basİt elektrİk devrelerİbasit bir elektrik devresi pil, pil yatağı, bağlantı kabloları,...
TRANSCRIPT
1
BASİT ELEKTRİK DEVRELERİ
Odamızdaki ampulü yakmak, televizyonu ya da radyoyu çalıştırmak için açma kapama düğmesini
kullanırız. Saç kurutma makinesi, fırın, çamaşır makinesi gibi araçları çalıştırmak için de bu aletlerin
açma kapama düğmelerini kullanırız. Düğme dediğimiz bu anahtarlar sayesinde elektrik devresi çalışır.
Devre, elektriğin izlediği yoldur. Devre anahtarı kapatıldığında devreden elektrik geçer. Elektriğin
geçmesi ile birlikte kapı zili çalar, ampul ışık verir, elektrikli aletlerimiz çalışır. Bir elektrik devresini
oluşturan her parça devre elemanı olarak adlandırılır.
Basit bir elektrik devresi pil, pil yatağı, bağlantı kabloları, anahtar, duy ve ampulden oluşur. Ampul, duy
denilen devre elemanına yerleştirilir.
Bir elektrik devresinde elektrik enerjisinin kaynağı pildir. Piller kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine
çevirir. Basit bir elektrik devresinde, devre elemanları birbirine bağlantı kablolarıyla bağlanır. Bu
kablolar sayesinde elektriğin iletimi sağlanır. Basit bir elektrik devresinde anahtar, elektriğin geçişini
kontrol eder. Anahtar kapatılarak devre üzerinden elektriğin geçmesi sağlanır. Böylece ampul ışık verir.
Anahtarı açtığımızda ise elektriğin geçişini engelleriz. Bu durumda ampul ışık vermez.
Bir elektrik devresini çalışması için devre elemanlarının doğru bir şekilde birbirlerine bağlanması
gerekir. Farklı devre örnekleri üzerinden devrenin hangi durumlarda çalışmayacağını inceleyelim.
Yandaki basit elektrik devresini inceleyiniz. Devrede pil olmadığını
fark ettiniz mi? Bu devre kurulduğunda ampul ışık vermez. Çünkü
devrede elektrik kaynağı yoktur.
Yandaki devreyi inceleyiniz. Devrede kabloların pilin aynı kutbuna
bağlanmış olduğunu fark ettiniz mi? Bu devredeki ampulün ışık
vermesi için kablolardan birinin pilin “+” kutbuna, diğerinin “–”
kutbuna bağlanması gerekir.
2
Sorular
1) Aşağıdakilerden hangisi bir elektrik devresinin çalışmama nedenlerinden değildir?
A) Bağlantıların pilin iki kutbuna da yapılması
B) Kablolarda bir kopukluk olması
C) Devrenin tamamlanmaması
D) Ampulün bozuk olması
E) Anahtarın kapalı olması
2) Aşağıda verilenlerden hangisi elektriğin geçişini kontrol eden devre elemanıdır?
A) Duy B) Pil C) Anahtar D) Bağlantı kablosu E) Ampul
3) Pillerin kutupları aşağıdakilerden hangisiyle adlandırılır?
A) “+” ve “–” B) Ön ve arka C)Yukarı ve aşağı D)Sağ ve sol E) Kuzey ve Güney
4) Aşağıda pillerle ilgili verilen ifadelerden hangisi yanlıştır?
A) Piller çeşitli boyutlarda olabilir.
B) Piller, pil yatağına uygun şekilde yerleştirilmelidir.
C) Atık piller çevre için yararlıdır.
D) Piller, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çevirir.
E) Basit elektrik devresinde mutlaka olmalıdır.
Bilmece vakti
Ben bir küçük depoyum,
İki kapım vardır.
Zamanla boşalırım,
Ömrüm bu kadardır.
Lamba, televizyon, fırın
Bensiz çalışamaz,
Dikkatli olmalısın
Benimle oyun olmaz.
3
Cevaplar:1-E, 2-C, 3-A, 4-C
Bilmece: Elektrik, Pil
4
Ampulün Işık Vermesini Sağlayabilir Misiniz?
Araç ve gereçler: ampul, duy, anahtar, pil yatağı, pil, bağlantı kabloları.
Yapılışı
1) Araç gereçleri temin ediniz ve devre elemanlarını inceleyerek basit bir elektrik
devresi tasarlayınız.
2) Tasarladığınız elektrik devresini kurarak çalıştırınız. Gözlemlerinizi yazınız.
3) Kurduğunuz elektrik devresinde ampulün ışık vermesini sağlayabildiniz mi?
Eğer ampul ışık vermediyse sebepleri neler olabilir?
4) Çalıştırdığınız devreyi gösteren bir resim çiziniz.
Uyarı: Ampulle çalışırken dikkatli olunuz. Deney bittikten sonra kullandığınız araç ve
gereçleri yerlerine kaldırınız.
5
AMPULLERİN PARLAKLIĞI
Yukarıda verilen devrelerde hangi şekildeki ampul daha parlak yanar?
Anahtar, pil ve ampullerden oluşan devrelere baktığımızda tüm şekillerde bir pil olup, Şekil-
I’de bir ampul, Şekil-II’de iki ampul ve Şekil-III’de üç ampul bulunmaktadır. Basit elektrik
devresinde pilin görevi devreye enerji sağlamaktır. Sizce devrede bir pil ve bir ampul
kullanıldığında mı yoksa bir pil, üç ampul kullanıldığında mı ampul ya da ampuller daha parlak
ışık verir? Tabii ki bir pil bir ampul kullanıldığında ampul daha parlak olacaktır. Eğer bir
deneyle bu üç şekildeki devreleri kurup parlaklıklara bakacak olursak;
Deneylerde sabit tutulan değişkenlere kontrol edilen değişken adı verilir. Böylece
yaptığınız deneydeki pil sayısı kontrol edilen değişkendir.
Ampul sayısı değiştirilen bir değişken olduğu için bağımsız değişken adını alır.
Bağımsız bir değişkene bağlı olarak değişimi incelenen değişken ise bağımlı değişken
olarak adlandırılır. Yani bağımlı değişkeniniz ampul parlaklığı olur.
Peki, pil sayısını değiştirdiğimizde ampul parlaklığı nasıl etkilenir?
Burada kontrol edilen değişken ampul sayısı olacaktır. Pil sayısı değiştiği için bağımsız
değişkendir. Ampul parlaklığı ise bağımlı değişkendir. Burada enerji kaynağı arttığı için Şekil-
III’deki ampul daha parlak yanacaktır.
6
Sorular
1) Pil, ampul, anahtar ve bağlantı kablolarından oluşan bir elektrik devresine ikinci bir pil doğru
bir şekilde eklendiğinde ampul parlaklığı nasıl değişir?
A) Artar.
B) Azalır.
C) Değişmez.
D) Önce artar sonra değişmez.
E) Önce azalır sonra artar.
2) I. Ampullerin birini çıkarmak
II. Devreye pil eklemek
III. Devredeki pillerden birini çıkarmak
Yandaki elektrik devresinde ampul parlaklığını artırmak
için yukarıdakilerden hangisi ya da hangileri yapılabilir?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) II ve III
Cevaplar: 1-A, 2-D
7
AMPULLER DENEYİ
Deneyde kullanılacak malzemeler
6 adet pil ve pil yatağı, ampuller, 6 adet duy, bağlantı kabloları
Deneyin yapılışı
1- Masanızdaki deney malzemeleri ile yukarıda verilen devreleri kurunuz.
2- Ampullerin parlaklıkları arasındaki farkı kıyaslayınız.
Sorular
1) Seri bağlı bir devrede pil sayısı aynı kalırken, ampul sayısının artması veya azalması ampullerin
parlaklığını nasıl etkiler?
2) Seri bağlı bir devrede ampul sayısı aynı kalırken, pil sayısının artması veya azalması ampullerin
parlaklığını nasıl etkiler?
8
Devre Elemanlarının Sembolleri
Günlük yaşamınızda karşılaştığınız pek çok sembolün uluslararası iletişimi kolaylaştırdığını
biliyor muydunuz? Aşağıdaki sembolleri birçok giysinizin içindeki etiketlerde görmüş
olabilirsiniz. Bu semboller o giysinin temizliği ile ilgili dikkat edilmesi gereken noktaları ifade
eder. Ülkemizde alışveriş yapan birisi, hiç Türkçe bilmese bile satın aldığı giysiyi kaç derece
selsiyus sıcaklıkta yıkaması gerektiğine bu sembollere bakarak karar verebilir.
Bir elektrik devresini oluşturan elemanları da yukarıdaki örneklerde olduğu gibi sembollerle
gösterebiliriz.
9
10
11
Basit Elektrik Devresi
Araç gereçler: ampul, duy, anahtar, pil yatağı, pil, bağlantı kabloları, direnç
Deneyin yapılışı
1) Aşağıda verilen devreyi kurunuz ve çalıştırınız.
2) Aşağıdaki devreyi kurunuz ve çalıştırınız.
3) En az iki pil ve iki ampulden oluşan bir devre çiziniz. Çizdiğiniz devreyi öğretmeninize
gösteriniz.
4) Çizdiğiniz devreyi kurup çalıştırınız.
