Atölye Çalışması 1 Dersi 2. Ünite Sorularla Öğrenelim

Direnç nedir?

Direnç; akımın geçmesini zorlaştıran yani akımı
kontrol etmemize imkan sağlayan bir devre elemanı olarak
ifade edilebilir.

Direncin görevleri nelerdir?

Direncin, akımı kontrol etmesinin yanında, bir
devreye veya bir devre elemanına uygulanacak voltaj
değerinin de belirlenip uygulanmasını sağlar. Direnç,
yapıldığı malzemeye ve geometrik yapısına bağlı olarak
sıfırdan, deyim yerindeyse, sonsuza kadar değerlerde elde
edilebilir.

Elektrik devresi üzerinde çalışırken dikkat edilmesi
gereken güvenlik önlemleri nelerdir?

Elektrik devresi üzerinde çalışırken dikkat
edilmesi gereken güvenlik önlemleri şöyle sıralanabilir:
• Toprakla yalıtımınızın olup olmadığını kontrol
ediniz. Ayaklarınızı statik elektrik birikimini
önleyen uygun bir ayakkabı ile koruyunuz.
• Elektrik çarpmaları ile ilgili ilk yardım bilgilerini
öğreniniz. İlk yardım uygulamak durumunda
kalırsanız, aceleci ve heyecanlı olmamaya
çalışınız. Aksi halde olası bir kazaya uğramış
arkadaşınızın yaşamını yitirmesine neden
olabilirsiniz.
• İlk yardım gereçlerinin kullanılabilir durumda
olduğundan emin olunuz.
• Gerekli ilk yardım merkezlerinin telefon
numaralarını kolayca ulaşabileceğiniz bir yere
not ediniz.
• Deney araç ve gereçlerinizin doğru çalıştığından
emin olunuz.
• Arızalı araç ve gereçleri laboratuvarda sorumlu
görevliye bildiriniz.
• Dış yalıtımı olmayan kabloları, çok kısa veya
kopmuş bağlantıları ve arızalı cihazları kesinlikle
kullanmayınız.
• Arızalı olduğunu düşündüğünüz cihazları
kesinlikle tamir etmeye çalışmayınız.
• Sisteme enerji vermeden önce yetkiliden izin
alınız ve çalışma arkadaşlarınızı uyarınız.
• Devrenin kurulma aşamalarında enerjinin
verilmesini önlemek için arkadaşlarınızı uyarınız.
• Ölçüm alırken ellerinizi devredeki bağlantılara
temas ettirmeyiniz.
• Ölçüm alırken arkadaşlarınızla konuşmayınız.
Dikkatli olunuz, dalgınlık yapmayınız.
• Mecbur olmadıkça enerji altında sürekli
çalışmayınız.
• Ölçümlerinize ara verdiğinizde güç kaynağınızı
mutlaka kapatınız.
• Cihazların fişlerini kordonlarından tutarak
çıkarmayınız. Fişlerinden tutarak çıkartınız.
• Bütün dikkatinizin yaptığınız iş üzerinde
olmasına özen gösteriniz.
• Aceleci ve telaşlı olmayınız. Sakin olunuz.
• Arkadaşlarınıza şaka yapmayınız. Şaka
yapılmasına izin vermeyiniz.

Yeryüzündeki malzemeler hangi özellikleri bakımından
farklılıklar gösterir?

Yeryüzünde malzemeler kokusuyla, tadıyla,
rengiyle, esnekliğiyle, yoğunluğuyla, katı-sıvı-gaz halleriyle
birbirlerinden farklılık gösterir. Malzemenin elektriksel
özellikleri de fiziksel özelliklerinden bir tanesidir.

Ohm yasasının nasıl uygulanıldığı kısaca nasıl
açıklanabilir?

Elektrik devrelerinde, devrenin iki ucu arasına
uygulanan voltaj farkından dolayı elektrik akımı oluşur.
Devrenin uçlarına uygulanan voltaj ile devreden geçen
akım arasında bir orantı vardır. Sabit bir devrenin uçlarına
uygulanan voltaj arttıkça devreden geçen akım artar.
Devrenin uçlarına uygulanan voltaj sabit ise devreden
geçen akım da sabittir. Dolayısı ile voltaj ile akım doğru
orantılıdır. Sonuç olarak, bir devrenin uçlarına uygulanan
voltajın o devreden geçen akım şiddetine oranı sabittir. Bu
sabite devrenin direnci denir. Akım, voltaj ve direnç
arasındaki ilişki olarak ifade edilir. Bu ifade Ohm yasası
olarak bilinir.

