Elektrik Devreleri

Bu derste aşağıdaki konuları öğreneceğiz:

• Seri ve paralel bağlı ampullerden oluşan bir devre şeması çizmeyi,
• Ampullerin seri ve paralel bağlandığı durumlardaki parlaklıklarını,
• Elektrik akımını,
• Elektrik enerjisinin devrelere akım yoluyla aktarıldığını,
• Bir devre elemanının uçları arasındaki gerilim ile üzerinden geçen akım arasındaki ilişkiyi,
• Özgün bir aydınlatma aracı tasarlamayı öğreneceğiz.

Anahtar Kavramlar

• Seri bağlama
• Paralel bağlama
• Elektrik akımı
• Gerilim

Ampuller iki farklı şekilde bağlanabilir: seri ve paralel bağlantı. Bu bağlantı türlerinin şematik gösterimleri ve özellikleri aşağıda açıklanmıştır:

Seri Bağlama

Seri bağlama, ampullerin uç uca bağlandığı bir bağlantı şeklidir. Seri bağlı devrelerde, ampullerin hepsi üzerinden eşit miktarda elektrik akımı geçtiği için, ampuller aynı parlaklıkta yanarlar. Seri ampullerden biri devreden çıkartılırsa veya arızalanırsa, diğer ampuller de sönme eğilimindedirler. Bir devreye seri olarak bağlanan ampuller arttıkça, ampullerin parlaklığı azalır.

Paralel Bağlantı

Ampullerin bir ucu aynı noktada birleştirilerek diğer uçlarının farklı noktalara bağlandığı bir devre tipi olan paralel bağlantı, elektrik akımının tüm ampullere eşit bir şekilde dağıldığı bir yapı oluşturur. Paralel bağlı devrelerde, aynı tipteki ampuller aynı parlaklıkta yanarlar. Eğer paralel bağlı ampullerden biri devreden çıkartılırsa veya arızalanırsa, diğerleri aynı parlaklıkta yanmaya devam eder, çünkü elektrik akımı kesintiye uğramaz.

Elektrik Akımı

Elektrik akımını günlük yaşamımızda aydınlanma, ısınma gibi temel ihtiyaçlarımızı karşılamak için sürekli olarak kullanırız. Elektrik akımından yararlanmak için, elektrik enerjisi üretebilen bir güç kaynağına ve elektrik akımının kesintisiz olarak dolaşabileceği kapalı bir devreye ihtiyaç vardır. Elektrik akımını kullanırken dikkat etmemiz gereken bazı önemli noktalar bulunmaktadır.

Bir devrede, devre elemanlarının sorunsuz bir şekilde çalışabilmesi için devrenin kapalı olması gerekir. Devre kopuk bir halde ya da anahtar açık pozisyonda ise, devre kapalı olmayacağı için devre elemanları çalışmaz. Devredeki anahtar kapalı konumda olduğunda ise devre çalışır ve ampul ışık verir. Ayrıca, bir elektrik akımının oluşabilmesi için enerji kaynağına ihtiyaç vardır, bu kaynaklar genellikle piller gibi cihazlardır.

Elektrik akımının oluşmasına sebep olan anahtar devre elemanıdır. Pil, sahip olduğu enerji ile iletkende bulunan elektronlara enerji verir. Elektronlar bu enerjiyi kazandıktan sonra titreşim hareketlerini artırırlar. Titreşen elektronlar, bu enerjiyi diğer elektronlara ileterek enerji aktarımını sağlarlar. Bu elektronların titreşim hareketleriyle oluşturduğu ve birbirlerine iletebildiği enerjiye elektrik akımı adı verilir. Elektronlar, bu enerjiyi aktarırken pilin bir ucundan diğer ucuna doğru bir akış yapmazlar; bunun yerine, aldıkları enerjiyi titreşerek aktarırlar.

Ohm Yasası

Elektrik devresinde, gerilim ile akım şiddeti arasında belirli bir ilişki bulunmaktadır. Bir devrede, seri bağlı pil sayısı arttıkça devre elemanlarının gerilimi de artar ve bu durumda devre elemanlarının üzerinden daha fazla akım geçer.

Bir elektrik devresinde oluşan gerilimin, devre elemanları üzerinden geçen akım şiddetine oranı her zaman sabittir ve bu oran, devre elemanının elektriksel direnci olarak adlandırılır. Devredeki gerilim ile akım şiddeti arasındaki bu ilişkiyi bulan bilim insanı George Simon Ohm’dur (Corç Simon Om). Bu nedenle bu ilişki, Ohm Yasası olarak bilinir. Gerilim ile akım şiddeti oranında birim olarak volt/amper kullanılır ve direnç birimi ohm olarak ifade edilir (Ω sembolü ile gösterilir).

Bir devredeki gerilim ile akım şiddeti arasında doğru orantı bulunmaktadır.

Elektriksel direnç, bir devredeki ampullerin seri ve paralel bağlandığı durumlarda parlaklık farklılığına yol açan önemli bir faktördür. Bu konuyu daha iyi anlamak için aşağıdaki durumları inceleyelim.