Temel Elektrik Elektronik 1. Hafta

Ölçü Birimleri Teknik temelleri öğrenmenin ilk aşamasında ölçü birimlerini anlamak ve doğru kullanmak çok önemlidir. Günlük hayatta kullandığımız kilogram, litre vb. birimler gibi Devre Analizi dersinde de sıklıkla kullanılacak temel birimler, alt birimler ve bunların da alt ve üst katları bulunmaktadır.

Akım birimi olan Amper (A) ve zaman birimi olan saniye (s), SI birim sistemi içinde olan yedi temel birimden ikisidir. Bunun yanında gerilim birimi Volt (V), yük birimi Coulomb (C), direnç birimi Ohm (Ω), iletkenlik birimi mho ( ) veya Siemens (S), güç birimi olan Watt (W), ve enerji birimi olan Joule (J) önemli alt birimlerdir. Birim katlarından pico (p), nano (n), micro (μ) , mili (m), Kilo (k) ve Mega (M) elektrik ve elektronik dünyasında sıklıkla karşılaşılan birim katlarıdır.

Uluslararası Temel Birimler

Temel Elektrik Birimleri

Birim Katları

Örn: 2000 metre yolu 1 dakikada giden aracın hızı saatte kaç kilometredir? Mesafe (d)=2000m Zaman(t)= 1 dakika Hız(v)= ? Km/saat

Örn= 0.3 MV gerilim değerinin kilovolt(kV) cinsinden yazınız. 0.3 MW =300 kV Örn= 5 Volt(V) ile 400 milivolt(mV) gerilim değerlerini toplayınız. 5+0.4=5.4 V 5000+400=5400 mV

Atom Yapısı Atom, elementlerin en küçük parçasıdır. Maddenin yapı taşıdır. Atom, ortada bir çekirdek ve çevresinde dolanan elektronlardan oluşur. Atomun çekirdeği proton ve nötronlardan oluşmuştur. Çekirdekteki nötronlar yüksüz, protonlar ise pozitif (+) yüklüdür. Çekirdek çevresinde dolanmakta olan elektronlar ise negatif (-) yüklüdür.

Nötr Cisim: + - + - + - + - + - + - + - - + - + - + - + - + - + - + Bir maddeyi oluşturan atomların toplam pozitif ve negatif yük sayıları birbirine eşit ise bu tür cisimlere nötr cisim denir. Temas sonucu bir cisimden başka bir cisme negatif yük geçişi olur. + - + - + - + - + - + - + - - + - + - + - + - + - + - + Bunun sonucu olarak ta cisimlerin normal yük dengeleri bozulur.

Yünlü Kumaşa Ebonit Çubuk Sürtülmesi Başlangıçta her ikisi de nötr cisim olan yünlü kumaştan ebonit çubuğa negatif yük geçişi olur. Böylelikle ebonit çubuktaki negatif yük miktarı pozitif yük miktarından fazla olacağından, çubuk negatif yükle yüklenir. Yün kumaşta ise sahip olduğu pozitif yük miktarı negatif yük miktarından fazla olacağından, kumaş pozitif yüklenmiş olur.

1)BAŞLANGIÇTA HER İKİSİDE NÖTR HALDE 2)BİRBİRLERİNE SÜRTÜLDÜĞÜNDE 3)YÜNLÜ KUMAŞ POZİTİF, PLASTİK BALON NEGATİF YÜKLENMİŞ OLUR

İpekli Kumaşa Cam Çubuk Sürtülmesi Bu kez ise ise cam çubuktan ipekli kumaşa negatif yük geçişi gerçekleşir. Böylelikle cam çubuk pozitif yüklenirken, ipekli kumaş negatif yükle yüklenir. Buraya kadar cisimlerin temas etmelerini sağlayarak onlarda yük dengesizliği meydana getirdik. Buna temas (dokunma) ile elektriklenme denir.

Aynı yükle yüklenmiş cisimler birbirini iter.

Metal iletkenlerde, atomik yapının en dış halkasındaki elektronlara, çekirdekten en uzak olmaları sebebiyle uygulanan çekim kuvveti daha azdır ve koparılmaları daha kolaydır. Koparılan elektronlar atomlar arasında dolaşmaya başlar. Elektronlar yer değiştirirken elektrik akımı meydana getirirler. Elektrik akımı yönü, elektron hareketinin tersi yöndedir.

Kuvvet Kanunu F=Newton Q1 ve Q2 elektrik yükleri r= iki yük arasındaki mesafe

Bir atom içerisinde elektronlar birbirini iterler, proton ve elektronlar birbirini çekerler. Çekirdek, birçok pozitif yüklerden oluştuğu için çekirdek ile yakın yörüngedeki elektronlar arasında çok kuvvetli çekme kuvveti bulunur. Çekirdek ve yörünge elektronları arasındaki mesafe artıkça bağ kuvveti azalır. Bundan dolayı dış yörüngedeki elektronu koparmak için harcanacak dış enerji, iç yörüngedeki elektronu koparmak için harcanacak enerjiden çok daha azdır.