12
DİRENÇ
Maddelerin elektrik enerjisinin iletimine karşı gösterdikleri zorluğa direnç denir.
Direncin birimi Ohm’dur ve “Ω” ile gösterilir.
Bütün elektrikli aletlerin bir direnci vardır.
Devrelerde kullanılan bağlantı kablolarının ise direnci çok azdır.
Devre elemanlarının direncini ölçmek için dirençölçer (ohmmetre) denilen aletler yapılmıştır.
Dirençölçerden çıkan iki uç vardır. Bu uçların her biri devrenin ayrı ayrı iki ucuna
dokundurularak direnci ölçülebilir.
Dirençölçerlerin analog ve dijital olmak üzere iki çeşidi kullanılmaktadır.
Elektronik cihazları tasarlayan mühendisler, devrede bazen elektrik enerjisinin az olmasını
isterler. Bu durumda özel yapılmış dirençleri kullanırlar. Bu dirençler, hep aynı değerdedir.
Bazen de direncin değerinin istenildiğinde değiştirilmesi gerekir. Örneğin, müzik cihazlarının
sesini azaltmak ya da çoğaltmak için elektrik enerjisinin miktarı değiştirilmelidir. Bu da
direncin istenildiğinde değiştirilebilmesi ile yapılabilir. Bu şekilde istenildiğinde değeri
değiştirilebilen dirençlere, reosta denilir.
13
Ampuller, elektrik enerjisini kullanarak ışık yayar. Ampulün ışığı nasıl yaydığını hiç
düşündünüz mü?
Ampullerin içlerinde, elektrik enerjisini ışığa çeviren özel cihaz mı var? Bu sorunun cevabını,
ampulü yakından incelediğinizde hemen verebilirsiniz. Ampulün içine baktığınızda,
göreceğiniz tek şey sarmal yapıda olan bir telin, düzgün bir şekilde yerleştirilmiş hâli olacaktır.
Sarmal yapıdaki bu tele, flaman denir. Flaman, genellikle yüksek dirence sahip olan tungsten
(wolfram) metalinden yapılır. Ampulün ışık verebilmesi için içindeki tel direncinin yüksek
olması gerekir. Elektrik enerjisi, telden geçerken zorlandıkça tel kızarır ve ışık yayar.
14
DİRENCİ ÖLÇELİM
Multimetre Ampul Reosta Direnç
Deneyde kullanılacak malzemeler
Multimetre, büyük ampul, reosta, pil, duy, küçük ampul
Deneyin yapılışı
1- Multimetre akım, gerilim, direnç gibi nicelikleri ölçebilen bir araçtır. Multimetreyi direnç ölçecek
konuma getiriniz (Öğretmeninizle birlikte). Daha sonra masanızda bulunan dirençlerin değerlerini
ölçünüz.
2- Masanızda bulunan evlerde kullandığımız ampulün direncini ölçünüz.
3- Reosta üç girişi bulunan bir devre elemanıdır. Devreye bağlanırken iki girişi kullanılır. İki alt
kullanılırsa sabit direnç görevi görür. Bir alt ve bir üst kullanılırsa direnç sürgü vasıtasıyla
ayarlanabilir. Şimdi reostanın iki alt girişinden direnci ölçünüz. Daha sonra bir alt ve bir üstten
bağlantı yaparak sürgüyü hareket ettirerek direnci ölçünüz.
4- Yukarıda verilen devreye benzer olarak, pil, ampul ve reostadan oluşan bir devre kurunuz. Ampul
ışık verdikten sonra reostanın sürgüsüyle direnci değiştiriniz. Ampulün ışık şiddetini gözlemleyiniz.
Sorular
1) Reostanın yapısı nasıldır? Direncin değişmesi nasıl sağlanmaktadır?
15
Seri ve Paralel Bağlama
Bilim insanları, eski tarihlerde elektrik akımının yönünü, enerji kaynaklarının kutuplarıyla
açıklanabileceği fikrini savunmuşlardır. Elektrik akımının pilin pozitif (+) kutbundan negatif
(–) kutbuna doğru olduğu görüşünü öne sürmüşlerdir. Günümüzde ise elektrik devresinde
negatif yüklerin akış yönünün, pilin negatif kutbundan pozitif kutbuna doğru olduğu
bilinmektedir. Birçok bilimsel yasada ilk düşünce temel alındığı için bu düşünce korunmuştur.
Buna göre; negatif yükler pilin “–” kutbundan “+” kutbuna doğru akmasına karşın elektrik akım
yönünün pilin “+” kutbundan “–” kutbuna doğru olduğu kabul edilmektedir.
Birden fazla ampul kullanılan devrelerde bu ampuller nasıl bağlanır? Ampulleri bağlama şekli
ampullerin verdiği ışığın parlaklığını etkileyebilir mi? Ampuller elektrik devrelerine iki farklı
şekilde bağlanabilir. Bunlar, seri bağlama ve paralel bağlamadır. Seri bağlamada, ampuller uç
uca eklenir. Seri bağlı ampul sayısı arttıkça devrede bulunan ampullerin parlaklıkları ve
ampermetrenin gösterdiği akım değeri azalır. Devredeki ampullerden biri çıkarıldığında devre
tamamlanmadığından diğer ampuller de ışık vermez.
16
Paralel bağlamada ampuller önce kendi aralarında bağlanır. Sonra farklı kollar ile ayrı ayrı
ana kola bağlanır. Böylelikle elektrik akımı farklı kollar üzerinden geçerek devreyi tamamlar.
Bir elektrik devresine paralel olarak bağlanan ampul sayısı artırıldığında ampullerin parlaklığı
değişmez. Ancak ampullerin ışık verme suresi kısalır. Devredeki paralel bağlı ampullerden
birini çıkardığınızda seri bağlamanın aksine diğer ampullerin ışık vermeye devam eder. Bu
durum da paralel bağlamada ampul bağlı her bir kolun devreyi tamamladığını göstermektedir.
Bu nedenle bir ampul devre dışı kalsa da diğerlerinin üzerinden akım geçerek devre
tamamlanacağından o ampuller ışık vermeye devam eder.
17
Sorular
1) ) Aşağıdaki devrelerin hangisinde sadece seri bağlı ampuller bulunmaktadır?
2) Aşağıdaki devrelerin hangisinde sadece paralel bağlı ampuller bulunmaktadır?
Cevaplar: 1-C , 2-B
A)
B)
C)
D)
E)
A)
B)
C)
D)
E)
18
AMPERMETRE
Bir devredeki akımın değerini nasıl öğrenebiliriz? Akımı ölçmek için devreye bir devre elemanı
takılabilir mi? Bir devredeki akımı ölçmek için ampermetre adı verilen araçlar kullanılır.
Akım değeri amper (A) birimiyle ifade edilir. Çok küçük akımlar söz konusu olduğunda
miliamper (mA) birimi de kullanılabilir. Ampermetrenin bir devredeki sembolik gösterimi
şeklindedir. Ampermetre pille ampul, ampulle anahtar ya da anahtar ile pil arasında
herhangi bir yere bağlanabilir. Ancak ampermetre ile pilin aynı kutuplarının birleştirilmesi
gerekir.
Bir elektrik devresinden geçen akım değeri ampermetre ile ölçülebilir. Bunun için ampermetre
devreye, kutupları pilin aynı kutuplarıyla birleşecek şekilde bağlanmalıdır. Ampermetrede
okunan değer akımın şiddetidir. Ölçülen değerin birimi de amper veya miliamperdir.
Analog veya dijital olarak iki ayrı türü vardır. Yapım amaçlarına göre bir kaç miliamper’den
yüzlerce Amper’e kadar ölçüm yapabilirler. Bu ölçüm DC veya AC akım ölçümü
olabilmektedir.
Ampermetrelerin iç direnci çok küçüktür. İdeal ampermetrenin iç direnci sıfır kabul edilir.
19
Sorular
1) Aşağıdaki devrelerin hangisinde ampermetre K ampulün üzerinden geçen akımı ölçecek şekilde
bağlanmıştır?
2) Ampermetre ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
A) İç direnci sonsuza yakındır.
B) Devrenin toplam direncini değiştirmediği varsayılır.
C) Analog veya dijital olarak iki ayrı çeşidi vardır.
D) Akım şiddetini ölçer.
E) Miliamper düzeyinde ölçüm yapan ampermetreler vardır.
Cevaplar: 1-D, 2-A
A)
B)
C)
D)
E)
20
Ampermetre
Araç gereçler: duy, ampul, pil, pil yatağı, ampermetre, direnç
Yapılışı
1) Aşağıda verilen devreyi kurunuz. Devrenin çalışmasını sağlayınız ve ampermetrede okunan
değeri not alınız.
2) Aşağıda verilen devreyi kurunuz. Devrenin çalışmasını sağlayınız ve ampermetrede
okunan değeri not alınız.
3) Yukarıda verilen devrelerin devre şemalarını çiziniz.
21
VOLTMETRE
Piller kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren düzeneklerdir. Depoladıkları elektrik
enerjisi sayesinde devredeki yüklere enerji aktararak elektrik akımı oluşturur. Bir devrede
elektrik akımı oluşması için pilin iki kutbunun iletken bir telle birleştirilmesi gerekir. Devreden
akım geçebilmesi için ise iletkenin iki ucu arasında yük farkı olmalıdır. Bu yük farkı gerilim
olarak adlandırılır.
