İletken ve yalıtkan maddeler, elektriksel direnç ve bağlı olduğu faktörler, ayarlanabilir direnç (reosta) ile ampul parlaklığının değişimi.
İletken ve yalıtkan maddeler
- Elektrik iletkeni: Elektriği iyi ileten maddeler. Metaller (bakır, alüminyum, demir, altın, gümüş), grafit (kurşun kalem ucu), tuzlu su ve vücudumuz.
- Elektrik yalıtkanı: Elektriği iletmeyen maddeler. Plastik, lastik, tahta, cam, kâğıt, saf su, hava.
Test devresi: Bir devrede iki kablo ucu arasına madde konur. Ampul yanarsa madde iletken, yanmazsa yalıtkandır.
Günlük hayatta: Kabloların içi bakır (iletken), dışı plastik (yalıtkan) kaplıdır. Elektrikçi pense ve tornavidalarının sapları plastik ya da lastiktir.
⚠️ Islak elle elektrikli araçlara ve prizlere dokunma! Musluk suyu içinde çözünmüş maddeler bulunduğu için elektriği iletir.
Elektriksel direnç
İletkenler de elektrik akımına bir miktar karşı koyar. Bu karşı koymaya elektriksel direnç denir. Direnç arttıkça devreden geçen akım ve ampulün parlaklığı azalır.
Bir iletkenin direnci üç değişkene bağlıdır:
| Değişken | Etkisi |
|---|---|
| Uzunluk | Tel uzadıkça direnç artar |
| Kesit alanı (kalınlık) | Tel kalınlaştıkça direnç azalır |
| Madde cinsi | Farklı maddelerin direnci farklıdır (bakırın direnci demirinkinden azdır) |
💡 Bir koridoru düşün: Koridor uzarsa insanların geçmesi zorlaşır, genişlerse kolaylaşır. Elektrik akımı için de durum benzerdir.
Ampul parlaklığı ve direnç
Aynı pil ile kurulan devrelerde:
- Kısa ve kalın bakır telle kurulan devrede ampul daha parlak yanar.
- Uzun ve ince telle kurulan devrede ampul daha sönük yanar.
Kontrollü deney: Uzunluğun etkisini incelerken kesit ve madde cinsini sabit tutarız; yalnızca uzunluğu değiştiririz.
| Tel | Uzunluk | Kalınlık | Cins | Parlaklık |
|---|---|---|---|---|
| A | 20 cm | Kalın | Bakır | En parlak |
| B | 40 cm | Kalın | Bakır | Daha sönük |
| C | 20 cm | İnce | Bakır | Daha sönük |
Ayarlanabilir direnç (reosta)
Direnci istenildiği gibi değiştirilebilen devre elemanına ayarlanabilir direnç (reosta) denir. Genellikle üzerinde bir sürgü bulunan uzun bir telden oluşur. Sürgü hareket ettikçe akımın geçtiği telin uzunluğu değişir.
- Akımın geçtiği tel uzarsa direnç artar → ampul sönükleşir.
- Akımın geçtiği tel kısalırsa direnç azalır → ampul parlaklaşır.
Kullanım alanları: Işık ayar düğmeleri (dimmer), radyo ve hoparlörlerin ses düğmeleri, elektrikli ocakların ısı ayarı, oyuncak araçların hız kontrolü.
Direncin faydalı kullanımı: Ütü, saç kurutma makinesi, elektrikli ısıtıcı ve ekmek kızartma makinelerinde yüksek dirençli teller elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştürür.
Kavramlar
- İletken
- Elektriği iyi ileten madde.
- Yalıtkan
- Elektriği iletmeyen madde.
- Elektriksel direnç
- Bir maddenin elektrik akımına karşı koyması.
- Reosta
- Direnci ayarlanabilen devre elemanı.
- Metaller, grafit, tuzlu su iletkendir
- Plastik, tahta, cam, lastik yalıtkandır
- Direnç: iletkenin akıma karşı koyması
- Tel uzarsa direnç artar, kalınlaşırsa azalır
- Direnç madde cinsine bağlıdır
- Reosta ile direnç ve ampul parlaklığı ayarlanır
Örnek soru ve çözümü
Bir devrede reostanın sürgüsü, akımın geçtiği tel uzayacak şekilde kaydırılıyor. Ampulün parlaklığı nasıl değişir?
Tel uzadığı için direnç artar, devreden geçen akım azalır ve ampul daha sönük yanar.
Çözümlü örnekler
1. Kablo içlerinde neden bakır kullanılır? Kolay
ÇözümBakır elektriği iyi iletir ve direnci düşüktür.
2. Aynı uzunlukta kalın ve ince iki bakır telden hangisinin direnci büyüktür? Orta
Çözümİnce telin; kesit alanı küçüldükçe direnç artar.
3. Bir öğrenci telin cinsinin direnci etkileyip etkilemediğini test etmek istiyor. Elinde 20 cm kalın bakır, 40 cm kalın demir ve 20 cm kalın demir tel var. Hangi iki teli kullanmalıdır? Zor
Çözüm20 cm kalın bakır ve 20 cm kalın demir telleri; uzunluk ve kalınlık aynı, yalnızca cins farklı olmalıdır.
Sık yapılan hatalar
- İletkenlerin hiç direnci olmadığını sanmak.
- Tel kalınlaştıkça direncin arttığını düşünmek.
- Musluk suyunun yalıtkan olduğunu sanmak.
Biliyor muydun?
Bazı maddeler çok düşük sıcaklıklara soğutulduğunda dirençleri tamamen ortadan kalkar. Bu “süper iletkenler” MR cihazlarında ve hızlı maglev trenlerinde kullanılır!