ELEKTRİK DEVRELERİ

ELEKTRİK DEVRELERİ

Direnç: kondansatör, iletim hatları ve güç kaynağı gibi çeşitli devre elemanlarının bir araya gelerek oluşturduğu devrelere verilen isimdir.

Ampermetre: Bir elektrik devresinden geçen elektrik akımının şiddetini ölçen alettir. Devreye seri bağlanır.

Voltmetre: Devrenin herhangi iki noktası arasındaki potansiyel farkını (gerilimi) ölçmek için kullanılan araç. Voltmetre, potansiyel farkı ölçülecek iki nokta arasına paralel bağlanır.

Multimetre: Akım, voltaj (gerilim) ve direnç değerlerini ölçmeyi sağlayan alete denir.

Üreteç: Elektrikli devrede kullanılan pil, akümülatör, batarya, güç kaynağı gibi elektrik kaynaklarına denir.

Direnç: Direnç, elektrik akımının akışına direnç gösteren, bu esnada Ohm kanununa göre uçları arasında gerilim düşümüne sebep olan devre elemanıdır.

Anahtar: Devreden geçen akımın kesilmesini veya açılmasını sağlayan devre elemanıdır.

Batarya (Pil) : Devreye enerji sağlayan birimdir.

Bağlantı Kablosu: Devredeki elemanlar arasındaki bağlantıyı sağlayan, iletken madenlerden (Bakır, demir, gümüş, altın vb.) yapılan tele denir

Basit Elektrik Devreleri :

Pil, ampul, anahtar ve bağlantı kablolarından oluşan devreye basit elektrik devresi denir. Devredeki pil, elektrik enerjisi kaynağıdır ve negatif elektrik yüklerine yani elektrona elektrik enerjisi aktararak onların titreşmesini ve elektrik akımının oluşmasını sağlar. Devredeki iletken tel, elektrik yüklerinin yani elektronların kazandığı elektrik enerjisinin akışını sağlar. Devredeki ampul, iletken telden elektrik enerjisinin geçtiğini ya da geçmediğini yani elektrik akımının oluşup oluşmadığını gösterir. Devredeki anahtar, elektrik enerjisinin geçmesini ya da geçmemesini sağlar.

Basit elektrik devrelerinde anahtar açıkken devreden elektrik enerjisi yani elektrik akımı (elektrik yükleri) geçemez ve ampul yanmaz. Böyle devrelere açık devre denir.	Basit elektrik devrelerinde anahtar kapalı iken devreden elektrik enerjisi yani elektrik akımı (elektrik yükleri) geçebilir ve ampul yanar. Böyle devrelere kapalı devre denir.

Elektrik Akımının Oluşması:

Basit elektrik devrelerinde kullanılan pil, devredeki iletken telde bulunan negatif yüklere yani elektronlara elektriksel kuvvet uygulayarak negatif yüklerin elektrik enerjisi kazanmalarını sağlar. Yani negatif yüklere elektrik enerjisi aktarır. Negatif yükler bu enerji ile titreşir. Devredeki iletken telde bulunan negatif yükler etrafındaki diğer negatif yükleri de titreştirerek enerjilerini diğer negatif yüklere aktarır. Bu sayede negatif yükler arasında enerji aktarımı gerçekleşir. Elektrik enerjisinin negatif yüklerin titreşim hareketi sonucu aktarılmasına elektrik akımı denir. Elektrik akımı, yüklerin akışı anlamına gelmez yani elektrik akımı yüklerin akışı sonucunda değil, yüklerin titreşim hareketi sonucunda oluşur.

Elektrik devresinde yukarıdaki benzetme yapılabilir. Burada devreye enerji veren suyu taşıyan pompadır. Diğer taraftan ise kazanılan potansiyel enerji kaydıraktan inerken kaybedilir. Burada kaydırak ampul yada direnç şeklinde düşünülebilir. Ayrıca pompanın altında bulunan vana devrenin açılıp kapanmasını sağlayan anahtar olarak tasvir edilebilir.