Pil, akü vb. elektrik enerjisi kaynaklarının kutupları arasındaki gerilim, voltmetre adı verilen
araçla ölçülür. Gerilimin birimi volt (V)tur. Pillerin üzerinde yazan 1,5 V, 6 V, 9 V gibi değerler
pilin gerilim değerleridir.
Pillerin kutupları arasındaki gerilim değeri de iletken tel içindeki negatif yükleri harekete
geçirmek için verilen enerjinin ölçüsüdür.
Çeşit olarak günümüzde dijital ve analog olmak üzere voltmetreler vardır. Voltmetreler bir
gerilim kaynağının 2 ucuna doğrudan bağlanır. Yani voltmetreler elektrik devresine paralel
bağlanır.
Voltmetrelerin iç direnci çok büyüktür. İdeal voltmetrelerin iç direnci sonsuz kabul edilir.
22
Sorular
1) Aşağıdaki devrelerin hangisinde voltmetre K ampulün üzerindeki gerilimi ölçecek şekilde
bağlanmıştır? (üreteçlerin iç dirençleri önemsizdir.)
2) Voltmetre ile ilgili aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?
A) Üzerinden geçen akım sıfır kabul edilir.
B) Ölçüm yapılacak devre elemanına paralel bağlanır.
C) Sadece güç kaynağı olarak pil kullanılan devrelerde çalışır.
D) İç direnci çok büyüktür.
E) Analog veya dijital olmak üzere iki ayrı çeşidi vardır.
Cevaplar: 1-E, 2-C
A)
B)
C)
D)
E)
23
Voltmetre Deneyi
Araç gereçler: duy, ampul, pil, pil yatağı, voltmetre, direnç
Yapılışı
1) Aşağıda verilen devreyi kurunuz. Devrenin çalışmasını sağlayınız ve voltmetrede okunan
değeri not alınız.
2) Aşağıda verilen devreyi kurunuz. Devrenin çalışmasını sağlayınız ve voltmetrede okunan
değeri not alınız.
3) Yukarıda verilen devrelerin devre şemalarını çiziniz.
24
AKIM, POTANSİYEL FARK VE DİRENÇ
Elektrik Yüklerinin Hareketi
Elektrik devrelerinde iletken içerisinde hareket eden eden elektronları boruda akan suya
benzetebiliriz. Elektronların hareketini gözlemleyemezken lambanın yanması, ütünün
ısınması gibi etkilerini gözlemleyebiliriz. Bu yük hareketi dolaylı yollarla ölçülebilir. Bu
yollardan birisi hepimizin bildiği ampermetreyle ölçüm yapmaktır.
Diğer bir yöntem ise elektroliz olayıdır. Çözeltilerde yük hareketi hem pozitif yüklü iyonlar
hem de negatif yüklü iyonlar tarafından gerçekleştirilir. Saf su elektrik akımını iletmezken
(içerisinde iyon bulunmadığı için) su içerisinde iyonik olarak çözünebilen tuz, asit veya baz
atılırsa elektrik akımını iletir hale gelir.
Şekilde bir elektroliz kabı görülmektedir. İçerisinde iyonlar
bulunduran sıvıya elektrolit, elektrolit içerisine batırılmış metal
çubuklara elektrot denir. Pilin pozitif ucuna bağlı elektrota anot,
eksi ucuna bağlı elektrota ise katot denir. Pilin artı ucu eksi yüklü
iyonların anotta toplanmasını sağlarken, eksi ucu katotta artı yüklü
iyonların toplanmasını sağlar.
Elektroliz yardımıyla su yapı taşlarını oluşturan hidrojen ( H ) ve oksijene ( O ) ayrılır.
Şekildeki anottaki tüp içerisinde oksijen gazı toplanırken katottaki tüp içerisinde oksijen gazı
toplanır. H2O 2H+ + O-2 denkleminde de görüldüğü gibi bir su molekülü 2 hidrojen
atomu ve 1 oksijen atomundan oluşur.
Katotta ve anotta toplanan toplam yükler birbirlerine eşit olur. Anotta V hacminde oksijen
gazı toplanırken katotta 2V hacminde hidrojen gazı toplanır. Deneyler göstermektedir ki
devreden 1 C (coulomb) yük geçtiğinde anotta 0,06 cm3 oksijen gazı birikirken katotta 0,12
cm3 hidrojen gazı birikmektedir.
25
Soru: Şekildeki elektroliz kabında K kabında 20 cm3
gaz birikmektedir. Buna göre L kabında biriken gazın
cinsi nedir ve hacmi ne kadardır?
Çözüm: K kabı anot olduğu için oksijen gazı birikmiştir, katotta yani L kabında hidrojen gazı
birikecektir. Toplanan hidrojen gazının hacmi oksijenin 2 katı olacağı için 40 cm3 gaz birikir.
Soru: Şekildeki elektroliz kabında tüpte toplanan gaz 60 cm3’ tür.
a) Eğer katot tüpün içerisinde anot dışında olsaydı ne kadar gaz toplanırdı?
b) Her iki elektrotta tüpün içerisinde olsaydı ne kadar gaz toplanırdı?
Çözüm: a) 120 cm3 hidrojen gazı toplanırdı. b) Her iki gaz da aynı tüpte toplanacağından
60+120= 180 cm3 gaz toplanırdı.
SORULAR
1-B, 2-B
Soru 2 Soru 1
26
ELEKTROLİZ
Deneyde kullanılacak malzemeler
Güç kaynağı, 2 adet deney tüpü, 2 adet elektrot, krokodil kablo, cam çubuk, üç ayak, statik çubuk,
beherglas, bunzen kıskacı, su, çamaşır sodası, ampermetre
Deneyin yapılışı
1-Bir beherglas içerisine 500 ml su koyunuz. İçine 30 gr kadar çamaşır sodası (Na2CO3) koyarak
çözeltinizi cam çubuk ile karıştırınız.
2-İki deney tüpünü de hazırladığınız çözeltiyle ağzına kadar doldurunuz. Sonra hava almayacak
şekilde parmağınızla kapatarak ters çeviriniz ve beherglas içerisindeki çözeltiye daldırınız. Tüpleri
Bunzen kıskacıyla sabitleyiniz.
3-Elektrotların uçlarını şekilde görüldüğü gibi tüplerin içlerine yerleştiriniz. Krokodilleri elektrotlara
bağlayarak, diğer uçlarını güç kaynağının doğru akım çıkışına bağlayınız.
4-Devrede uygun gördüğünüz bir noktaya ampermetre bağlayınız.
5- Güç kaynağını açıp devreden yük geçişini sağlayınız ve kronometrenin düğmesine basarak akımın
geçme süresini ölçünüz.
6- Her 3, 6, 9 dakikada tüplerde toplanan gaz miktarını tüplerin üzerine işaretleyiniz ve devreyi
kesiniz.
7- Deneyi kısaca özetleyip, aşağıdaki soruları defterinize cevaplayınız.
Sorular
1) Deneyde iç ve dış devrede iletkenlik nasıl sağlanmıştır?
2) Hangi kutupta hangi gaz toplanmıştır?
3) Hangi gazdan daha fazla toplanmıştır? Neden?
27
Elektrik Akımı
İletkenin birim kesitinden geçen toplam yük miktarına elektrik akımı denir.
Akım = 𝑦ü𝑘
𝑧𝑎𝑚𝑎𝑛
i = 𝑞
𝑡
Amper = 𝑐𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏
𝑠𝑎𝑛𝑖𝑦𝑒
i harfi ile gösterilir ve SI birim sisteminde birimi amper’ dir. Amper kısaca A harfi ile
gösterilir. 1 amper demek; iletkenin kesitinden 1 saniyede 1 C’ luk yük geçmesi anlamına
gelir. (Yük miktarı elektron sayısıyla karıştırılmamalıdır. 1e = 1,6x10-19 C’ dur.)
Elektrik akımının yönü elektronların hareket yönünün
Tersi kabul edilir. Şekilde görüldüğü gibi elektronlar
Pilin eksi ucundan çıkıp artı ucuna doğru hareket ederken
Akımın yönü pilin artı ucundan eksi ucuna doğrudur.
Not: İletken üzerindeki elektronların hareketi sanıldığının aksine oldukça kısıtlıdır.
İletken tel üzerinde bir elektron 1 saatte yaklaşık 1 metre yolu ancak alabilmektedir.
Hızın bu kadar küçük olmasına rağmen düğmeye bastığımız anda lambanın yanmasını
şöyle açıklayabiliriz. Tamamen su dolu borunun bir ucundan bir damla su ilave edilirse
diğer uçtan bir damla su çıkışı olacaktır. İletkenin bir ucundaki elektronun hareketi
diğer uçtaki elektronu harekete geçirecek ve böylece akımın hızı çok yüksek olacaktır.
Elektrikle çalışan aletler elektronların pilden aldığı elektrik enerjisinin dönüşümünü yaparlar.
