Basit elektrik devresinin elemanları ve devre şemaları; elektrik yükü ve akım (I = q/t); potansiyel fark (gerilim); ampermetre ve voltmetrenin bağlanması; direnç ve etkileyen değişkenler (R = ρ·L/A); Ohm yasası (V = I·R) ve grafiği; iletken, yalıtkan ve yarı iletkenler.
Basit elektrik devresi ve akım
Basit devre elemanları: üreteç (pil), iletken tel, anahtar, lamba/direnç, sigorta, ölçüm araçları
Elektrik akımı: Yüklerin bir iletkenden düzenli hareketi → I = q / t (amper, A)
- Akım yönü (geleneksel): üretecin + kutbundan − kutbuna (dış devrede)
- Metallerde akımı serbest elektronlar taşır.
Potansiyel fark (gerilim, V): Yükleri hareket ettiren “itici etki” → volt (V)
Ölçüm araçları:
| Araç | Ölçtüğü | Bağlanışı |
|---|---|---|
| Ampermetre | Akım | Devreye seri |
| Voltmetre | Gerilim | Ölçülen elemana paralel |
Direnç ve Ohm yasası
Direnç (R): İletkenin akıma karşı gösterdiği zorluk → ohm (Ω)
R = ρ · L / A
- L (uzunluk) artarsa direnç artar
- A (kesit alanı) artarsa direnç azalır
- ρ (özdirenç): maddenin cinsine bağlı (gümüş, bakır düşük; nikrom yüksek)
- Sıcaklık arttıkça metallerin direnci genellikle artar.
Ohm yasası: V = I · R (sabit sıcaklıkta)
→ 12 V’luk gerilim 4 Ω’luk dirençten 3 A akım geçirir.
- V-I grafiği orijinden geçen doğru, eğimi R
Maddeler: İletken (metaller, grafit, tuzlu su) · Yalıtkan (plastik, cam, kauçuk, kuru tahta) · Yarı iletken (silisyum, germanyum → bilgisayar çipleri, LED, güneş pili)
Problemler
Örnek 1: Bir telden 2 dakikada 240 C yük geçiyor → I = 240/120 = 2 A
Örnek 2: Bir telin uzunluğu 2 katına çıkarılıp kesit alanı yarıya indirilirse direnç → 2 · 2 = 4 katına çıkar.
Örnek 3: 9 V’luk pile bağlı lambadan 0,3 A geçiyor → R = 9/0,3 = 30 Ω
💡 Elektrik kabloları kalın yapılır: kesit alanı büyük olunca direnç ve ısınma azalır.
Kavramlar
- akım
- birim zamanda geçen yük
- gerilim
- potansiyel fark
- direnç
- akıma karşı zorluk
- özdirenç
- maddeye özgü direnç sabiti
- yarı iletken
- iletkenliği kontrol edilebilen madde
- I = q/t (amper)
- Ampermetre seri, voltmetre paralel bağlanır
- R = ρL/A: uzunluk artarsa direnç artar, kesit artarsa azalır
- Ohm yasası: V = I·R
- V-I grafiğinin eğimi dirençtir
- Yarı iletkenler: silisyum, germanyum
Örnek soru ve çözümü
Grafiğe göre direncin değeri kaçtır? 16 V gerilim uygulanırsa akım kaç amper olur?
R = V/I = 4/1 = 4 Ω. I = 16/4 = 4 A.
Çözümlü örnekler
1. 6 Ω’luk dirençten 2 A akım geçiyorsa uçları arasındaki gerilim kaçtır? Kolay
Çözüm12 V.
2. Voltmetre neden devreye paralel bağlanır? Orta
ÇözümÖlçtüğü elemanın uçları arasındaki potansiyel farkını ölçmek için o elemanla aynı iki noktaya bağlanmalıdır; iç direnci çok büyük olduğundan devreyi etkilemez.
3. Aynı maddeden yapılmış X telinin uzunluğu Y’nin 3 katı, kesit alanı 2 katıdır. Dirençler oranı R_X/R_Y kaçtır? Zor
Çözüm(3/2) → R_X/R_Y = 3/2.
Sık yapılan hatalar
- Ampermetreyi paralel bağlamak.
- Kalın telin direncinin daha büyük olduğunu sanmak.
- Akımın dirençte “tükendiğini” düşünmek (seri devrede her yerde aynıdır).
Biliyor muydun?
Elektrik “sinyali” kablolarda neredeyse ışık hızına yakın yayılır, ama elektronların kendileri bir telde saatte yalnızca birkaç santimetre ilerler!