VCS159 INTRODUCTION TO ELECTRONICS Lecture 1
advertisement
Ders 2- Temel Elektriksel Büyüklükler Yard.Doç.Dr. Ahmet Özkurt [email protected] http://ahmetozkurt.net Yük • Elektriksel yük maddelerin temel özelliklerinden biridir. • Elektriksel yükün iki temel karakteristiği vardır: • Büyüklüğü ve Polaritesi veya işareti. • Yükün büyüklüğü Coulomb (C) cinsinden ölçülür. • Polaritesi ise negatif (-) ya da pozitif (+) olabilir. • Zıt yükler birbirini çekerken, aynı işaretli yükler birbirini iter. • Yükler arasındaki bu elektriksel kuvvet yüklerin büyüklükleri doğru ve aralarındaki uzaklığın karesi ile de ters orantılıdır. Coulomb Yasası • Aralarında r uzaklığı bulunan q1 ve q2 yükleri arasındaki elektriksel kuvvet F 1 q1 q1 4 0 r2 şeklindedir. Burada 0= 8.85 10-12 havanın permitivite katsayısıdır. • Ayrıştırılabilen en küçük negatif yük elektron yükü, • qe= -1.6 10-19 C, en küçük pozitif yük ise proton yüküdür • qp= 1.6 10-19 C. • Zıt yükler birleştiğinde birbirini nötralize eder. Böylece daha büyük bir parçacığın net yükü pozitif ve negatif yükler arasındaki farka eşittir. Yalıtkanlık-İletkenlik • Atomda bulunan elektronların farklı derecelerde serbestlikleri vardır. Metal gibi malzemelerde en dışta bulunan elektronlar madde çekirdeğine çok gevşek bağlıdır. • Bu tip malzemelere küçük bir elektriksel enerji uygulandığında serbest elektron adı verilen en dış yörüngedeki elektronlar atomdan ayrılır. • Elektronların malzeme içindeki göreli hareketliliğine “iletkenlik” denir. • Elektronları çok hareketli ya da iletkenliği yüksek malzemeler “iletken”, düşük olanlar “yalıtkan” ismini alır. İletkenler Yalıtkanlar Gümüş Cam Bakır Lastik Altın Yağ Aliminyum Kuru kağıt Elektriksel Akım • Hareket eden yükler elektrik akımını oluşturur. • Belli bir zamanda belli bir alandan geçen net yük transferine akım adı verilir. Başka bir deyişle akım yük akış oranını gösterir. • Zaman aralığını çok küçültürsek akım tanımını türev ile ifade edebiliriz: • Genellikle metallerde hareketli yükler elektronlardır. Bu yüzden de elektronların akış yönü ile akım ters yöndedir. • Akım birimi Amper’dir ve A sembolü ile gösteririlir: Önekler Devreler • Devreler elektrik enerjisinin transferi için tasarlanan yollardır. Böylece elektrik enerjisi ısı, ışık ya da mekanik enerji gibi diğer yararlı formlara dönüştürülebilir. • Devre ayrıca bir cihaz ya da sistem oluşturmak için bir araya toplanmış elektriksel elemanlar olarak da adlandırılabilir. . elektron akışı Pil lamba yanar elektron akışı Gerilim • Gerilim yüklerin hareket etmesini sağlayan kuvvettir. Elektrik yük miktarları arasındaki farktan doğar ve elektronların pozitif ve negatif yük arasında hareket etmesini sağlar. Yükler hareket ederken belli miktarda enerji harcarlar. Eğer q yükü a noktasından b noktasına giderken w kadar enerji harcıyorsa a-b noktaları arasındaki potansiyel farkı ya da gerilim v ab dw dq olarak tanımlanır. (yük başına enerji harcama oranı) Vab= Va-Vb. • Burada Va ve Vb, a ve b noktaları ile toprak (dünya yüzeyi) arasındaki potansiyel farkını gösterir. • Gerilimin birimi Volt’tur ve V ile gösterilir. • Eğer bir gerilim kaynağı polaritesi zamanla değişmeyen bir gerilim oluşturuyorsa (pil gibi) bu kaynak doğru akım (DC) kaynağıdır. • Eğer zamanla polarite değişiyorsa alternatif akım (AC) kaynağıdır. Yüksek enerji değişimi Potansiyel enerji kazanıyorlar Düşük enerji değişimi Yüksekliğin değişimi çocukların enerjisinin değişimini gösterir Elektronlar elektriksel potansiyel enerji kazanıyor Yüksek enerji değişimi Düşük enerji değişimi Elektriksel potansiyelin değişimi elektronların enerjisinin değişimini gösterir Elektriksel Güç • Enerji bir formdan diğer bir forma dönüştüğünde iş yapılmış olur. • Güç ise enerjinin dönüşüm miktarını ya da iş yapma oranını gösterir ve dw P dt 1J 1W 1s şeklinde tanımlanır. Birimi Watt’tır ve W ile gösterilir. • Bir elektriksel elemanda üretilen ya da tüketilen güç elemanın gerilimi ile akımını çarparak bulunabilir. P V I dw dq dw P dq dt dt 1 W 1 V 1A • Birçok elektriksel cihaz elektrik güç çekme oranları ile karakterize edilir. 1000W’lık elektrik sobası gibi. Ancak elektrik faturalama işlemi belli bir sürede toplam harcanan enerji üzerinden yapılır. • O halde toplam enerjiyi güç cinsinden yazarsak (Birimi kilowatt saat’tir. 1kWs=3.6 106 J) T W p(t ) dt 0 • Ortalama güç T 1 Port p(t ) dt T 0 ise T kadar süre sonunda harcanan enerji W= Port T Temel Elektriksel Elemanlar Direnç Pil Değişken Direnç Bobin Potansiyometre Kondansatör Elektrolitik Kondansatör Temel Elektriksel Elemanlar Diyot LED İşlemsel PNP NPN Yükselteç transistör transistör