Örneğin bir ampul elektrik enerjisini ısı ve ışık enerjisine dönüştürürken, saç kurutma
makinesi ısı ve hareket enerjisine dönüştürür. Bu dönüşüm esnasında devredeki elektron
sayısında bir değişiklik olmaz. Elektrik devrelerinde tüketilen elektrik akımı veya yükler değil
elektrik enerjisidir.
Soru Suyun elektrolizi deneyinde devreden 5 saniye boyunca 2 amperlik akım geçmektedir.
Devreden geçen yük miktarını, açığa çıkan hidrojen gazının hacmini ve açığa çıkan oksijen
gazının hacmini bulunuz.
Çözüm q =i x t olduğundan q = 2x5 olur. q = 10 C
Devreden 1 C’luk yük geçtiğinde 0,06 cm3 oksijen gazı ve 0,12 cm3 hidrojen gazı
toplanacağından ; 10 C’luk yük geçtiğinde 10 x 0,06 = 0,6 cm3 oksijen gazı ve 10 x 0,12=1,2
cm3 hidrojen gazı toplanır.
28
Elektrik Akımının Ölçülmesi
Elektrik akım şiddeti ampermetre ile ölçülür.
Ampermetreler devreye seri bağlanırlar ve iç
dirençleri çok küçüktür. İdeal bir ampermetrenin iç
direnci sıfır kabul edilir.( Hesaplamalar yapılırken ampermetrenin iç direnci sıfır olarak
alınacaktır). Analog ve dijital çeşitleri vardır.
Şimdi de elektrik akımının katı, sıvı ve gazlarda nasıl gerçekleştirildiğine bakalım.
Katılarda Elektrik Akımı: Metallerde elektrik akımı elektronlar tarafından oluşturulur.
Metaller üzerlerinde serbest elektron bulundurduklarından iyi iletkenlerdir.
Sıvılarda Elektrik Akımı: Sıvılarda elektrik akımı hem pozitif yüklü iyonlar hem de negatif
yüklü iyonlar tarafından sağlanır. Daha önce belirtildiği gibi saf su elektrik akımını
iletmezken su içerisine asit, baz ve tuz gibi iyonlarına ayrışarak çözünebilen maddeler
eklendiğinde elektrik akımını iletir.( Suda şeker çözündüğünde elektrik akımını iletmez;
çünkü şeker iyonik değil moleküler olarak çözünür.)
Gazlarda Elektrik Akımı: Gazlar normalde yalıtkandırlar. Uygun şartlar altında iletken hale
geçerler. İletkenlik sıcaklıkla doğru basınçla ters orantılıdır. Gazlarda elektrik akımı hem
elektronlar hem de iyonlar tarafından sağlanır.
Akımın büyüklüğü hesaplanırken pozitif ve negatif yüklerin mutlak değerleri toplanarak
zamana bölünür. Yani pozitif ve negatif yükler birbirini nötürlemez.
Yalıtkan Madde: Cam, porselen, plastik, ebonit, saf su, kuru hava, iyonlaşmamış gazlar ve
odun gibi maddeler yukarıda anlatıldığı gibi yüklerin hareketine izin vermezler. Böyle
maddelere yalıtkan madde denir.
29
Soru Şekildeki elektriksel deşarj tüpünün A kesitinden 2 saniyede
4.1019 elektron sola doğru 6.1019 tane hidrojen iyonu ise sağa
doğru geçiyor. Akımın büyüklüğünü ve yönünü bulunuz. (1e = 1,6x10-19 C)
Çözüm Akımın yönü eksi yüklerin hareket yönünün tersi yani artı yüklerin hareket yönüdür.
Dolayısıyla akımın yönü sağa doğrudur.
Akım şiddeti = 𝑦ü𝑘
𝑧𝑎𝑚𝑎𝑛
i = 𝑞𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑜𝑛+𝑞ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑗𝑒𝑛 𝑖𝑦𝑜𝑛𝑢
𝑡
i = (4.1019)+6.1019)(1,6.10−19) C
2
i = 8 amper
SORULAR
1-C, 2-A, 3-C, 4- i1 = i3 > i2
Soru 1 Soru 2
Soru 4 Soru 3
30
Potansiyel Fark (Gerilim)
Şekildeki gibi şelalede suyun akışının inceleyelim. Şelalenin üst kısmındaki
su tanecikleri yüksekliklerinden dolayı bir potansiyel enerjiye sahiptir.
Su tanecikleri aşağı indikçe potansiyel enerjileri azalır ve hareket enerjisine
dönüşür. Su taneciklerinin hareketini sağlayan şey yükseklik farkıdır.
Yukarıdaki şekillerde yapılan karşılaştırmalardan anlaşılacağı üzere elektrik yüklerinin
harekete geçebilmesi için potansiyelleri farklı iki nokta gerekmektedir. Bir elektrik yükünün
bir noktadan başka bir noktaya taşınması için harcanması gereken enerjinin (yapılan iş)
ölçüsüne iki noktanın potansiyel farkı veya iki nokta arasındaki gerilim (voltaj) denir.
Evlerimizde kullandığımız elektrik enerjisini prizlerden alırız. Prizde bulunan iki delikten
birinde yüksek potansiyel farkı diğerinde ise düşük potansiyel fark vardır. Fiş prize
takıldığında yüksek potansiyel farktan düşük potansiyel farka doğru elektrik akımı oluşur ve
elektrikli araçlarımız çalışır.
Günlük hayatımızda kullandığımız diğer önemli gerilim kaynağı ise piller ve akülerdir.
Bunlara kısaca elektromotor kuvveti (emk) ya da üreteç denir. Üretecin uçları arasındaki emk
değeri ε ile gösterilir ve birimi volttur. Piller yapılarındaki kimyasal enerjiyi elektrik
enerjisine çevirirler. Pillerin devredeki sembolü şekildeki gibidir.
Pillerin de artı ve eksi olmak üzere iki ucu vardır. Artı uç yüksek potansiyelin olduğu
noktayı eksi uç ise düşük potansiyelin olduğu noktayı göstermektedir.
Akü
Pil çeşitleri
Cep telefonu bataryaları
31
Potansiyel Farkın Ölçülmesi
Potansiyel fark voltmetre ile ölçülür. Voltmetrenin iki ucu devrede hangi iki nokta arasına
dokundurulursa o noktalar arasındaki potansiyel farkı ölçer. Voltmetreler devreye paralel
bağlanır iç dirençleri çok büyük kabul edilir. Çok büyük iç dirence sahip oldukları için
üzerlerinden akım geçmez. Analog ve dijital çeşitleri vardır.
SORULAR
1-A, 2-C, 3-B
Dijital ve analog voltmetre
Soru 1
Soru 2
Soru 3
32
DİRENCİN BAĞLI OLDUĞU DEĞİŞKENLER
Deneyde kullanılacak malzemeler
Direnç tahtası, güç kaynağı, ampermetre, kablolar
Deneyin yapılışı
1- Güç kaynağına, seri olarak ampermetreyi ve direnç tahtasındaki bir teli seri olarak bağlayınız. Sonra
güç kaynağını açarak ampermetrede okunan değerleri ölçünüz. Son olarak aynı işlemi telin boyu
kısalacak şekilde farklı noktalardan ölçüm alınız. Gözlemlerinizi not alınız.
2- Birinci kısımda olduğu gibi devreyi kurunuz. Bu kez, aynı cins ve aynı boyda olup farklı
kalınlıktaki iki tel için akım ölçümü yapınız. Gözlemlerinizi not alınız.
3- Birinci ve ikinci kısımda yaptığınız deneyi, aynı boy ve kalınlığa sahip farklı cins iki tel için
tekrarlayınız. Gözlemlerinizi not alınız.
Sorular
1) Bir iletkenin direnci nelere bağlıdır?
2) İletkenin boyunun veya kesitinin değişmesi iletkenin cinsini neden etkiler?
3) Demir mi bakır mı daha iyi iletkendir?
33
DİRENÇ
Katılarda elektrik akımının serbest elektronların hareketiyle
gerçekleştirildiğini biliyoruz. Elektronlar hareketleri sırasında
diğer yük ve atomlarla çarpışırlar. Bu çarpışmalar elektronların
hareketini zorlaştırır. Elektrik akımına karşı gösterilen bu zorluğa
direnç denir. Birimi ohm’ dur. Kısaca Ω ile gösterilir.
R harfi ile gösterilir. Direnç ölçer (ohmmetre) ile ölçülür.
Şekilde devrelerde kullanılan direnç ve direncin
devre sembolü gösterilmiştir.
Bir iletkenin direnci R = 𝝆 𝒍
𝑨 ifadesiyle bulunur.
𝝆 (ro) özdirenç. İletkenin yapıldığı maddenin cinsine bağlıdır.
Bu durumu otomobillerin asfalt yolda ve toprak yolda karşılaştığı zorluğa benzetilebilir.
𝒍 (m) iletkenin boyuyla doğru orantılıdır.
Otomobilin alacağı yol uzadıkça karşılaşacağı zorluklar da artacaktır.
𝑨 (m2) iletkenin kesit alanı yani kalınlığıyla ters orantılıdır.
Yolların geniş olması trafik sıkışıklığını önler, araçların hareketi kolaylaşır.