Omik malzemeler ve omik olmayan malzemeler kısaca
nasıl açıklanabilir?

Ohm yasası, çoğu metaller dahil olmak üzere bir
çok madde için, uygulanan voltajın akıma oranının sabit
olduğunu söyler. Bununla birlikte, Ohm yasası doğanın
temel bir kanunu değildir ve sadece belirli malzemeler için
geçerli olan deneysel bir bağıntıdır. Ohm yasasına uyan
yani V ile I arasında lineer (doğrusal) bir ilişki gösteren
malzemeler omik malzemeler olarak isimlendirilir. Ohm
yasasına uymayan maddeler omik olmayan malzemeler
olarak bilinir. Bir malzemenin omik özelliğe sahip olup
olmadığı deneysel olarak belirlenebilir.

Bir iletkenin direnci nelere bağlıdır?

Bir iletkenin direnci yapıldığı malzemeye ve
geometrik yapısına bağlı olarak sıfırdan sonsuza kadar değerlerde elde edilebilir. Aynı geometrik yapıya sahip
fakat farklı metallerden yapılmış iletken tellerin dirençleri
de farklı olur. Bir diğer deyişle, aynı uzunlukta ve aynı
kesit alanına sahip iki iletken tel farklı malzemelerden
yapılmış ise dirençleri de farklı olur.
Örneğin aynı uzunluğa ve kesit alanına sahip bakır ve
demir tellerini karşılaştıracak olursak, demir telin direnci
daha büyüktür. Dolayısıyla demir tel bakır tele göre
üzerinden geçen akıma daha fazla karşı koyacaktır. Diğer
bir ifadeyle demir tel elektriği daha az iletir, bakır tel
elektriği daha iyi iletir.

Telin uzunluğu direnci etkiler mi?

Bir iletkenin direnci iletkenin özdirencine,
uzunluğuna ve kesit alanına bağlıdır. Telin uzunluğu veya
kesit alanı değişirse telin direnci de değişecektir.
Uzunlukları farklı olan tellerin direnç değerleri farklı olur.
İletken telin uzunluğu arttıkça direnci de artar.

Telin kesiti direnci etkiler mi?

Uzunlukları ve yapıldıkları malzeme aynı
(özdirençleri eşit), kesit alanları farklı olan iki iletken teli
ele aldığımızı düşünelim. Aynı malzemeden yapılmış ve
aynı uzunluğa sahip iki iletken telin kesit alanları farklı ise
dirençleri de farklı olacaktır. Direnç, iletken telin kesit
alanı ile ters orantılıdır. Bir diğer ifadeyle, iletken telin
kesit alanı arttıkça direnci azalır.

Özdirenç nedir?

Malzemenin özdirenci önemli bir fiziksel
özelliktir. Özdirenç malzemenin geometrik yapısına bağlı
değildir, ancak sıcaklığa göre değişiklik gösterir. Bu
sebepledir ki malzemenin özdirencinden söz ederken
hangi sıcaklıkta belirlendiğini de söylememiz gerekir.

İletkenin direncinin kesit alanına bağlılığı nasıl
açıklanabilir?

Aynı malzemeden yapılmış ve aynı uzunluğa
sahip (özdirençleri eşit) iki iletken telin kesit alanları farklı
ise dirençleri de farklı olacaktır (S:36, Şekil 2.5). Direnç,
iletken telin kesit alanı ile ters orantılıdır. Bir diğer
ifadeyle, iletken telin kesit alanı arttıkça direnci azalır.

Elektrikli cihazlar yapılırken devre elemanları
arasındaki bağlantılar nasıl kullanılır?

Elektrikli cihazlar yapılırken elektrik
devrelerinde devre elemanları arasındaki bağlantılarda
iletken teller seçilir. Örneğin, elektrikli ısıtıcılarda devre
elemanı olarak kullanılan dirence olan bağlantı iletken
tellerle sağlanır. Isı enerjisi üretmek için ise direnç
kullanılır.
İhtiyaç duyulan enerji V²/R (VI veya I² R) bağıntısı ile
ilintili olduğu için hem akımın hem de direncin bilinmesi
önemlidir. V’nin sabit olduğunu kabul edersek, direnç
küçük olursa akım büyük olacak, dolayısıyla açığa çıkan
enerji de büyük olacaktır. Direnç yerine bir tel bağlanmış
olsa (kısa devre durumu) o kadar yüksek akım geçer ki tel
eriyebilir. Bu, tehlikeli bir durumdur. Bu sebeple devrelere
sigorta bağlanır. Direnç büyürse dirençten geçen akım
azalır ve daha az ısı enerjisi açığa çıkar.

