yapısı

Atom, elementlerin en
küçük parçasıdır.
Maddenin yapı taşıdır.

Atom, ortada bir çekirdek
ve çevresinde dolanan
elektronlardan oluşur.

Atomun çekirdeği proton
ve nötronlardan
oluşmuştur.

Çekirdekteki nötronlar
yüksüz, protonlar ise
pozitif (+) yüklüdür.

Çekirdek çevresinde
dolanmakta olan
elektronlar ise negatif (-)
yüklüdür.
Nötr Cisim:


Bir maddeyi oluşturan
atomların
toplam
pozitif ve negatif yük
sayıları birbirine eşit
ise bu tür cisimlere
nötr cisim denir.
Temas sonucu bir
cisimden başka bir
cisme negatif yük
geçişi olur.
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Bunun sonucu olarak ta
cisimlerin normal yük
dengeleri bozulur.
Yünlü Kumaşa Ebonit Çubuk
Sürtülmesi

Başlangıçta her ikisi de nötr cisim olan yünlü kumaştan
ebonit çubuğa negatif yük geçişi olur.

Böylelikle ebonit çubuktaki negatif yük miktarı pozitif
yük miktarından fazla olacağından, çubuk negatif yükle
yüklenir.

Yün kumaşta ise sahip olduğu pozitif yük miktarı
negatif yük miktarından fazla olacağından, kumaş
pozitif yüklenmiş olur.
1)BAŞLANGIÇTA
HER İKİSİDE NÖTR
HALDE
2)BİRBİRLERİNE
SÜRTÜLDÜĞÜNDE
3)YÜNLÜ KUMAŞ
POZİTİF,
PLASTİK BALON
NEGATİF
YÜKLENMİŞ OLUR
İpekli Kumaşa Cam Çubuk
Sürtülmesi

Bu kez ise ise cam çubuktan ipekli kumaşa negatif yük
geçişi gerçekleşir.

Böylelikle cam çubuk pozitif yüklenirken, ipekli kumaş
negatif yükle yüklenir.

Buraya kadar cisimlerin temas etmelerini sağlayarak
onlarda yük dengesizliği meydana getirdik.

Buna temas (dokunma) ile elektriklenme denir.
Aynı yükle yüklenmiş cisimler
birbirini iter.
+
+
_
_

Metal iletkenlerde, atomik yapının en dış halkasındaki
elektronlara, çekirdekten en uzak olmaları sebebiyle
uygulanan çekim kuvveti daha azdır ve koparılmaları
daha kolaydır. Koparılan elektronlar atomlar arasında
dolaşmaya başlar. Elektronlar yer değiştirirken elektrik
akımı meydana getirirler. Elektrik akımı yönü, elektron
hareketinin tersi yöndedir.
Kuvvet Kanunu
F=Newton
 Q1 ve Q2 elektrik yükleri
 r= iki yük arasındaki mesafe


Bir atom içerisinde elektronlar birbirini iterler, proton ve
elektronlar birbirini çekerler. Çekirdek, birçok pozitif
yüklerden oluştuğu için çekirdek ile yakın yörüngedeki
elektronlar arasında çok kuvvetli çekme kuvveti bulunur.
Çekirdek ve yörünge elektronları arasındaki mesafe
artıkça bağ kuvveti azalır. Bundan dolayı dış
yörüngedeki elektronu koparmak için harcanacak dış
enerji, iç yörüngedeki elektronu koparmak için
harcanacak enerjiden çok daha azdır.

Bakır atomunun son
yörüngesinde sadece bir
elektron
olup
bu
elektronla
çekirdek
arasındaki ve dolayısıyla
çekme
kuvveti
en
zayıftır.
Eğer
29.
elektron kendi atomunu
terk edecek seviyede bir
enerjiyi bulunduğu dış
ortamda kazanırsa, bu
elektrona
serbest
elektron denir.
Kesit yüzeyin içinden düzgün hızla
Bir saniye süresince 6.242x1018
Elektron akarsa, bu yük akışına veya
Akıma 1 Amper denir.