Elektrik devrelerinde kullanılan dirençler
34
Özdirenç (𝝆): Birim kesit alanına sahip bir iletkenin birim uzunluğunun direncine özdirenç
denir. Maddeler için ayırt edici bir özelliktir. SI birim sisteminde özdirenç birimi Ω.m’dir.
Tabloda bazı metallerin özdirençleri verilmiştir.
Özdirenci düşük olan metaller iyi iletkendir.
Soru
Uzunlukları, kesit alanları ve özdirençleri
verilen şekildeki X, Y ve Z iletkenlerinin dirençleri
Rx, Ry ve Rz’ dir. Buna göre Rx, Ry ve Rz arasında nasıl bir ilişki vardır?
Çözüm Verilen değerler R = 𝜌 𝑙
𝐴 denkleminde yerine yazılır ise;
Rx = 2𝜌 2𝑙
𝑆 Ry = 𝜌
𝑙
2𝑆 Rz = 𝜌
2𝑙
2𝑆
Bu durumda Rx> Rz >Ry
Reosta: Evlerimizde kullandığımız bazı aydınlatma cihazlarında ışık şiddetinin artırılıp
azaltılması, vantilatörün veya saç kurutma makinesinin çalışma hızının değiştirilmesi
devredeki elektrik akımının artırılıp azaltılmasıyla gerçekleştirilir. Devredeki elektrik
akımının artırılıp azaltılması ise direnç değerinin değiştirilmesiyle yapılır.
Ayarlanabilir dirençlere reosta denir.
Şekilde bir reosta ve reostanın devredeki
sembolü gösterilmiştir. Şekildeki reostanın
sürgüsü sola doğru çekilir ise direnç azalır ve
devredeki akım şiddeti artar, sağa doğru çekildiğinde ise direnç artar ve akım şiddeti azalır.
Soru Çözüm
35
SORULAR
1-6, 2- R/4, 3-E, 4-E, 5-C, 6-E
Soru 1 Soru 2
Soru 6 Soru 5
Soru 4 Soru 3
36
OHM YASASI
Deneyde kullanılacak malzemeler
Güç kaynağı, direnç, ampermetre, voltmetre, bağlantı kabloları
Deneyin yapılışı
1- Şekildeki devreyi kurunuz.
2- Devreyi çalıştırıp, güç kaynağından kademeli olarak potansiyel farkı arttırarak ampermetredeki ve
voltmetredeki değerleri aşağıdaki tabloya kaydediniz.
1. deneme 2. deneme 3. deneme
Potansiyel fark (V)
Akım şiddeti (I)
3- Yukarıdaki tabloda, potansiyel farkın akıma oranını (𝑉
𝐼) her bir deneme için hesaplayınız. Sonuç
olarak ne buldunuz?
4- Yaptığınız deneyi kısaca defterinize özetleyip, elde ettiğiniz çıkarımları yazınız.
Sorular
1) Yaptığınız deney sonucunda potansiyel fark, akım şiddeti ve direnç için bir formül elde edebilir mi?
37
ELEKTRİK DEVRELERİ
Düzenli ve kesintisiz elektrik akımı elde etmek için elektrik devreleri kullanılır. Basit bir
elektik devresinde üreteç, lamba (direnç), anahtar ve bağlantı kabloları kullanılır. Akım
üretecin pozitif ucundan çıkarak devre elemanlarının üzerinden geçer ve üretecin negatif
ucuna gelir. Elektrik akımını istediğimiz zaman başlatmak ve sonlandırmak için anahtar
kullanılır.
Yukarıdaki karşılaştırmada basit bir elektrik devresindeki elektrik akımının, mekanik bir
sistemde su akışına benzetilmiştir. Pompa pile, su boruları iletken tellere, vana anahtara,
kıvrımlı boru dirence ve boruları tamamen doldurmuş olan su tanecikleri elektronlara
benzetilmiştir.
Ohm Kanunu
Şekildeki devrede R direncinin üzerinden akım geçmekte olup
Voltmetre üzerinden bir V değeri ve ampermetre üzerinden bir A
değeri okunmaktadır. Üretecin gerilimi artırıldığında voltmetrede
okunan gerilim değeri ile ampermetrede okunan akım değeri de artmaktadır.
Voltmetrede okunan değerin ampermetrede okunan değere oranı sabit olmaktadır.
Buna göre ohm kanunu: Bir iletkenin iki ucu arasındaki potansiyel farkın iletkenin üzerinden
geçen akıma oranı sabittir ve bu iletkenin direncini verir.
Direnç = 𝐆𝐞𝐫𝐢𝐥𝐢𝐦
𝐀𝐤ı𝐦 Direnç R, gerilim V ve akım i ile gösterildiğinde R=
𝐕
𝐢 yazılabilir.
Yaygın kullanım olarak da V= i.R kullanılır.
38
Gerilimin akıma bağlı grafiği şekilde gösterildiği gibi doğrusal olmaktadır.
Grafiğin eğimi ; tanα = 𝐕
𝐢 değeri iletkenin direncini verir.
Bura durumda i, V ve R arasında ;
şekilde gösterildiği gibi grafikler çizilebilir. Grafiklerden de görüldüğü gibi akımın artması
direncin büyüklüğünü değiştirmez çünkü aynı oranda gerilimde artış olmuştur. Benzer şekilde
gerilimin artması direncin büyüklüğünü değiştirmez çünkü aynı oranda akımda artış
gerçekleşmiştir. Direncin büyüklüğü daha önce belirtildiği üzere maddenin cinsine, boyuna ve
kesit alanına bağlıdır.
Soru Çözüm
Soru Çözüm
Soru Çözüm
39
SORULAR
1-D, 2-E, 3-E, 4-C, 5-A, 6-C
Soru 2 Soru 1
Soru 5
Soru 6
Soru 4 Soru 3
40
Eşdeğer Direnç Hesaplama
İki veya daha fazla direncin yaptığı işe tek başına yapan dirence eşdeğer direnç veya bileşke
direnç denir ve kısaca Reş olarak gösterilir.
Dirençlerin Seri Bağlanması
Dirençlerin uç uca eklenmesiyle elde edilen bağlama şekline seri bağlama denir. Dirençlerin
birer uçları ortak olacak şekilde ard arda bağlanırlar.
Seri bağlı dirençlerin üzerinden geçen akım şiddetleri birbirine eşittir.
I = I1 = I2 = I3
Her bir direncin uçları arasındaki potansiyel farkların toplamı; dirençlerin tamamının
iki ucu arasındaki potansiyel farka eşittir ve bu değer aynı zamanda pilin uçları
arasındaki potansiyel farkı verir.
V = V1+V2+V3
Seri bağlı dirençlerin yerine kullanılabilecek tek dirence eşdeğer direnç veya toplam
direnç denir ve kısaca Reş ile gösterilir.
I Reş = I1R1+I2R2+I3R3
Reş = R1 + R2 + R3 Seri bağlı dirençlerin eşdeğeri dirençlerin toplamına eşittir.
Seri bağlı ampullerden (dirençlerden) eşit akım geçtiği için direnci büyük olan ampul
daha parlak yanar.
Seri bağlı ampullere yeni bir ampul daha seri olarak bağlanırsa devrenin eşdeğer
direnci artacak ve böylece akım azalacaktır. Bu durumda ampullerin parlaklıkları da
azalır.
41
Çözüm Soru
Soru Çözüm
Soru Çözüm
42
Dirençlerin Paralel Bağlanması
Dirençlerin birer uçları aynı noktada birleşecek şekilde yapılan bağlama şekline
paralel bağlama denir.
Ana koldan gelen I akımı şekilde üç kola ayrılarak I1, I2 ve I3 akımlarını
oluşturmaktadır. I = I1 + I2 + I3
Paralel bağlı dirençlerin uçları arasındaki gerilimler birbirine eşittir. V = V1=V2=V3
V
Reş=
V
R1+
V
R2+
V
R3
1
Reş=
1
R1+
1
R2+
1
R3
Paralel bağlı dirençlerin eşdeğeri devredeki en küçük dirençten daha küçüktür.
Paralel bağlı ampullerin parlaklıkları dirençleriyle ters orantılıdır. Yani direnci küçük
olan ampul daha parlak yanar.
Evlerimizdeki bütün elektrikli araçlar, lambalar, prizler vs. hepsi birbirine paralel
bağlanmıştır. Elektrikli araçlardan biri arızalandığında diğer elektrikli araçlar
çalışmaya devam eder. Eğer seri bağlamış olsaydık örneğin bir ampul patladığında
artık üzerinden akım geçmeyecek ve böylece devre anahtarın açık olduğu bir devreye
dönüşecek diğer elektrikli araçların üzerinden de akım geçmeyecektir.
43
Soru Çözüm
Soru Çözüm
Soru Çözüm
44
Soru Çözüm
Soru Çözüm
45
Soru Çözüm
Soru Çözüm
46
Kısa Devre: Bir elektrik devresinde akımın dirençli yol yerine
dirençsiz yolu tercih etmesine kısa devre denir. Şekildeki devrede
akım K lambasının üzerinden geçmek yerine K lambasının çevre-
sine sarılı olan iletken telden geçer ve K lambası yanmaz.
Kısa devreyi bulmanın kolay bir yolu ise harflendirme sistemidir.
