DC DEVRE TEORİSİ GİRİŞ

DC devre teorisi nedir ? DC devre teorisi nasıl çalışmaktadır ? Akım , gerilim ve direnç nedir ? Akım , direnç ve gerilim arasındaki bağlantı nedir ? Elektron , proton , nötronlar nedir ve elektrik devreleri ile ilgileri nedir ? Bu ve benzeri sorulara yanıt aradığımız DC Devre Teorisi Giriş adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

DC DEVRE TEORİSİ

Tüm malzemeler atomlardan yapılmıştır ve tüm atomlar protonlardan, nötronlardan ve elektronlardan oluşur.Protonlar, pozitif bir elektrik yüküne sahiptir.Nötronların hiçbir elektrik yükü yoktur (Nötr) ve elektronların negatif bir elektrik yükü vardır.

Atomlar, atom çekirdeği ve dış kabuğundaki elektronlar arasında var olan güçlü çekim kuvvetleri ile birbirine bağlanır.

Bu protonlar, nötronlar ve elektronlar atom içinde bir arada olduklarında mutlu ve kararlıdırlar.Fakat onları birbirimizden ayırırsak, potansiyel fark denilen bir çekim potansiyeli kullanmaya başlamaktadırlar.

Şimdi kapalı bir devre yaratırsak, bu serbest elektronlar harekete geçmeye başlar ve bir elektron akışı yaratarak çekicilikleri nedeniyle protonlara geri döner.Bu elektron akışına elektrik akımı denir.

Elektronlar devre boyunca serbestçe akmazlar çünkü hareket ettikleri malzeme elektron akışında bir kısıtlama yaratır.Bu kısıtlamaya direnç denir.

Daha sonra, tüm temel elektriksel veya elektronik devreler, üç ayrı fakat birbiri ile çok fazla ilgili elektriksel büyüklükten oluşur:

Gerilim, (v), Akım, (i) ve Direnç, (Ω).

Elektrik gerilimi

Voltaj (V), bir elektrik yükü şeklinde depolanan bir elektrik kaynağının potansiyel enerjisidir.Gerilim elektronları bir iletken boyunca iten kuvvet olarak düşünülebilir ve gerilim ne kadar büyük olursa, elektronları verilen bir devre boyunca “itme” kabiliyeti o kadar artar.

Enerji çalışma yeteneğine sahip olduğundan, bu potansiyel enerji ,elektronları bir devre etrafındaki bir elektrik akımı biçiminde bir noktadan veya düğümden diğerine hareket ettirmek için gereken iş olarak tanımlanabilir.

Daha sonra, bir devredeki herhangi iki nokta, bağlantı veya birleşim (düğüm adı verilen) arasındaki voltaj farkı, genellikle Gerilim Düşümü olarak adlandırılan Potansiyel Fark olarak bilinir.

İki nokta arasındaki potansiyel fark, devre sembolü V veya Küçük harf “v“ olan Volt cinsinden ölçülür, ancak Enerji, E küçük harf “e” bazen üretilen bir emf (elektromotor kuvveti) belirtmek için kullanılır. Daha sonra voltaj arttıkça, basınç (veya itme kuvveti) artar ve çalışma kapasitesi artar.

Sabit bir voltaj kaynağı DC voltajı olarak adlandırılır ve zamana göre periyodik olarak değişen bir voltaj ise bir AC voltajı olarak adlandırılır.Voltaj volt olarak ölçülür, bir volt bir amperlik bir elektrik akımını bir ohm’luk bir dirençle zorlamak için gereken elektrik basıncı olarak tanımlanır.

Voltajlar genellikle, mikrovoltlar (μV = 10^-6 V), millivoltlar (mV = 10^-3 V) veya kilovolt (kV = 10^3 V) gibi voltajın alt katlarını göstermek için kullanılan ön ekli Volt cinsinden ifade edilir.

Gerilim pozitif veya negatif olabilir.

Piller veya güç kaynakları çoğunlukla elektronik devrelerde ve sistemlerde 5v, 12v, 24v gibi sabit bir DC (doğru akım) gerilim kaynağı üretmek için kullanılır.AC (alternatif akım) ise, ev içi ve endüstriyel güç ve aydınlatma ile güç iletimi için voltaj kaynakları mevcuttur.İngiltere’deki ana voltaj kaynağı şu anda 230 volt’tur. ve 110 volt alternatif akım ise ABD’de kullanılmaktadır.

