Temel Elektrik Elektronik 1. Hafta. Ölçü Birimleri Teknik temelleri öğrenmenin ilk aşamasında ölçü birimlerini anlamak ve doğru kullanmak çok önemlidir.

... konulu sunumlar: "Temel Elektrik Elektronik 1. Hafta. Ölçü Birimleri Teknik temelleri öğrenmenin ilk aşamasında ölçü birimlerini anlamak ve doğru kullanmak çok önemlidir."— Sunum transkripti:

1 Temel Elektrik Elektronik 1. Hafta

2 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.

3 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.

4 Uluslararası Temel Birimler

5 Temel Elektrik Birimleri

6 Birim Katları

7 Örn: 2000 metre yolu 1 dakikada giden aracın hızı saatte kaç kilometredir? Mesafe (d)=2000m=2 Km Zaman(t)= 1 dakika = 1/60 Saat Hız(v)= ? Km/saat

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

9 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.

10 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. + - + - + - + - + - + - + - - + - + - + - + - + - + - +

11 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.

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

13 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.

14 Aynı yükle yüklenmiş cisimler birbirini iter.

15 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.

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

17 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.

18 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.

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

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

21 Elektrik Yükü Elementlerin en küçük parçası atom olarak isimlendirilir. Atomlar maddenin yapı taşıdır. Atomun çekirdeğini pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlar oluşturur. Çekirdeğin çevresinde yörüngelerde ise negatif yüklü elektronlar bulunmaktadır.

22 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.

23 İletken-Yalıtkan Element listesinde, en dış halkasında dörtten daha az sayıda elektron olanlar iletken, Dört elektron olanlar yarı-iletken, Dörtten fazla elektron olanlar ise yalıtkan olarak isimlendirilirler.

24 Elektrik yükünü bir yerden bir başka yere taşıyabilen maddelere iletken, Taşıyamayan maddelere ise yalıtkan denir. İletkenlikleri metallere göre daha az olmakla beraber, iletken ile yalıtkan arasında kalmış maddelere ise yarı- iletken denir.

25 Akım Akım, yüklerin hareketinden doğar. Birimi Amper (A)’dir. 1 A’lık akım için iletkenin sabit bir kesitinden saniyede 6.242x1018 elektron geçmek zorundadır. Zamana bağlı olarak fonksiyonlar yardımıyla şu şekilde tanımlanır:

26 Doğru Akım Doğru akım, elektrik yüklerinin yüksek potansiyelden alçak potansiyele doğru sabit olarak akmasıyla oluşur. DC (Direct Current) olarak isimlendirilirler. Akımın yönü ve şiddetinde zamana göre bir değişme söz konusu değildir.

27 Alternatif Akım Genliği (akımın büyüklüğü) ve yönü periyodik olarak değişen akımdır. AC (Alternative Current) olarak isimlendirilirler. En bilinen AC dalga biçimi sinüs dalgasıdır. Farklı uygulamalarda üçgen ve kare dalga gibi değişik dalga biçimleri de kullanılmaktadır.

28

29 Gerilim Gerilim, (elektrik potansiyel farkı) elektronların maruz kaldıkları elektrostatik alan kuvvetine karşı hareket ettiren kuvvettir. Bir elektrik alanı içerisinde yer alan iki nokta arasındaki potansiyel fark olarak da tarif edilir. Birimi Volt’tur. v=vΑ -vΒ

30 Direnç Bir iletkenin içinden geçen akıma karşı gösterdiği zorluğa direnç adı verilir. Birimi Ohm’dur. Ω ile ifade edilir.

31 Direnci Etkileyen Faktörler Bir iletkenin direnci; iletkenin boyu, kesiti ve iletkenin yapıldığı malzemenin özdirencine bağlıdır. Direncin; boy, kesit ve özdirençle arasındaki bağıntıyı veren formül şu şekildedir: 1. İletkenin uzunluğu ile doğru orantılıdır. 2. İletkenin kesitiyle ters orantılıdır. 3. İletkenin yapıldığı malzemeye bağlıdır.

32 Örn: 100 m uzunluğunda, 50 mm2 kesitinde bir iletkenin özdirenci 0.015 ohm.mm2/m ise direncini hesaplayınız.

33 Direncin Sıcaklıkla Değişimi Saf metallerin direnç-sıcaklık ilişkileri için aşağıda verilen matematiksel ifade kullanılabilir: R, T sıcaklığındaki direnç değerini; R0, Τ0 sıcaklığındaki direnç değerini, T, R direncinin hesaplandığı sıcaklığı, Τ0, başlangıç referans sıcaklığını α, direncin sıcaklık değişim katsayısını göstermektedir.