Harflendirmeler yapıldığında bir devre elamanının iki ucu da aynı
Soru Çözüm
47
nokta oluyorsa o devre elamanı kısa devre olur. Çünkü akımın geçmesi için iki nokta arasında
bir potansiyel farkın olması gerekiyor. İki nokta aynı potansiyelde olacağından akım
geçmeyecektir.
Şekildeki devrede kısa devre olan direnci bulalım. Devre üzerinde
harf harflendirme yapılır ise:
R1 direncinin üki ucununda K
Noktası olduğu görülecektir. Bu yüzden R1 nın üzerinden
akım geçmez ve R1 direnci kısa devre olur.
Harflendirme yaparken iletken tel üzerinde hareket edilir ve tellerin kesişim noktaları harflerle
isimlendirilir. Bir devre elemanıyla karşılaşmadığımız sürece iletken tel üzerindeki her
noktaya aynı harf verilir.
Ampermetrenin iç direnci sıfır kabul edildiği için ampermetrenin iki ucu da aynı nokta alınır.
Harflendirme yaparken voltmetreyi devreden çıkarmak kolaylık sağlayacaktır.
Soru Çözüm
48
Soru Çözüm
49
SORULAR
Soru 1 Soru 2
Soru 3 Soru 4
Soru 5 Soru 6
Soru 7 Soru 8
50
Soru 9 Soru 10
Soru 11 Soru 12
Soru 14 Soru 13
Soru 15
Soru 16
51
1-B, 2-B, 3-B, 4-E, 5-C,6-C,7-B,8-A, 9-E, 10-D, 11-E, 12-E, 13-A, 14-B, 15-C, 16-D, 17- K ve L (R1), L ve N (
R2 ), L ve M (R5), M ve P (R3), N ve P (R4), P ve S (R6), K ve S (Dirençlerin tamamı), 18- Paralel
bağlanmıştır. Böylece farlardan birinde arıza olduğunda diğerleri yanmaya devam eder.
Soru 17
Şekildeki otomobilin farları birbirine
nasıl bağlanmıştır? Neden?
Soru 18
52
VİDEO-1
Soru: Aşağıdaki soruyu harflendirme metodu ile çözünüz.
53
PİLLERİN (ÜRETEÇLERİN) BAĞLANMASI
Bir elektrikli aracın çalışması için iki ucu arasında yeterli bir potansiyel farkın olması gerekir.
Ancak 1,5 V’luk pille yaktığımız bir ampulün ucuna arka arkaya bağlanmış 2 tane 1,5 V’luk
pil bağlanırsa ampulün parlaklığının arttığını görürüz. O halde elektrikli araçların verimli
çalışması için yalnızca potansiyel fark uygulamak yetmez, aynı zamanda uygun potansiyel
fark uygulamak gerekir. Örneğin saatlerde, fenerlerde, oyuncak arabalarda, cep telefonlarında,
bilgisayarlarda vs. farklı farklı piller ve bataryalar kullanırız. Kimi 1,5 V, kimi 6 V ve kimi 9
V ile çalışır. Çünkü bu elektrikli araçlar üretilirken en verimli olarak kaç volt ile çalışacakları
hesaplanmış ve ona göre üretilmiştir.
Birden fazla pil uç uca bağlanarak (seri bağlama) veya yan yana bağlanarak (paralel bağlama)
kullanım amacına göre yeni bataryalar elde edilebilir. Bu bağlanış şeklini kullanış amacı
belirler. Pilleri seri bağlayarak potansiyel farkı artırırken paralel bağlayarak tükenme
sürelerini uzatabiliriz.
Pillerin Seri Bağlanması:
Yukarıdaki şekillerde seri bağlı 3 pil ve bunların sembollerle gösterimi verilmiştir. Seri
bağlama bir üretecin potansiyel farkının elektrikli aracı çalıştırmakta yetersiz olduğu
durumlarda kullanılır. Örneğin 6 V ile çalışan bir radyoyu 1,5 V bir pil çalıştıramaz. Radyoyu
çalıştırmak için 4 tane 1,5 V’ luk pil seri olarak bağlanmalıdır.
Şekilde K ile L noktaları arasındaki eşdeğer gerilim VKL= V1+V2+V3 kadar olur.
Lambanın direnci R kadar ise devrede dolaşan akım ohm yasasıyla: VKL= i.R bağıntısıyla
hesaplanır. Seri bağlı pillerin her birinden eşit miktarda akım geçer. Seri bağlı pil sayısı
arttıkça devredeki akım dolayısıyla lambanın parlaklığı artar. Bu artırma işlemi sınırsız
değildir. Belli bir değerden sonra ampulün teli kopabilir.
54
Piller seri ve ters olarak da bağlanabilir. Şekildeki üreteçler birbirlerine seri
ters bağlanmıştır. Toplam potansiyel fark VKL= lV1 - V2l şeklinde bulunur.
Soru Çözüm
Çözüm Soru
Soru Çözüm
55
Pillerin Paralel Bağlanması:
Pillerin + uçları bir noktada ( K noktası ) – uçları ise başka bir noktada ( L noktası )
olacak şekilde yapılan bağlama şekline paralel bağlama denir.
Paralel bağlı piller özdeş olmalıdır. Eğer özdeş olmaz ise devreden akım geçmez
üreteçlerden birbirlerine akım geçişi olur. Bu akım geçişi pillerin potansiyelleri birbirlerine
eşit oluncaya kadar devam eder. Bu durum pillerin tükenmesine neden olur.
Şekilde K noktası ile L noktası arasına paralel bağlanmış 3 pil ve bunların sembollerle
gösterimi verilmiştir.
K ile L noktaları arasındaki eşdeğer gerilim VKL = V1 = V2 = V3 olur.
Lamba üzerinde geçen akım şiddeti i = i1+i2+i3 olur. Devredeki piller özdeş
olduğundan i1 = i2 = i3 = 𝐢
𝟑 olur.
i akımının büyüklüğü ohm yasasıyla VKL= i.R bulunur.
Paralel bağlamanın özelliği lambanın çektiği akım üreteçler tarafından paylaşılır. Paralel bağlı
üreteç sayısı arttıkça üreteçlerden çekim azalır ve üretecin kullanım ömrü artar.
Seri bağlı pil sayısı arttıkça devreden geçen akım şiddeti artar ve pillerin ömrü azalır. Paralel
bağlı pil sayısı arttıkça devreden geçen toplam akım değişmezken her bir üreteç üzerinden
çekilen akım azalacağı için üreteçlerin ömrü artar.
56
Soru Çözüm
Soru Çözüm
Soru Çözüm
57
Pillerin Tükenme Süresi: Pillerin tükenme süresi pilin üzerinden geçen akımla ters
orantılıdır.
Pillerin (Üreteçlerin) İç Direnci: Üreteçlerin üzerinden
akım geçtiği zaman üreteçlerin iç direncinden dolayı üreteçte
potansiyel düşmesi meydana gelir. İç direnç şekilde görüldüğü gibi üretece seri bağlı
bir direnç gibi düşünülebilir. İç direnç küçük r harfi ile gösterilir.
Üretecin üzerinden akım geçmediğinde üretecin uçları arasındaki potansiyel fark: V = ε olur.
Üretecin üzerinden akım geçtiğinde ise potansiyel fark: V = ε – i.r olur.
Soru Çözüm
Soru Çözüm
58
Soru Çözüm
Soru Çözüm
Soru Çözüm
59
SORULAR
1-E, 2-E, 3-B, 4-A, 5-A, 6-E
Soru 1 Soru 2
Soru 3 Soru 4
Soru 5 Soru 6
60
LAMBALARIN PARLAKLIĞI
Bir elektrik devresinde lambanın yanabilmesi için
üzerinden akım geçmesi gerekmektedir. Şekil I deki
devre kapalı oluğu için lamba üzerinden akım geçer ve
lamba yanar. Şekil II deki devrede ise anahtar açık
olduğundan devre de açık devredir ve lamba üzerinden akım geçmeyeceği için lamba yanmaz.
Yani üretecin + ucundan çıkan akımın devreyi dolandıktan sonra üretecin – ucuna gelmesi
gerekir.
Ayrıca yanda görüldüğü gibi lambanın kısa devre olması
Bbbbb durumunda lamba gene yanmaz. Akım X lambasının
üzerinden geçmek yerine lamba üzerindeki dirençsiz telden
geçecek ve lamba yanmayacaktır.
Yukarıda anlatılanların yanında lambanın yanması için gerekli şartlardan birisi de üretecin
yeterli potansiyel far sağlaması gerekliliğindir.
O halde bir devrede lambanın yanması için;
1- Üretecin yeterli gerilim sağlaması gerekir.
2- Devrenin kapalı devre olması gerekir.
3- Lambanın kısa devre olmaması gerekir.
Soru Çözüm
61
Lambaların Parlaklığı
a) Özdeş Lambaların Parlaklığı
Lambaların parlaklıkları lambaların gücüne bağlıdır. Ünitenin ilerleyen kısmında elektriksel
güç ifadesinden bahsedilecektir. Bu konuda yalnızca özdeş lambaların güçleri (parlaklıkları)
üzerinde durulacağından güç ifadesinden bahsedilmeyecektir.
