TYT 10. sınıf · 8. konu

Elektrik Akımı ve Devreler

Akım, potansiyel farkı ve direnç; Ohm yasası, seri ve paralel bağlama, elektrik enerjisi ve gücü, ampermetre ve voltmetre.

Bu konuda öğreneceklerin

Akım, potansiyel farkı ve direnç kavramlarını
Ohm yasasını ve direncin nelere bağlı olduğunu
Seri ve paralel bağlı dirençlerde eşdeğer direnç, akım ve gerilimi
Elektrik enerjisi, güç ve lamba parlaklığı sorularını

Akım ve potansiyel farkı

Bir iletkenin kesitinden birim zamanda geçen yük miktarına akım denir:

$$ I = \frac{q}{t} $$

Birimi amperdir (A). Akımın yönü, geleneksel olarak üretecin pozitif kutbundan çıkıp negatif kutbuna doğru kabul edilir (elektronlar tersi yönde hareket eder). Yükleri hareket ettiren etki potansiyel farkı (gerilim, V), birimi volttur. Akım ampermetre ile (devreye seri bağlanarak), gerilim voltmetre ile (ölçülecek elemana paralel bağlanarak) ölçülür.

Direnç ve Ohm yasası

İletkenin akıma karşı gösterdiği zorluğa direnç denir (ohm, Ω). Bir telin direnci boyuyla doğru, kesit alanıyla ters orantılıdır ve telin cinsine bağlıdır:

$$ R = \rho \, \frac{L}{A} $$

Sabit sıcaklıktaki bir iletkende gerilim ile akım doğru orantılıdır (Ohm yasası):

$$ V = I \cdot R $$

Seri ve paralel bağlama

Seri: Bütün dirençlerden aynı akım geçer; gerilim dirençlerle orantılı paylaşılır. $R_{eş} = R_1 + R_2 + \dots$
Paralel: Bütün dirençlerin uçları arasındaki gerilim aynıdır; akım dirençlerle ters orantılı paylaşılır. $\dfrac{1}{R_{eş}} = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2} + \dots$

İki direnç paralelse kısa yol: $R_{eş} = \dfrac{R_1 R_2}{R_1 + R_2}$. Özdeş $n$ direnç paralelse $R_{eş} = R/n$. Paralel eşdeğer direnç her zaman en küçük dirençten de küçüktür.

Seri ve paralel bağlı iki direnç — Seride akım aynı, paralelde gerilim aynıdır.

Elektrik enerjisi ve güç

Bir dirençte harcanan güç ve $t$ sürede harcanan enerji:

$$ P = V \cdot I = I^2 R = \frac{V^2}{R} \qquad E = P \cdot t $$

Lambaların parlaklığı harcadıkları güçle artar. Seri bağlı özdeş lambalar eşit parlar. İç direnci önemsiz bir üretece paralel olarak yeni bir lamba eklemek diğer lambaların parlaklığını değiştirmez, ama üreteçten çekilen akımı artırır ve üretecin daha çabuk bitmesine yol açar. Ev tesisatındaki cihazlar paralel bağlıdır; bu yüzden biri kapatılınca diğerleri çalışmaya devam eder. Elektrik faturasındaki enerji birimi kilovatsaattir ($1\ \text{kWh} = 3{,}6 \times 10^{6}\ \text{J}$).

Kısa devre: Bir elemanın uçları direnci önemsiz bir telle birleştirilirse akım o elemandan geçmez; tel üzerinden akar. Sigortalar aşırı akımda devreyi keserek yangını önler.

Formüller

$$I = \frac{q}{t}$$

Akım

$$V = I\,R$$

Ohm yasası

$$R = \rho\,\frac{L}{A}$$

Telin direnci

$$R_{eş} = R_1 + R_2$$

Seri bağlama

$$\frac{1}{R_{eş}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}$$

Paralel bağlama

$$P = V\,I = I^2 R = \frac{V^2}{R}$$

Elektriksel güç

$$E = P\,t$$

Elektrik enerjisi

Çözümlü örnekler

Örnek 1Seri devre

2 Ω ve 4 Ω'luk dirençler seri bağlanarak iç direnci önemsiz 12 V'luk bir üretece bağlanıyor. Devreden geçen akım ve 4 Ω'luk direncin uçları arasındaki gerilim nedir?

Örnek 2Elektrik enerjisi

2 000 W gücündeki bir ısıtıcı günde 3 saat çalışıyor. Bir günde kaç kWh enerji harcar?

Sık yapılan hatalar

Paralel bağlamada dirençleri doğrudan toplamak: tersleri toplanır.
Seri devrede akımın dirençlerde "azaldığını" sanmak: seri bağlı her dirençten aynı akım geçer.
Voltmetreyi seri, ampermetreyi paralel bağlamak: tam tersi olmalıdır.
Telin boyu 2 katına çıkıp kesiti yarıya inince direncin 2 katına çıktığını sanmak: 4 katına çıkar.

Günlük hayatta

Telefon şarj cihazındaki "5 V, 2 A" yazısı, cihazın 5 × 2 = 10 W güç verebildiğini gösterir. Hızlı şarj, gerilimi ya da akımı artırarak bu gücü yükseltir.

Konu testi

11 soru. Bir seçeneğe dokun; doğru cevap ve çözüm hemen açılır.

1Kolay

Bir iletkenin kesitinden 3 saniyede 6 C yük geçiyor. İletkenden geçen akım kaç amperdir?

2Kolay

6 Ω'luk iki direnç paralel bağlanıp iç direnci önemsiz 12 V'luk bir üretece bağlanıyor. Üreteçten çekilen akım kaç amperdir?

3Orta

2 Ω ve 4 Ω'luk dirençler seri bağlanıp 12 V'luk üretece bağlanıyor. 4 Ω'luk direncin uçları arasındaki gerilim kaç volttur?

4Orta

Bir telin boyu 2 katına çıkarılıp kesit alanı yarıya indirilirse direnci kaç katına çıkar? (Sıcaklık ve cinsi aynı.)

5Kolay

220 V'luk şebekeye bağlı 1 100 W'lık bir ısıtıcıdan geçen akım kaç amperdir?

6Kolay

2 000 W gücündeki bir ısıtıcı 3 saat çalışırsa kaç kWh enerji harcar?

7Orta

İç direnci önemsiz bir üretece paralel bağlı iki özdeş lamba var. Devreye üçüncü bir özdeş lamba paralel olarak eklenirse ilk iki lambanın parlaklığı için ne söylenebilir?

8Kolay

6 Ω'luk bir direncin uçları arasına 12 V uygulanıyor. Dirençte harcanan güç kaç watt'tır?

9Kolay

Bir devrede bir direncin akımını ve gerilimini ölçmek için ampermetre ve voltmetre nasıl bağlanmalıdır?

10Orta

10 Ω'luk bir dirençten 1 dakika boyunca 2 A akım geçiyor. Dirençte ısıya dönüşen enerji kaç joule'dür?

11Zor

3 Ω'luk direnç ile birbirine paralel bağlı iki 6 Ω'luk direnç seri bağlanıyor ve bu düzenek iç direnci önemsiz 12 V'luk üretece bağlanıyor. Ana koldan geçen akım kaç amperdir?

İlerlemen bu tarayıcıda saklanıyor. Ücretsiz üye ol, her cihazda kaldığın yerden devam et.