AMPULLERİN BAĞLANMA ŞEKİLLERİ

Seri Bağlama:

Bir devrede birden fazla ampulün ya da direncin uç uca eklenerek akımın izleyebileceği tek bir yol meydana getirecek şekilde bağlanmasına “seri bağlama” denir. Seri bağlı her bir ampulden aynı miktarda elektrik akımı geçer. Seri bağlı devrelerde eş değer (toplam) direnç devredeki tüm dirençlerin toplamına eşittir. Eş değer direnç devredeki en büyük dirençten daha büyüktür. Seri bağlı devredeki ampuller, toplam gerilim değerini dirençlerine göre doğru orantılı olarak paylaşacağı için:

• Büyük dirençli ampulün uçları arasındaki gerilim değeri büyük,
• Küçük dirençli ampulün uçları arasındaki gerilim ise küçük

olur.

Ampullerin uçları arasındaki gerilim değerlerinin toplamı, üretecin gerilimine eşit olur. Bir devrede seri bağlı ampullerin sayısı arttıkça devredeki toplam direnç de artacağı için, devrede oluşan akım azalır. Ampullerin üzerinden daha az akım geçmesi de ampullerin parlaklığının azalması anlamına gelir. Seri bağlı ampullerin birinin bağlantısının kopması ya da ampulün patlaması durumunda devreden akım geçemeyeceği için diğer ampuller de söner. Bir devrede ampuller gibi piller de seri bağlanabilir. Pillerin seri bağlanmasıyla devrenin uçları arasındaki gerilim değeri artar.

Paralel Bağlama

Bir devrede birden fazla ampulün ya da direncin uçlarının birleştirilip akımın izleyeceği birden fazla yol oluşturacak şekilde bağlanmalarına “paralel bağlama” denir. Paralel bağlı devrelerdeki ampuller, ana koldan gelen akımı, dirençlerine ters orantılı olarak paylaşır. Akım daha az dirençli yoldan geçmeyi tercih edeceği için:

• Büyük dirençli ampulün bulunduğu koldan düşük akım,
• Küçük dirençli ampulün bulunduğu koldan ise yüksek akım geçer.

Paralel bağlı kollardan geçen akım değerlerinin toplamı, ana koldan geçen akım değerine eşittir. Paralel bağlı devrelere ampul eklendikçe eş değer (toplam) direnç küçülür. Eş değer direnç devredeki en küçük dirençten daha küçüktür. Paralel bağlı devredeki ampullerin uçları aynı noktaya bağlandığı için ampullerin uçları arasındaki gerilim değeri üretecin gerilim değerine eşittir. Bir devrede paralel bağlı özdeş ampuller eşit parlaklıkta ışık verir. Devredeki paralel bağlı ampul sayısını arttırmamız ampullerin parlaklığını değiştirmez. Paralel bağlı ampullerin birisinin bağlantısının kopması durumunda diğer ampuller ışık vermeye devam eder.

Paralel Bağlamanın Avantajları/Faydaları ve Dezavantajları/Zararları

• Paralel bağlanan ampuller aynı parlaklıkta ışık verir.
• Paralel bağlı ampullerden biri arızalanır veya bağlantısı koparılırsa diğer ampuller ışık vermeye devam eder.
• Paralel bağlı devrelerde üretecin geriliminin tamamı kullanıldığı için üretecin enerjisi, seri bağlı devrelere göre daha çabuk biter.

Kısa Devre

Akım

• direnci daha az olan yolları daha çok,
• direnci daha çok olan yolları ise daha az

tercih eder. Bir elektrik devresinde, neredeyse hiç direnci bulunmayan bir yol varsa akımın hemen hepsi bu yoldan akmayı tercih edecektir. Bu durumda, diğer yoldan neredeyse hiç akım geçmeyeceği için bu kısma bağlanan ampuller ışık vermez. Neredeyse bütün akımın geçtiği bu yola da “kısa devre” denir. Kısa devre; devredeki toplam direnci düşürür, bu yüzden devreden geçen akım artar. Kablolardan çok miktarda akım geçtiği için kablolar ısınır, bu da yangın çıkmasına sebep olabilir veya devre elemanlarına zarar verebilir. Kısa devreyi engellemek için sigortalar kullanılır.