Özdeş lambaların parlaklıkları kıyaslanırken:
a) Lambalar üzerinden geçen akıma bakılacaktır. Üzerinden fazla akım geçen lamba daha
parlak yanacaktır.
b) Lambaların uçları arasındaki potansiyel farklara bakılacaktır. Hangi lambanın
üzerindeki potansiyel fark fazla ise o lamba daha parlak yanacaktır.
Soru Çözüm
Soru Çözüm
62
b) Özdeş Olmayan Lambaların Parlaklığı
Özdeş olmayan lambaların parlaklığı bulunurken daha önceden
bahsedildiği üzere lambanın gücüne bakılacaktır. Güç ifadesi;
P = V x i , P = i2 x R veya P = 𝐯𝟐
𝐑 şeklinde gösterilir.
Soru Çözüm
Soru Çözüm
Soru Çözüm
63
Soru Çözüm
Soru Çözüm
64
Soru Çözüm
Soru Çözüm
65
SORULAR
Soru 1
Soru 4 Soru 3
Soru 2
Soru 6 Soru 5
Soru 7 Soru 8
66
Soru 11 Seri bağlı iki ampulden direnci büyük olan mı yoksa direnci küçük olan mı daha
parlak yanar? Hangisi daha fazla enerji harcar?
Cevap 11
Soru 12 Paralel bağlı iki ampulden direnci büyük olan mı yoksa direnci küçük olan mı daha
parlak yanar? Hangisi daha fazla enerji harcar?
Cevap 12
1-D, 2-B, 3-B, 4-C, 5-D, 6-E, 7- C, 8-D, 9-B,10-B
11- Seri bağlı ampullerden eşit miktarda akım geçer. P = i2 x R olduğundan direnci büyük olan parlak
yanar. E= P x t olduğundan direnci büyük olan yani gücü büyük olan daha fazla enerji harcar.
12- Paralel bağlı ampullerin potansiyelleri eşittir. P = v2
R olduğundan direnci küçük olan parlak yanar.
Direnci küçük olanın gücü fazladır. E= P x t olduğundan direnci küçük olan yani gücü büyük olan
daha fazla enerji harcar.
Soru 9 Soru 10
67
Video-2
Soru: Luigi Galvani kimdir ve elektrik ile ilgili ne bulmuştur?
Soru: Alessandro Volta kimdir ve elektrik ile ilgili ne bulmuştur?
68
KİRCCOFF YASALARI
Basit elektrik devrelerinde akım, gerilim ve direnç hesaplamaları ohm
yasası ile yapılabilmektir. Oysa birden fazla kapalı devre içeren karmaşık
devrelerde ohm yasası yetersiz kalmaktadır. Alman fizikçi,
Gustav Robert Kirchoff (Gustav Rabırt Kirşof,) 1845’te elektrik devrelerinde
akım, gerilim ve dirençlerin hesaplanmasına olanak sağlayan ve günümüzde
Kirchoff Kanunları olarak bilinen kanunları ortaya koydu. Bu yasalar, elektrik yükünün ve
enerjinin korunumu ilkelerine dayanır.
1 . Kirccoff’un Akımlar Kanunu: Kapalı bir devrenin her hangi bir bağlantı noktasına gelen
akımların toplamı bu bağlantı noktasından çıkan akımların toplamına eşittir.
I1+I2=I3+I4+I5
2 . Kirccoff’un Gerilim Kanunu: Kapalı bir elektrik devresindeki pil, üreteç gibi enerji
kaynaklarının gerilimleri toplamı, bu devredeki dirençler, motorlar vb. araçlar üzerinde oluşan
gerilim düşmeleri toplamına eşit olduğunu ifade eder. Kısaca, kapalı bir devre boyunca,
potansiyel farklarının cebirsel toplamı sıfırdır, şeklinde ifade edilir. Bu yasa, enerjinin
korunumu ilkesine dayanır. Enerji kaynaklarının akımı taşıyan yüklü parçacıklara aktardığı
enerjilerin toplamı, bu parçacıklar tarafından harcanan enerjilerin toplamına eşittir. Bir başka
Soru Çözüm
69
ifadeyle üreteçlerin ürettiği enerjilerin toplamı, tüketicilerin (direnç, motor vb.) tükettiği
enerjilerin toplamına eşittir.
Şekildeki kapalı devre için yazılan gerilimler kanunu denklemi,
V1 + V2 = i R1 + i R2 + i R3 biçiminde bir eşitlikle ifade edilir.
Üreteçler ters bağlı olursa yani, kabul edilen akım yönüne ters yönde
akım üretirse gerilim değerinin negatif (–) olacağı açıktır. Çünkü böyle
bir durumda üretici değil tüketici gibi davranır.
SORULAR
Soru 1- Kirccoff’ un akımlar kanunu nedir?
Soru 2- Kirccoff’ un gerilimler kanunu nedir?
Soru 3- Kirccoff kanunları hangi tür elektrik devrelerinin çözümünde yaygın olarak
kullanılır?
Soru 4
70
ELEKTRİKSEL ENERJİ VE ELEKTRİKSEL GÜÇ
Şekilde; üreteç (pil), elektrik motoru, ampermetre
ve voltmetreden oluşan bir devre verilmiştir.
Ampermetre elektrik motoru üzerinden geçen akımı,
voltmetre ise elektrik motorunun uçları arasındaki
potansiyel farkı ölçmektedir. Bu iki değer yardımıyla elektrik
motorunda harcanan elektrik enerjisini hesaplayalım.
Ampermetrenin gösterdiği değer 2 Amper ve Voltmetrenin gösterdiği değer10 Volt
olsun.
2 amper demek; elektrik motorunun üzerinden 1 saniyede 2 coulombluk yük geçtiği
anlamına gelir. ( i= 𝑞
𝑡 ) (amper =
𝑐𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏
𝑠𝑎𝑛𝑖𝑦𝑒)
10 volt değeri ise 1 coulomb yükün elektrik motorundan geçerken 10 joullük enerji
harcandığı anlamına gelir.
Elektrik motorundan 1 saniyede 2 C yük geçtiğine göre;
1 saniyede harcanan enerji : 2 x 10 = 20 joule olur.
3 dakikada (3 x 60 = 180 saniye) harcanan enerji ise: 20 x 180 = 3600 joule olur.
Birim zamanda harcanan enerjiye güç denilir. ( Güç = Enerji
zaman ) ( P =
E
t )
Güç P harfi ile gösterilir ve birimi watt’ tır.
P = 𝒋𝒐𝒖𝒍𝒆
𝒔𝒂𝒏𝒊𝒚𝒆 = Watt olur. 1 kilowatt = 103 watt’tır. ( 1 kW = 103 W )
O halde joule = watt x saniye ( E= P x t) olarak ifade edebiliriz.
Evlerimizde kullandığımız elektrik enerjisi büyük değerlerde olduğundan ;
Watt x saniye yerine kilowatt x saat olarak hesaplanır.
1 saniyede harcanan elektrik enerjisi = potansiyel fark x akım şiddeti
P = V x i ifadesi elektriksel gücü verir.
Bu ifade ohm yasası yardımıyla ( V = i x R ); P = i2 x R ve
P = 𝒗𝟐
𝑹 şeklinde de ifade edilebilir.
Birim zamanda harcanan enerji V x i ise;
t sürede harcanan enerji :E = V x i x t
şeklinde ifade edilebilir.
71
Soru Çözüm
Soru Çözüm
Soru Çözü
m
Soru Çözüm
72
Soru: Şekilde verilen devrede; üretecin potansiyeli 25 V
iç direnci 1 Ω ve lambanın direnci 4 Ω dur.
a) Ampermetrenin gösterdiği değeri bulunuz
b) Voltmetrenin gösterdiği değeri bulunuz
c) Lambanın gücünü bulunuz.
d) Lambanın 1 saatte harcadığı enerjiyi bulunuz
e) Elektriğin birim fiyatı ( kW x sa ) 4 kuruş ise,
günde 5 saat yanan lamba için ödenecek ücreti hesaplayın
Çözüm:
a) V = i x Reş olduğundan 25 = i x (4 + 1 ) i = 5 A
b) V = i x R olduğundan V = 5 x 4 V= 20 V
c) P = i x V olduğundan P = 5 x 20 P = 100 W ( 0,1 kW )
d) E = i x V x t (i x V = P ) olduğundan E = P x t , E =100 x 1 x 60 x 60
E = 360 000 joule = 360 000 watt x saniye
Veya
E = P x t, E = 0,1 kW x 1 sa = 0, 1 kw x sa
e) 1 günde tüketilen enerji: 0,1 kW x 5 = 0,5 kw x sa
1 aydan tüketilen enerji: 0,5kW x 30 = 15 kW x sa
1 kw x sa 4 kuruş ise: 15 x 4 = 60 kuruş eder. 60 kuruş ise 0,6 TL’ dir.