Örn= bir iletken içinden her 75ms’de geçen yük
0,15C ise, iletkenden geçen akımın değerini
hesaplayınız.
Elektrik Yükü

Elementlerin en küçük parçası atom olarak isimlendirilir.

Atomlar maddenin yapı taşıdır.

Atomun çekirdeğini pozitif yüklü protonlar ve yüksüz
nötronlar oluşturur.

Çekirdeğin çevresinde yörüngelerde ise negatif yüklü
elektronlar bulunmaktadır.

Metal iletkenlerde, atomik yapının en dış halkasındaki
elektronlara, çekirdekten en uzak olmaları sebebiyle
uygulanan çekim kuvveti daha azdır ve koparılmaları
daha kolaydır.

Koparılan elektronlar atomlar arasında dolaşmaya başlar.
Elektronlar yer değiştirirken elektrik akımı meydana
getirirler. Elektrik akımı yönü, elektron hareketinin tersi
yöndedir.
İletken-Yalıtkan

Element listesinde, en dış halkasında dörtten
daha az sayıda elektron olanlar iletken,

Dört elektron olanlar yarı-iletken ,

Dörtten fazla elektron olanlar ise yalıtkan olarak
isimlendirilirler.

Elektrik yükünü bir yerden bir başka yere
taşıyabilen maddelere iletken,

Taşıyamayan maddelere ise yalıtkan denir.

İletkenlikleri metallere göre daha az olmakla
beraber, iletken ile yalıtkan arasında kalmış
maddelere ise yarı- iletken denir.
Akım
Akım, yüklerin hareketinden doğar.
 Birimi Amper (A)’dir. 1 A’lık akım için iletkenin sabit
bir kesitinden saniyede 6.242x1018 elektron geçmek
zorundadır.
 Zamana bağlı olarak fonksiyonlar yardımıyla şu şekilde
tanımlanır:

Doğru Akım

Doğru akım, elektrik yüklerinin yüksek potansiyelden
alçak potansiyele doğru sabit olarak akmasıyla oluşur.

DC (Direct Current) olarak isimlendirilirler.

Akımın yönü ve şiddetinde zamana göre bir değişme söz
konusu değildir.
Alternatif Akım

Genliği (akımın büyüklüğü) ve yönü periyodik olarak
değişen akımdır.

AC (Alternative Current) olarak isimlendirilirler.

En bilinen AC dalga biçimi sinüs dalgasıdır. Farklı
uygulamalarda üçgen ve kare dalga gibi değişik dalga
biçimleri de kullanılmaktadır.
Gerilim

Gerilim, (elektrik potansiyel farkı)
elektronların
maruz
kaldıkları
elektrostatik alan kuvvetine karşı
hareket ettiren kuvvettir.

Bir elektrik alanı içerisinde yer alan
iki nokta arasındaki potansiyel fark
olarak da tarif edilir.

Birimi Volt’tur.

v=vΑ -vΒ
Direnç

Bir iletkenin içinden
geçen
akıma
karşı
gösterdiği zorluğa direnç
adı verilir.

Birimi Ohm’dur.

Ω ile ifade edilir.
Direnci Etkileyen Faktörler





Bir iletkenin direnci; iletkenin boyu, kesiti ve iletkenin
yapıldığı malzemenin özdirencine bağlıdır.
Direncin; boy, kesit ve özdirençle arasındaki bağıntıyı
veren formül şu şekildedir:
1. İletkenin uzunluğu ile doğru orantılıdır.
2. İletkenin kesitiyle ters orantılıdır.
3. İletkenin yapıldığı malzemeye bağlıdır.

Örn: 100 m uzunluğunda, 50 mm2 kesitinde bir iletkenin
özdirenci 0.015 ohm.mm2/m ise direncini hesaplayınız.
Direncin Sıcaklıkla Değişimi

Saf metallerin direnç-sıcaklık ilişkileri için aşağıda
verilen matematiksel ifade kullanılabilir:
R, T sıcaklığındaki direnç değerini;
 R0, Τ0 sıcaklığındaki direnç değerini,
 T, R direncinin hesaplandığı sıcaklığı,
 Τ0, başlangıç referans sıcaklığını
 α, direncin sıcaklık değişim katsayısını göstermektedir.