Isı enerjisi üretmek için ısıtıcı elemanın malzemesi ne
olmalıdır?

Isı enerjisi üretmek için kullanılan elektrikli
araçlarda ısıtıcı eleman olan nikel-krom teller
kullanılırken, bu araçlara elektrik enerjisi taşıyan iletken
teller genellikle bakırdan (metal) yapılır.

Deneyde kullanılan araç ve gereçler nelerdir?

Deneyde kullanılan araç ve gereçler şöyle
sıralanabilir (S:39, Şekil 2.6):
• Güç kaynağı,
• Analog multimetre,
• Konstantan tel makara (15,6 ohm/m, 0,2 mm; 6,9
ohm/m, 0,3 mm; 0,98 ohm/m 0,4 mm)
• Devre tamamlayıcı modüller, (Düz, Dik açılı, Dik
açılı ve yuvalı, İki yuvalı ucu açık, Düz yuvalı,
Yuvalı eklem, Anahtarlı),
• Bağlantı fişi,
• Krokodil timsah uç,
• Cetvel (50 cm)
• Bağlantı kabloları (25, 50 cm Mavi, 25, 50 cm
Kırmızı).

Deney düzeneği kurulum aşamaları nelerdir?

Deney düzeneği kurulum aşamaları kısaca şöyle
sıralanabilir:
• Devre tamamlayıcı modüllerinin birleştirilerek
deney devre düzeneğinin kurulması (S:40, Şekil
2.9)
• Devreye ölçü aletlerinin bağlanması (Voltmetre
ve Ampermetre olarak ayarlanan multimetre)
(S:43, Şekil 2.12),
• Devreye güç kaynağının bağlanması (S:45, Şekil
2.14),
• Devreye konstantan telin bağlanması (S:43, Şekil
2.15).

Deneyde ölçüm yapmak için kullanılacak olan
multimetre nasıl açıklanabilir?

Voltaj ölçümleri voltmetre ve akım ölçümleri
ampermetre ile yapılır. Bunlar sadece voltaj ve sadece
akım ölçen cihazlar olabileceği gibi; voltaj, akım, direnç
gibi ölçümleri yapabilecek şekilde düzenlenmiş ölçüm
aletleri de olabilir. Böyle çoklu ölçüm yapabilen aletlere
multimetre adı verilir.
Elektrik ile yapılan ölçümlerde dijital ya da analog
multimetreler kullanılabilir. Her iki tip multimetrenin
kullanılma yöntemleri aynıdır. Aralarındaki fark, ölçüm
değerlerini okuduğumuz göstergeleridir. Analog
multimetreler, göstergeli ve ibreli ölçü aletleridir.
Yapılacak deneyde, öğretici olması açısından, ölçümleri
alırken analog multimetreler kullanılacaktır.

Ampermetre ve voltmetre devreye nasıl bağlanır?

Voltaj ölçümü yaparken voltmetrenin devreye
paralel ve akım ölçümlerinde ampermetrenin devreye seri
olarak bağlanması gerekir.

Multimetre, genel olarak voltmetre veya ampermetre
olarak nasıl ayarlanabilir?

Multimetreyi voltmetre veya ampermetre olarak
ayarlamak isteniyorsa, multimetrenin ortasında bulunan
büyük siyah kademe düğmesi ilgili ölçüm bölgesine
getirilir. Bu bölgede ölçme sınırını gösteren farklı
rakamlar bulunur. Bu rakamlar multimetrenin o değerde
maksimum ölçme sınırını gösterir. Ölçüm bölgesini
ayarlamak, multimetrenin istenilen ölçüm cihazı
(voltmetre, ampermetre) haline gelmesini sağlamaz.
Multimetrenin devre ile bağlantılarını sağlamak için,
cihazın üst kısmında fişlerin gireceği yuvalar vardır. Bu
yuvaların hangi amaca hizmet ettiği ise gösterge panelinin
üst kısmında ve her yuvanın hizasında belirtilmiştir.
Multimetreden alınacak çıkış uçları istenilen ölçüm için
uygun olmalıdır. Artık multimetre istenilen ölçümü
yapacak şekilde kullanabilir.

Multimetre, voltmetre olarak nasıl ayarlanabilir?

