7. ünite akım, gerilim ve direnç

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
3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK BİLGİSİ
7.1. AKIM, GERİLİM VE DİRENÇ
7.1.1 Elektrik Akımı ve Tanımı
denir.
Birim zamanda, bir yönde meydana gelen elektron hareketine elektrik akımı
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.
Şekil 7.1 Doğru akım
7.1.2.2 Alternatif 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
3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK BİLGİSİ
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.
edilir.
Ampermetrelerin elektrik devrelerindeki sembolü, daire içinde “A” ile ifade
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
3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK BİLGİSİ
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
3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK BİLGİSİ
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 624.1016 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)
Şekil 7.3 Ampermetrenin devreye bağlanışı
Örnek 1:
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
3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK BİLGİSİ
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:
Q1-2 = Q1 – Q2 = 7.5 – 2.5 = 5 C şeklinde bulunur.
Örnek 4:
Örnek-2’deki devreden akan yük kaç elektronun yüküne eşittir?
Cevap:
1 C 624.1016 adet elektronun yüküne eşit olduğuna ve devreden toplamda 2.5
C’luk yük aktığına göre göre:
Devreden akan yük, 2.5 .624 . 1016 = 156 . 1017 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
3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK BİLGİSİ
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
3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK BİLGİSİ
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
3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK BİLGİSİ
ÖZET
denir.
Birim zamanda, bir yönde meydana gelen elektron hareketine elektrik akımı
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.
edilir.
Ampermetrelerin elektrik devrelerindeki sembolü, daire içinde “A” ile ifade
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
3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK BİLGİSİ
DEĞERLENDİRME SORULARI
1-İletkenin direncini etkileyen faktörlerden değildir?
A.
B.
C.
D.
Cinsine
Uzunluğuna
Uygulanan gerilime
Kesite
2-Maddelerin serbest elektronların hareketlerine karşı gösterdiği zorluğa denir?
A.
B.
C.
D.
Yalıtkandır
İletkenlik
Öz direnç
Direnç
3-Elektirik devresinden geçen akımı değiştirmek için kullanılır?
A.
B.
C.
D.
Reosta
Anahtar
Buton
Ampermetre
4-Aşağıdakilerden hangisi direnç birimidir?
A.
B.
C.
D.
Volt
ohm (om)
Watt
Amper
5- 1 Amper kaç mili amperdir?(ma)
A.
B.
C.
D.
1000 mA
10,000 mA
10 mA
100 mA
111