Örn: Saf bir metalin 0 °C’deki direnç değeri 500 ohm
olarak ölçülmüştür. Bu metale ait sıcaklık değişim
katsayısı α=0.004 ise, bu metalin 50 °C’deki direnç
değeri nedir?
Direnç Renk Kodları

Direnç
değerinin
okunmasında
verilen
direnç
renklerinden
yararlanılır.

Verilmeyen dördüncü renk olan D ise
toleransa karşılık gelmektedir.
Tolerans değeri
 altın rengi için ± % 5,
 gümüş rengi ise ± % 10
 ve renk yok ise ± % 20


Burada verilmeyen beş renkle gösterilmiş dirençler için
ise, ilk üç renk katsayısı yanyana getirildikten sonra, 4.
renk çarpan olacak şekilde hesaplama yapılır. Bu
durumda, beşinci renk toleransı göstermektedir.

Örn: Dört renkle gösterilmiş bir direncin üzerindeki
renkler sırasıyla sarı, mor, siyah ve altın rengi ise direnç
değerini hesaplayınız.

Örn: Beş renkle gösterilmiş bir direncin üzerindeki
renkler sırasıyla kırmızı, turuncu, mor, siyah ve gümüş
rengi ise direnç değerini hesaplayınız.
İletkenlik





Bir iletkenin içinden geçen akıma karşı gösterdiği
kolaylığa iletkenlik denir.
Elektriksel direncin tam tersi olarak düşünülebilir.
Akımın iletilebilirliğini derecelendirir.
Birimi mho (M) veya Siemens (S)’dir.
Metaller yüksek iletkenliğe sahipken, yalıtkanlarınki
sıfıra yakındır.
OHM Kanunu

Bir elektrik devresinde iki nokta arasındaki iletken
üzerinden geçen akım, potansiyel farkla doğru; iki nokta
arasındaki dirençle ters orantılıdır.
𝑉
𝐼

𝑅=

Burada, I akım (amper), V referans alınan iki nokta
arasındaki potansiyel fark (volt) ve R (ohmla)
ölçülen ve direnç olarak adlandırılan devre
değişkenidir.

Örn: Şekildeki basit elektrik devresinde V=16V ve
R=2Ω ise, devreden geçen akımı bulunuz.
𝐼=
𝑉
𝑅
=
16
2
= 8A
Güç





Akım ve gerilimin çarpımından ibarettir. Birimi Watt’dır.
Direnç gibi pasif elamanlar devrede güç harcayan veya
tüketen elemanlardır.
Gerilim veya akım kaynağı gibi aktif elemanlar ise devreye
güç veren veya sağlayan elemanlardır.
Her gerilim ve akım kaynağının mutlaka devreye güç veren
bir aktif eleman olduğu sonucu çıkarılmamalıdır.
Örneğin birbirlerine ters bağlanmış iki kaynaktan değeri
büyük olan devreye enerji verirken, değeri küçük olan diğer
kaynak ise pasif eleman gibi devrede güç harcar.
Güç İfadeleri

P= V * I

P= V * I = R * I * I = R * 𝐼2

P= V * I = V *
𝑉
𝑅
=
𝑉2
𝑅
Pasif bir elemanın uçlarında oluşan gerilim ve üzerinden geçen akımın
yön tanımlaması yapılmıştır. Pasif elemanlarda hesaplanan gücün,
harcanan güç olduğuna dikkat edilmelidir.
Aktif bir elemanın uçlarında oluşan gerilim ve üzerinden geçen akımın
yön tanımlaması yapılmıştır. Aktif elemanlarda hesaplanan gücün,
sağlanan güç olduğuna dikkat edilmelidir.

Örn: Bir ampule 220V gerilim uygulandığında
kaynaktan 0.4545A akım çekmektedir. .ampulün
harcadığı gücü bulunuz.