Bakır atomunun son yörüngesinde sadece bir elektron olup bu elektronla çekirdek arasındaki ve dolayısıyla çekme kuvveti en zayıftır. Eğer 29. elektron kendi atomunu terk edecek seviyede bir enerjiyi bulunduğu dış ortamda kazanırsa, bu elektrona serbest elektron denir.

Kesit yüzeyin içinden düzgün hızla Bir saniye süresince 6.242x1018 Elektron akarsa, bu yük akışına veya Akıma 1 Amper denir.

Örn= bir iletken içinden her 75ms’de geçen yük 0,15C ise, iletkenden geçen akımın değerini hepaplayınız.

Direnç Bir malzemenin içinden geçen elektrik akımına karşı gösterdiği zorluğa direnç denir. Direnç, elektrik enerjisini ısı enerjisine çevirir. R sembolü ile gösterilir. Ölçü birimi OHM (Ω) dur.

R= Direnç ρ= Malzemenin cinsi A=Kesit l= Uzunluk

Örn=3000 cm uzunluğunda ve 0.2 cm çapında bir alüminyum telin çapını bulunuz.

Dirence Sıcaklığın Etkisi İletkenler, yarıiletkenler ve yalıtkanların üzerinde sıcaklığın büyük bir etkisi vardır. Sıcaklık arttıkça iletkenlerin direnci doğru orantılı olarak artar. Bu özelliğinden dolayı iletkenler pozitif sıcaklık katsayısına sahiptirler. Sıcaklık arttıkça yarıiletken ve yalıtkanların direnci ters orantılı olarak azalır. Bu sebepten bu malzemeler negatif sıcaklık katsayısına sahiptir.

Bakırın direnç-sıcaklık değişimi Kritik Sıcaklık Noktası = -234,5 C

Bakır için Diğer malzemeler için T= malzemelerin kritik sıcaklığı

Örn: 20 C sıcaklıktaki bir bakır telin direnci 60Ω ise 120 C sıcaklıktaki direncini hesaplayınız.

0 C sıcaklıktaki alüminyum telin direnci 40Ω ise -50 C’ deki direnci hesaplayınız.

OHM Kanunu Dirençler, Elektriksel devrelerde gerilim düşürücü ve akım düşürücü olarak görev yapan pasif devre elemanlarıdır. Bir noktadan geçen akımı veya bir noktadaki gerilimi istediğimiz seviyeye düşürmek için dirençleri kullanırız. Fazla olan enerji direnç tarafından ısı enerjisine çevrilerek harcanır. Bir devrede kullanılacak bir direncin değeri hesaplanırken OHM kanunu denilen genel bir kanundan faydalanırız. Buna göre bir direncin değeri o direnç üzerindeki gerilim düşümünün gene o direnç üzerinden geçen akıma bölünmesi ile bulunur.

Örn: Basit bir elektrik devresinde V=16V ve R=2Ω ise, devreden geçen akımı bulunuz.

Direnç üzerindeki gerilim düşümlerinin yönleri akımın giriş yönüne göre belirlenir.

Güç Güç: Belirli bir zamanda ne kadar iş yapıldığının bir göstergesidir. Enerji birimi joule olduğuna göre; Güç 1 Watt = 1 joule/saniye (J/s)

Akım ve gerilim terimleri ile GÜÇ

Örn: Bir ampule 220V gerilim uygulandığında kaynaktan 0,4545A akım çekmektedir. Ampulun harcadığı gücü bulunuz. 10Ω’luk dirençten 2A akım geçerse, dirençte harcanan gücü bulunuz.

Wattmetre Bir kaynaktan sağlanan veya bir alıcıda harcanan gücü ölçen alete wattmetre denir. Güç; akım ve gerilimin bir fonksiyonu olduğu için wattmetre iki büyüklüğüde ölçmek zorundadır.

Verim Enerji girişi = Enerji Çıkışı + Sistemdeki enerji kaydı veya depolanması

Bir sistemin verimi, çıkış gücünün giriş gücüne oranı olarak tanımlanır. η sembolü ile temsil edilir. Verim Yüzde olarak ifade edersek

Örn: 1 HP gücünde bir motorun verimi %68 ve motor akımı 5A ise, motora uygulanan gerilimi bulunuz. (1HP =746W)

Enerji Enerjinin kazanılması veya harcanması için bir zamanın geçmesi gerekir. Aksi halde , zaman sıfır iken, enerji ne kazanılır ne de harcanır. Kazanılan veya harcanan enerji W = P t watt saniye(Ws) veya joule(J) Enerji(Wh) = güç(W) x zaman(h) Enerji (kWh) = güç(kW) x zaman(h)

Örn: 75W gücünde bir lamba bir yıl boyunca her gün 5 saat çalışırsa, tüketeceği enerji kWh olarak hesaplayınız. Toplam çalışma süresi =365 x 5 =1825 saat Enerji(kWh) = güç(kW) x zaman(h) Enerji(kWh) = 0,075 x 1825 = 136,875 kWh

Örn: 1200W gücündeki bir ütünün 10kWh enerji harcaması için ütü kaç saat kullanılmalıdır. W = P t