Soru Gücü 100 W olan bir televizyon günde 8 saat çalışırken, gücü 4000 W olan bir ütü 2 saat
çalıştırılmaktadır. Elektriğin kW x sa değeri 400 kuruş ise bir günlük tüketilen enerji için ödenecek
tutar kaç TL’ dir? (Soruyu çözümüne bakmadan çözmeye çalışınız, çözemediğiniz takdirde
çözümü inceleyiniz)
Çözüm: Tv Ütü
E = P x t E = P x t
E = 100x10-3x8 E = 4000x10-3x8
E = 0,8 kWxsa E = 8 kWxsa
Etoplam = 0,8 + 8= 8,8 kWxsa
Ödenecek tutar = 8,8 x 40 =352 kuruş =3,52 TL
73
NOT: Her elektrikli aracın en verimli şekilde çalıştığı bir potansiyel fark değeri vardır.
Örneğin bir oyuncak araba için bu değer 9 volt iken, televizyon için 220 volttur.
Ülkemizde şehir gerilimi 220 volt olduğundan kullandığımız elektrikli araçların düzenli
ve verimli çalışması için üretimlerinde bu 220 volt değeri dikkate alınır.
Elektrikli araçların tamamı bir güce sahiptir ve bu güçle doğru orantılı olarak elektrik
enerjisi tüketirler. 100 Watt gücündeki ampul de enerji harcar, 4000 watt gücündeki
ütü de enerji harcar. Eşit çalışma sürelerinde ütünün harcadığı enerji ampulün
harcadığı enerjinin 40 katıdır.
SORULAR
Soru 1 Elektriksel enerji ile elektriksel güç arasında nasıl bir ilişki vardır?
Cevap 1
Soru 2 Evlerimizde elektrik sayaçlarında okunan elektrik enerjisi birimi nedir?
Cevap 2
Soru 3 Gücü 200 Watt olan bir sokak lambası günde ortalama 12 saat yanmaktadır. Lambanın
1 ayda tükettiği enerji kaç kW.h olur?
Cevap 3
Soru 4 Bir fırının kullanma kılavuzunda 220 V ve 20 A yazmaktadır. Fırın akşam yemeği
pişirmek için 2 saat kullanılmıştır. Elektriğin 1 kW.sa fiyatı 50 kuruş ise yemek için harcanan
elektrik enerjisinin maliyeti kaç TL’ dir?
Cevap 4
Soru 5 Soru 6
74
1- ( E= P x t), 2- kilowatt x saat (kWh), 3- 72 kWh, 4- 4,4 TL , 5- B, 6-C, 7-D, 8-A
Soru 7 Soru 8
75
ENERJİNİN KORUNUMU, ENERJİNİN DÖNÜŞÜMÜ VE ENERJİ
TASARRUFU
Enerjinin; mekanik ( potansiyel enerji, kinetik enerji ) enerji, ısı enerjisi, kimyasal enerji,
nükleer enerji, elektrik enerjisi vs. birçok çeşidi vardır. Bu enerji çeşitleri bir durumdan
başka bir duruma dönüşebilir ama asla yok olmazlar. Enerji yok olamayacağı gibi yoktan
da var edilemez.
Örneğin barajlarda depolanan su, potansiyel enerjiye sahiptir. Baraj kapakları açılarak
serbest bırakılan su aşağı doğru düşerek kinetik enerji kazanır. ( potansiyel enerji kinetik
enerji dönüşümü). Hız kazanmış olan su türbinlere çarparak türbinleri döndürür. ( kinetik
enerji kinetik enerji dönüşümü). Jeneratör yardımıyla bu enerji elektrik enerjisine
dönüştürülür. ( kinetik enerji elektrik enerjisi ). Elde edilen elektrik enerjisi evlerimizde
fırınlarda ısı enerjisine, saç kurutma makinesinde ses, ısı ve kinetik enerjiye dönüşür.
Güneş pilleri, güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürebilmektedir.
Pillerin ve akülerin yapısındaki kimyasal enerji kullanım sırasında elektrik enerjisine
dönüşür ve bu enerji kullanım yerine göre ısı, ışık, kinetik vb. enerji türlerine dönüşür.
Aydınlatmada kullanılan ampullerin içerisinde direnci çok büyük
flaman( tungsten tel) bulunmaktadır. Telin üzerinden akım geçtiğinde
tel ısınarak akkor hale gelir ve ışık yayar. Ampuller elektrik
enerjisini hem ısıya hem de ışığa dönüştürürler.
Floresan lambaların içerisinde ise civa gazı bulunur. Elektrik
yükleri gaz atomlarıyla çarpışarak ışımaya neden olur.
ampullerde elektrik enerjisinin %5 i ışık enerjisine %95 i ise
Mikser elektrikli süpürge ve tıraş makinelerinde elektrik enerjisi
mekanik enerjiye dönüşür
Radyo tv hoparlör gibi araçlarda
elektrik enerjisi sese dönüştürülür
76
Isı enerjisine dönüşmektedir. Floresan lambalarda ise elektrik
enerjisinin % 25 i ışık enerjisine dönüşmektedir.
Şekildeki led lambalar ise enerji verimliliği açısından floresan
lambalardan daha verimlidir ve kullanımı gittikçe yaygınlaşmaktadır.
Günümüzde gerek dünyada gerekse ülkemizde enerji ihtiyacı sürekli olarak artmaktadır.
Özellikle ülkemizde enerji kaynaklarının sınırlı olmasından dolayı ( petrol, doğal gaz vs )
bizler enerjiyi daha verimli ve tasarruflu kullanmak zorundayız.
Elektrikli araç alırken verimine dikkat etmeliyiz.
Bir elektrikli aracın verimi; tükettiği enerjinin ne kadarını
amacına uygun olarak kullanmasıyla doğru orantılıdır. Yukarıda
anlatıldığı üzere ampuller, floresan lambalar ve led lambalar
aydınlatma amacıyla kullanılmaktadır. Faka tükettiği enerjinin
büyük kısmını ışık yerine ısı enerjisine dönüştürdüğü için
ampullerin verimleri düşüktür. Led lambaların ise verimleri
yüksektir. Resimde görüldüğü gibi elektrikli araçların verimleri
enerji etiketleriyle gösterilmektedir.. Ölçekte A+ ve A olan araçların verimleri diğerlerine
göre daha yüksektir.
Verim kısaca amaca uygun kullanılan enerjinin kullanılan toplam enerjiye oranı olarak
tanımlanabilir.
Led lambalar
Soru Çözüm
77
SORULAR
Soru 1 Enerjinin korunumlu olması ne anlama gelmektedir?
Cevap 1
Soru 2 Elektrik enerjisinin dönüşümüne örnekler veriniz.
Cevap 2
1-C, 2-C
Soru 1 Soru 2
78
Video-3
Soru: Elektrik enerjisi hangi enerji türlerine dönüşebilir? Örneklerle açıklayınız.
Soru: Hangi enerji türleri elektrik enerjisine dönüşebilir? Örneklerle açıklayınız.
79
ELEKTRİĞİN ZARARLI ETKİLERİ VE KORUNMA YOLLARI
Günlük yaşamımızda kullandığımız 220 V’ luk şehir gerilimi vücudumuz için oldukça
tehlikelidir.
İnsan vücudundan elektrik akımı geçmesi ( elektrik çarpması ); yanıklara, kontrolsüz
kas kasılmalarına, sinir sisteminin ve kalbin çalışma düzeninin bozulmasına neden
olabilir. Sonuçta ciddi yaralanmalara ve ölüme sebebiyet verebilir.
0.001 A akım hissedilebilirken, 0.01 A akım acı vermekte, 0.5 A akım ise ölüme
neden olabilir.
Elektrik şokları bir taraftan ölüme neden oldukları gibi diğer taraftan kontrollü
kullanılarak hayat kurtarabilir. Kalbi duran hastaya elektrik şokları verilerek kalp kası
uyarılır ve kalbin tekrar çalışması sağlanabilir.
Yüksek gerilim hatlarına yaklaşılmamalıdır.
Islak ortamda elektrikli araçlar çalıştırılmamalı ve bunlara ıslak elle
dokunulmamalıdır.
Topraklı prizler kullanılmalı, prizlere emniyet kapakları takılmalıdır.
Elektrikli araçlar prize takılmadan önce kapatılmalıdır.
Elektrik tesisatında onarım yaparken sigorta kapatılmalıdır.
Elektrikle uğraşırken lastik tabanlı ayakkabılar, lastik eldiven ve yalıtım
malzemeleriyle kaplanmış aletler ( pense, tornavida vs ) kullanılmalıdır.
Evlerimizde elektrik enerjisinin iletimini sağlayan bağlantı tellerinin
dirençleri çok küçük olsa da sıfır değildir. Dolayısıyla üzerinden akım
geçtiğinde ısınırlar. Eğer üzerlerinden yüksek miktarda akım geçerse
teller aşırı derecede ısınarak yangına neden olabilir. Bunu önlemek için
yandaki şekilde görüldüğü gibi sigortalar (devre kesici) kullanılmaktadır. Sigortalar
ısıya duyarlıdır. Tellerin sıcaklığın arttığında otomatik olarak devre akımını keser ve
yangın ihtimalini önler.
80
SORULAR
Soru 1 Elektriğin zararları hakkında kısaca bilgi verin.
Cevap 1
Soru 2 Elektriğin zararlarından korunmak için yapılması gerekenleri maddeler halinde
yazınız. ( 5 madde)
Cevap 2
Soru 3 Sigorta ne işe yarar kısaca açıklayın.
Cevap 3