34 Örn: Saf bir metalin 0 °C’deki direnç değeri 500 ohm olarak ölçülmüştür. Bu metale ait sıcaklık değişim katsayısı α=0.004 ise, bu metalin 50 °C’deki direnç değeri nedir?

35 Direnç Renk Kodları Direnç değerinin okunmasında verilen direnç renklerinden yararlanılır.

36 Verilmeyen dördüncü renk olan D ise toleransa karşılık gelmektedir. Tolerans değeri altın rengi için ± % 5, gümüş rengi ise ± % 10 ve renk yok ise ± % 20

37 Burada verilmeyen beş renkle gösterilmiş dirençler için ise, ilk üç renk katsayısı yanyana getirildikten sonra, 4. renk çarpan olacak şekilde hesaplama yapılır. Bu durumda, beşinci renk toleransı göstermektedir.

38 Örn: Dört renkle gösterilmiş bir direncin üzerindeki renkler sırasıyla sarı, mor, siyah ve altın rengi ise direnç değerini hesaplayınız.

39 Örn: Beş renkle gösterilmiş bir direncin üzerindeki renkler sırasıyla kırmızı, turuncu, mor, siyah ve gümüş rengi ise direnç değerini hesaplayınız.

40 İletkenlik Bir iletkenin içinden geçen akıma karşı gösterdiği kolaylığa iletkenlik denir. Elektriksel direncin tam tersi olarak düşünülebilir. Akımın iletilebilirliğini derecelendirir. Birimi mho (M) veya Siemens (S)’dir. Metaller yüksek iletkenliğe sahipken, yalıtkanlarınki sıfıra yakındır.

41 OHM Kanunu

42

43

44 Örn: Şekildeki basit elektrik devresinde V=16V ve R=2Ω ise, devreden geçen akımı bulunuz.

45 Güç Akım ve gerilimin çarpımından ibarettir. Birimi Watt’dır. Direnç gibi pasif elamanlar devrede güç harcayan veya tüketen elemanlardır. Gerilim veya akım kaynağı gibi aktif elemanlar ise devreye güç veren veya sağlayan elemanlardır. Her gerilim ve akım kaynağının mutlaka devreye güç veren bir aktif eleman olduğu sonucu çıkarılmamalıdır. Örneğin birbirlerine ters bağlanmış iki kaynaktan değeri büyük olan devreye enerji verirken, değeri küçük olan diğer kaynak ise pasif eleman gibi devrede güç harcar.

46 Güç İfadeleri

47 Pasif bir elemanın uçlarında oluşan gerilim ve üzerinden geçen akımın yön tanımlaması yapılmıştır. Pasif elemanlarda hesaplanan gücün, harcanan güç olduğuna dikkat edilmelidir.

48 Aktif bir elemanın uçlarında oluşan gerilim ve üzerinden geçen akımın yön tanımlaması yapılmıştır. Aktif elemanlarda hesaplanan gücün, sağlanan güç olduğuna dikkat edilmelidir.

49 Örn: Bir ampule 220V gerilim uygulandığında kaynaktan 0.4545A akım çekmektedir..ampulün harcadığı gücü bulunuz. P = V * I = 220 * 0,4545 = 100 W

50

51

52 Wattmetre Wattmetre, elektrik devresindeki gücü direkt olarak ölçmemizi sağlayan ölçü aletine denir. Bir elektrik devresindeki gücü ölçebilmek için o devreden geçen akımın ve gerilimin değerlerinin bilinmesi gerekmektedir. Dolayısıyla wattmetre bağlı bulunduğu devrenin hem akım değerini hem de gerilim değerini ölçer ve bu iki değeri çarparak devrenin gücünü verir.

53 Verim Çıkan enerjinin giren enerjiye oranına verim denilmektedir. Enerji Girişi = Enerji Çıkışı + Sistemdeki enerji kaybı veya depolanması

54

55 Örn: Çıkış gücü 180W olan bir sistemin verimi %80 ise sisteme uygulanan giriş gücünün değeri kaçtır?

56 Enerji Enerjinin kazanılması veya harcanması için bir zamanın geçmesi gerekir. Elektrikte enerji zamanla harcanan güç miktarıdır. W= P * t (Joule) ( Ws) Elektrik enerjisi saatleri ölçme işlemini kWh cinsinden gerçekleştirmektedir.

57 Örn: 75W gücündeki bir lamba bir yıl boyunca her gün 5 saat çalışırsa, tüketeceği enerji kWh olarak hesaplayınız. Toplam çalışma süresi = 365 * 5 = 1825 saat Enerji = 75 * 1825 = 136875 Wh =136,875 kWh

58