Genel elektronik devreler, 1.5V ve 24V dc arasında düşük voltajlı DC akü beslemelerinde çalışır. Genellikle, kutup yönünü belirten pozitif + ve negatif –  işareti olan bir akü sembolü olarak verilen sabit voltaj kaynağı için devre sembolleridir.

Alternatif bir voltaj kaynağının devre sembolü, içinde sinüs dalgası bulunan bir dairedir.

Gerilim Sembolleri

Su tankı ile gerilim beslemesi arasında basit bir ilişki yapılabilir.Çıkış üzerindeki su tankı ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla enerji serbest kaldıkça suyun basıncı o kadar yüksek olur, voltaj arttıkça daha fazla elektron serbest kaldıkça potansiyel enerji de artar.

Gerilim her zaman bir devrede herhangi iki nokta arasındaki fark olarak ölçülür ve bu iki nokta arasındaki gerilim genellikle “Gerilim düşümü” olarak adlandırılır.

Gerilim akımsız bir devre boyunca var olabileceğine dikkat edin, ancak akım, gerilimsiz olamaz ve DC veya AC’nin açık veya yarı açık devre koşulunu sevip sevmediği ancak herhangi bir kısa devre koşulundan kaçındığını ve onu tahrip edebileceğinden herhangi bir kısa devre koşulunun zararlı olduğunu not etmeliyiz.

Elektrik akımı

Elektrik Akımı, (I) elektrik yükünün hareketi veya akışıdır ve Amper, yoğunluk için ‘i’ sembolü olarak ölçülür.

Gerilim kaynağı tarafından “itilen” bir devrenin etrafındaki elektronların (bir atomun negatif parçacıkları) sürekli ve tekdüze akışıdır (sürüklenme olarak adlandırılır).Gerçekte, elektronlar negatif (-ve) terminalden beslemenin pozitif (+ve) terminaline akar ve devrenin kolay anlaşılmasını sağlamak için geleneksel akım akışının pozitiften negatif terminale aktığını varsayar.

Genel olarak devre şemalarında, akımın gerçek yönünü belirtmek için genellikle akım, akımın akışını gösteren sembolle, I veya küçük harf i ile ilişkili bir ok vardır.Bununla birlikte, bu ok genellikle geleneksel akım akışının yönünü gösterir ve mutlaka gerçek akışın yönünü gerektirmez.

Akım Akışı

Yaygın olarak bu, bir devrenin etrafındaki pozitif yükün, negatifine pozitif olan akışıdır.Resimdeki diyagram, akünün pozitif terminalinden, devrenin içinden geçen ve akünün negatif terminaline geri dönen kapalı bir devre etrafındaki pozitif yükün (deliklerin) hareketini gösterir.

Pozitiften negatife olan bu akım akışı genellikle yaygın akım akışı olarak bilinir.

Daha sonra Konvansiyonel Akım Akışı, elektrik akımının pozitif ile negatif arasındaki akışını verir ve bu, elektronların gerçek akışına ters yönde olan akıştır.

Elektron Akışı

Devre etrafındaki elektronların akışı, konvansiyonel akım akışının negatif ile pozitif olan yönünün tersidir.Bir elektrik devresinde akan gerçek akım, akünün negatif kutbundan (katot) akan ve . bataryanın artı kutbuna (anot) geri dönen elektronlardan oluşur

Bunun nedeni, bir elektronun yükünün tanım olarak negatif olması ve bu nedenle pozitif terminale çekilmesidir.Bu elektron akışına Elektron Akım Akışı denir.Bu nedenle, elektronlar gerçekte negatif terminalden artıya doğru bir devre etrafında akarlar.

Hem geleneksel akım hem de elektron akışı birçok ders kitabı tarafından kullanılır.Aslında, yön tutarlı bir şekilde kullanıldığı sürece akımın devre etrafında nasıl aktığı fark etmez.

Akım akış yönü, akımın devre içinde ne yaptığını etkilemez.Genel olarak konvansiyonel akım akışını anlamak çok daha kolaydır – eksiden pozitife.

Elektronik devrelerde, bir akım kaynağı belirli bir miktarda akım sağlayan, örneğin yönünü gösteren bir ok bulunan bir daire olan bir daire olarak verilen sabit bir akım kaynağı için devre sembolüyle birlikte, 1A, 5A 10 amper, vb. sağlayan bir devre elemanıdır.