Akım

Ampul, pil, iletken teller ve anahtardan oluşan bir elektrik devresinde anahtar kapatıldığında ampulün ışık vermeye başladığı görülür. Devredeki ampulün ışık vermesi için gerekli olan akım, bir çeşit enerji aktarımıdır. Basit bir elektrik devresinde pil, negatif yüklere yani elektronlara bir kuvvet uygular. Bu kuvvetin etkisiyle enerji kazanan elektronlar da titreşim hareketi yaparak bir diğer elektrona enerji aktarır ve bu enerji, iletken tel boyunca iletilir. Devre boyunca devam eden bu enerji aktarımına “elektrik akımı” denir. Elektrik akımın yönü devrede enerji kaynağı olan pilin “artı (+)” kutbundan “eksi (-)” kutbuna, elektronların hareketi ise pilin “eksi (-)” kutbundan “artı (+)” kutbuna doğrudur. Pilin “eksi (-)” kutbundan başlayarak titreşim hareketi yapan elektronların, enerjilerini bir diğer elektrona aktararak pilin “artı (+)” kutbuna kadar iletmesi gerekir. Devrenin iletken tellerinde herhangi bir kopma ya da anahtarın açık olması durumunda devrede akım oluşmaz ve ampul ışık vermez.

Ampermetre

Elektrik akımı ampermetre adı verilen araçlarla ölçülür. Akımın birimi amperdir ve “A” simgesi ile gösterilir. Devredeki akımın ölçülebilmesi için akımın ampermetre üzerinden geçmesi gerekir. Bu nedenle ampermetreler devreye her zaman seri olarak bağlanır. Elektrik devresi şematik çizimlerinde de yuvarlak içinde A simgesi ile gösterilir. Günlük hayatımızda kullandığımız elektrikli cihazların çalışması için gerekli olan akım değerleri farklılık gösterebilir. Bu nedenle kimi zaman amperin binde biri olan miliamper “mA” değerleri de kullanılabilir.

Gerilim

Bir elektrik devresinde akım oluşabilmesi için devrenin iki ucu arasında belirli bir enerji farkı olmalıdır. Bu enerji farkına “gerilim” adı verilir. Gerilimin birimi volttur ve “V” simgesi ile gösterilir. Elektrik devrelerine bağlanan pil, akü gibi üreteçler devrenin uçları arasında bir gerilim oluşturarak elektrik akımının oluşmasını sağlar. Elektrik devrelerinde devreye enerji sağlayan pillerin üzerindeki 1,5 V gibi değerler de pilin (+) ve (-) uçları arasındaki enerji farkını yani gerilim değerini gösterir.

Voltmetre

Bir elektrik devresindeki elemanların uçları arasındaki enerji farkını yani gerilimi ölçmeye yarayan aletlere “voltmetre” adı verilir. Dirençleri çok büyük olan voltmetreler; voltmetrenin “+” ucu devre elemanının “+” ucuna, “-” ucu devre elemanının    “-” ucuna olacak şekilde gerilimi ölçülmek istenen devre elemanına paralel olarak bağlanır. Voltmetrelerin devreye seri bağlanması durumunda devreden akım geçmez. Voltmetreler elektrik devresi şematik çizimlerinde de yuvarlak içinde V simgesi ile gösterilir.

Akım - Gerilim İlişkisi

Bir elektrik devresinde bir iletkenin uçları arasındaki gerilim arttıkça iletken üzerinden geçen akım şiddeti de doğru orantılı olarak artar. İletkene uygulanan gerilim ile aynı iletken üzerinden geçen akım şiddeti arasındaki oran her zaman sabit kalır.

Direnç

Bir iletkenin uçları arasındaki gerilim ile üzerinden geçen akım arasındaki ilişki George Simon Ohm (Corç Simon Om) tarafından bulunmuş ve onun anısına bu ilişki “Ohm Kanunu” olarak adlandırılmıştır. Ohm Kanunu’na göre, bir iletkenin uçları arasındaki gerilimin, üzerinden geçen akım şiddetine oranı sabittir. Bu sabit oran da o iletkenin direncini verir. “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 iletkene ait direnci “R”, gerilimi “V”, akım şiddetini de “i” simgeleri ile belirttiğimizde bu değerler arasında ilişkiyi üç farklı matematiksel model ile gösterebiliriz