P = V * I = 220 * 0,4545 = 100 W

Örn : 10 Ω ‘luk dirençten 2A akım geçerse, dirençte
harcanan gücü bulunuz.

𝑃 = 𝐼 2 ∗ 𝑅 = 22 ∗ 10 = 40 𝑊

Örn: Bir lambaya 100V uygulandığında devreden 2 A
akım çekmektedir. Lambanın direncini ve gücünü
bulunuz.

P = V * I = 100 * 2 = 200 W

𝑅=
𝑉
𝐼
=
100
2
= 50 Ω
Wattmetre

Wattmetre, elektrik devresindeki gücü direkt olarak
ölçmemizi sağlayan ölçü aletine denir. Bir elektrik
devresindeki gücü ölçebilmek için o devreden geçen
akımın
ve
gerilimin
değerlerinin
bilinmesi
gerekmektedir. Dolayısıyla wattmetre bağlı bulunduğu
devrenin hem akım değerini hem de gerilim değerini
ölçer ve bu iki değeri çarparak devrenin gücünü verir.
Verim

Çıkan enerjinin
denilmektedir.

Enerji Girişi = Enerji Çıkışı + Sistemdeki enerji kaybı veya depolanması
giren
enerjiye
oranına
𝑊𝑔𝑖𝑟𝑖ş = 𝑊ç𝚤𝑘𝚤ş + 𝑊𝑘𝑎𝑦𝚤𝑝𝑙𝑎𝑟 𝑣𝑒𝑦𝑎 𝑑𝑒𝑝𝑜𝑙𝑎𝑛𝑎𝑛
verim
𝑊𝑔𝑖𝑟𝑖ş
𝑊ç𝚤𝑘𝚤ş
𝑊𝑘𝑎𝑦𝚤𝑝𝑙𝑎𝑟 𝑣𝑒𝑦𝑎 𝑑𝑒𝑝𝑜𝑙𝑎𝑛𝑎𝑛
=
+
𝑡
𝑡
𝑡
𝑃𝑔𝑖𝑟𝑖ş = 𝑃ç𝚤𝑘𝚤ş + 𝑃𝑘𝑎𝑦𝚤𝑝𝑙𝑎𝑟 𝑣𝑒𝑦𝑎 𝑑𝑒𝑝𝑜𝑙𝑎𝑛𝑎𝑛
Bir sistemin verimi, çıkış gücünün giriş gücüne oranı
olarak tanımlanır ve η sembolü ile temsil edilir.
Verim; η =
𝑃ç𝚤𝑘𝚤ş
𝑃𝑔𝑖𝑟𝑖ş
Yüzde olarak;
η=
𝑃ç𝚤𝑘𝚤ş
𝑃𝑔𝑖𝑟𝑖ş
* 100

Örn: Çıkış gücü 180W olan bir sistemin verimi %80 ise
sisteme uygulanan giriş gücünün değeri kaçtır?
η=
𝑃ç𝚤𝑘𝚤ş
𝑃𝑔𝑖𝑟𝑖ş
𝑃𝑔𝑖𝑟𝑖ş
* 100
𝑃ç𝚤𝑘𝚤ş
180
=
∗ 100 =
∗ 100 = 225 𝑊
η
80
Enerji

Enerjinin kazanılması veya harcanması için bir zamanın
geçmesi gerekir.

Elektrikte enerji zamanla harcanan güç miktarıdır.

W= P * t (Joule) ( Ws)

Elektrik enerjisi saatleri ölçme işlemini kWh cinsinden
gerçekleştirmektedir.

Örn: 75W gücündeki bir lamba bir yıl boyunca her gün 5
saat çalışırsa, tüketeceği enerji kWh olarak hesaplayınız.

Toplam çalışma süresi = 365 * 5 = 1825 saat

Enerji = 75 * 1825 = 136875 Wh =136,875 kWh

Örn: 1200W gücündeki bir ütünün 24kWh enerji
harcaması için ütü kaç saat kullanılmalıdır.

W=P*t

𝑡=
𝑊
𝑃
=
24000
1200
= 20 𝑠𝑎𝑎𝑡