Akım Amper cinsinden ölçülür ve bir amp veya amper, bir saniye içinde devredeki belirli bir noktadan geçen elektron veya şarj sayısı (Coulombs’ta Q), (Saniye cinsinden t) olarak tanımlanır.

Elektrik akımı genellikle mikro amper (μA = 10-6A) veya miliamper (mA = 10-3A) için kullanılan ön ekli Amper cinsinden ifade edilir.Elektrik akımının, devrenin etrafındaki akış yönüne bağlı olarak değerde pozitif veya değerde negatif olabileceğini unutmayın.

Tek bir yönde akan Akıma Doğrudan Akım veya DC denir ve devre boyunca ileri geri giden Akım Alternatif Akım veya AC olarak bilinir AC veya DC akımın yalnızca bir voltaj kaynağı bağlandığında bir devreden akıp akmadığı “akışı”, hem devrenin direnci hem de onu zorlayan gerilim kaynağı ile sınırlı olması.

Ayrıca, alternatif akımlar (ve voltajlar) periyodik olduklarından ve zamana göre “etkili” veya “RMS” olarak değiştiklerinden, Irms olarak verilen (Kök Ortalama Karesi) değeri, bir DC akım Boşluğuna eşdeğer ortalama güç kaybını üretir.

Akım kaynakları, kısa veya kapalı devre koşullarını sevdikleri için voltaj kaynaklarının zıttıdır, ancak hiçbir akım akmayacağından açık devre koşullarını sevmezler.

Su ilişkisi tankını kullanarak, akım boru boyunca aynı olan borudaki su akışının eşdeğeridir.Su akışı ne kadar hızlı olursa akım o kadar büyük olur.

Direnç

Direnç, (R) bir malzemenin, akımın akışına veya daha spesifik olarak bir devre içindeki elektrik yükünün akışına dayanma veya önleme kapasitesidir.Bunu mükemmel şekilde yapan devre elemanına “Direnç” denir.

Direnç, Ohm, Yunan sembolü (Ω, Omega) ile Kilo-ohm (kΩ = 10^3Ω) ve Mega-ohm (MΩ = 10^6Ω) anlamına gelen önekleri ile ölçülen bir devre elemanıdır.Direnç sadece pozitif değerdedir ve negatif olamaz.

Direnç Sembolleri

Bir rezistörün sahip olduğu direnç miktarı, akımın içinden geçen voltajla ilişkisine göre belirlenir; bu, devre elemanının “iyi iletken” – düşük direnç veya “kötü iletken” – yüksek direnç olup olmadığını belirler.

Düşük direnç, örneğin 1Ω veya daha az olması, devrenin bakır, alüminyum veya karbon gibi malzemelerden yapılmış iyi bir iletken olduğu anlamına gelirken, yüksek direnç, 1MΩ devre veya daha fazla ise, devrenin cam, porselen gibi yalıtım malzemelerinden yapılmış kötü bir iletken olduğu anlamına gelir.

Öte yandan, silikon veya germanyum gibi bir “yarı iletken”, direnci iyi bir iletken ile iyi bir yalıtkan arasında yarı yolda olan bir malzemedir.Bu nedenle “yarı iletken” adı verilmiştir.Yarı iletkenler, Diyot ve Transistör vb. yapımında kullanılır.

Direnç doğada doğrusal olabilir veya doğrusal olmayabilir, ancak hiçbir zaman negatif olamaz. Doğrusal direnç, Ohm Yasasına göredir; çünkü direnç üzerindeki voltaj, akımla doğru orantılıdır. Doğrusal olmayan direnç, Ohm’un Yasasına uymaz, ancak üzerinde akımın gücüyle orantılı bir voltaj düşüşü vardır.

Direnç saftır ve AC empedansının DC direncine eşit olması ve dolayısıyla negatif olamaması nedeniyle frekanstan etkilenmez. Direncin her zaman pozitif olduğunu ve asla olumsuz olmadığını unutmayın.

Bir direnç pasif devre elemanı olarak sınıflandırılır ve bu nedenle güç sağlayamaz veya enerji depolayamaz.Bunun yerine dirençler ısı ve ışık olarak görünen gücü emerler.

Dirençteki güç, voltaj kutuplarından ve akım yönünden bağımsız olarak her zaman pozitifdir.

Çok düşük direnç değerleri için, örneğin mili-ohm, (mΩ), direnç (R)’den ziyade, direnç karşılığını (1/R) kullanmak bazen daha kolaydır.

Direnç karşıtlığına İletkenlik, sembol (G) olarak verilir ve bir iletkenin veya cihazın elektrik iletme yeteneğini gösterir.

Başka bir deyişle, akımın aktığı kolaylık olarak ifade edebiliriz.

Yüksek iletkenlik değerleri bakır gibi iyi bir iletken, düşük iletkenlik değerleri ise ahşap gibi kötü bir iletken anlamına gelir.İletkenlik için verilen standart ölçü birimi Siemen sembolüdür (S).

İletkenlik için kullanılan birim, ters bir Ohm işareti ℧ ile sembolize edilen mho’dur (ohm, geriye doğru hecelenmiştir).

Güç, iletkenlik kullanılarak şu şekilde de ifade edilebilir: p = i^2 /G = v^2xG.

Gerilim, (v) ve Akım arasındaki ilişki, (i) sabit bir Direnç devresinde, (R), gösterilen direnç değerine eşit eğim ile düz bir çizgi i-v ilişkisi üretecektir.

Gerilim, Akım ve Direnç Özeti

Umarım, şimdiye kadar elektriksel Gerilim, Akım ve Direnç’in birbirleriyle nasıl yakından ilgili olduğu konusunda bir fikriniz oluşmuştur.

Gerilim, Akım ve Direnç arasındaki ilişki, Ohm yasasının temelini oluşturur.Sabit dirençli doğrusal bir devrede, voltajı arttırırsak, akım artar ve benzer şekilde voltajı azaltırsak, akım düşer.

Bu, voltaj yüksekse akımın yüksek olduğu ve voltaj düşükse akımın düşük olduğu anlamına gelir.

Aynı şekilde, direnci arttırırsak, belirli bir voltaj için akım düşer ve direnci azaltırsak akım artar.Bunun anlamı eğer direnç yüksek ise akım düşük ve direnç düşük ise yüksek akım demektir.

Daha sonra bir devre etrafındaki akım akışının voltajla doğru orantılı (∝) olduğunu, (V ↑ I ↑’ye neden olur), ancak (R ↑ I ↓) olarak dirençle ters orantılı (1 / ∝) olduğunu görebiliriz.

Üç ünitenin temel bir özeti aşağıda verilmiştir.

Gerilim veya potansiyel farkı, bir devredeki iki nokta arasındaki potansiyel enerjinin ölçüsüdür ve genellikle “voltaj düşüşü” olarak adlandırılır.

Bir voltaj kaynağı kapalı bir devre devresine bağlandığında, voltaj devrenin etrafında akan bir akım üretecektir.

DC gerilim kaynaklarında + ve (pozitif) ve −ve (negatif) sembolleri, gerilim kaynağının kutupsallığını belirtmek için kullanılır.

Voltaj, Volt cinsinden ölçülür ve voltaj için V sembolüne veya elektrik enerjisi için E sembolüne sahiptir.

Akım akışı, bir devre boyunca elektron akışı ve delik akışı birleşimidir.

Akım, devre etrafındaki sürekli ve homojen bir yük akışıdır ve Amper veya Amp olarak ölçülür ve I sembolüne sahiptir.

Akım Doğrudan Voltajla Orantılıdır (I ∝ V)

Alternatif bir akımın etkin (rms) değeri, bir direnç elemanından akan bir doğrudan akıma eşdeğer ortalama güç kaybına eşittir.

Direnç, bir devrenin etrafında akan akıma olan karşıtlıktır.

Düşük direnç değerleri bir iletkeni ve yüksek direnç değerleri bir yalıtkanı ifade eder.

Akım Dirençle Ters Orantılıdır (I 1 / ∝ R)

Direnç Ohm cinsinden ölçülür ve Yunan sembolü Ω veya R harfi bulunur.

DC DEVRE TEORİSİ SONUÇ :

Bugün DC Devre Teorisi nedir adlı yazımızla karşınızdaydık.DC Devre temellerine giriş yazısı olan bu yazımızda umarım birtakım bilgiler edinebilmişsinizdir.

İyi Çalışmalar