Multimetreyi dc voltaj ölçümleri için voltmetre
olarak ayarlamak istiyoruz. Bunun için multimetrenin
ortasında bulunan büyük, siyah kademe düğmesini düz
çizgiler ve V harfi ile gösterilen dc voltaj ölçüm bölgesine
getirelim. Bu bölgede ölçme sınırını gösteren farklı
rakamlar bulunur. Bu rakamlar multimetrenin o değerde
maksimum ölçme sınırını gösterir. Voltmetre
kademelerinde bazı rakamların yanında bulunan m harfi
milivolt (mV) ve μ (mikro diye okunur) işareti ise
mikrovolt (μV) anlamına gelir. İstediğimiz voltaj değerini
hassas olarak ölçebilmemiz için, bu bölgede gördüğünüz
dc voltaj ölçüm sınırlarından en uygun olanını seçmeliyiz.
Ölçme sınırı “dc 3 V” olarak seçilmiştir (S:41, Şekil 2.10).
Seçici düğme V bölgesinde olduğuna göre, siyah
göstergedeki maksimum değerler 3 V olacaktır. Yani ya 10
V’un olduğu yer ya da 30 V’un olduğu yer 3 V olur. Eğer
“0…10 V” ölçüm aralığına sahip göstergeden ölçüm
sonucumuzu okumak istiyorsak, bu aralıktaki bütün
ölçekleri basit bir orantı kurarak 0,3 katsayısı ile
çarpmamız gerekir. Eğer “0…30 V” ölçüm aralığını
kullanmak istiyorsak, 30 V’un olduğu yer 3 V olacağından
bu göstergedeki bütün aralıkları 10’a bölerek okumalıyız.
Ölçüm bölgesini ayarlamak ile henüz multimetreyi
voltmetre haline getirmedik. Multimetrenin devre ile
bağlantılarını sağlamak için, cihazın üst kısmında fişlerin
gireceği yuvalar vardır. Bu yuvaların hangi amaca hizmet
ettiği ise gösterge panelinin üst kısmında ve her yuvanın
hizasında belirtilmiştir. Multimetreden alacağımız çıkış
uçları voltaj ölçümü için uygun olmalıdır. Mavi ve kırmızı
bağlantı kabloları ile multimetrenin voltaj ölçümü için
kullanılan çıkışlar gösterilmiştir. Mavi kablo toprak işareti
ile gösterilen negatif ucu ve kırmızı kablo ise +V ile
gösterilen pozitif ucu temsil etmektedir.

Multimetrenin göstergeleri nelerdir?

Multimetrenin göstergelerine baktığımızda,
yukarıdan aşağıya doğru sırasıyla siyah, kırmızı ve siyah
renklerde üç gösterge mevcuttur. Her bir gösterge kendi
içerisinde farklı iki şekilde ölçeklendirilmiştir. Bu üç
göstergenin, multimetrenin hangi amaç için kullanılması
durumunda geçerli olacağı sağˆ yan tarafta belirtilmiştir.
Yukarıdan aşağıya doğru sırasıyla bunlar, “dc voltaj ve
akım”, “ac voltaj ve akım” ve “ohmmetre” ölçüm
göstergeleridir. “Düz çizgi” ve “V, A” ile gösterilen siyah
göstergeleri voltaj ölçümleri için kullanabileceğimizi
görebiliriz (S:41, Şekil 2.10).

Elektrik devresinde pozitif ve negatif uç genelde hangi
renklerle temsil edilir?

Bir elektrik devresinde pozitif (+) uç her zaman
kırmızı renk ile ve negatif (–) uç mavi veya bazen siyah
renk ile temsil edilir. Devrede kullanılan güç
kaynaklarında ve bağlantı kablolarında çoğunlukla kırmızı
ve mavi renkte olmasının sebebi budur. Siz de kolaylık
olması açısından kırmızı bağlantı kablolarını pozitif uç ve
mavi kabloları negatif uç olarak kullanmaya özen
gösteriniz.

Multimetre, ampermetre olarak nasıl ayarlanabilir?

Multimetreyi akım ölçümleri için ampermetre
olarak ayarlamak istiyoruz. Multimetrenin seçici
düğmesini dc akım ölçümü bölgesine getirelim. Bu bölge
düz çizgi ve A harfi ile gösterilmiştir. Ölçme sınırını
gösteren rakamlar, yukarıda ele aldığımız voltaj ölçümü
okuması ile aynı anlamı ifade eder. Ampermetre
kademelerinde bazı rakamların yanında bulunan m harfi
ise miliamper (mA) anlamına gelir. Ölçeceğimiz akım
değerine göre, hassas ölçüm yapabilmemiz için uygun
akım kademelerini seçmeliyiz.
Multimetreyi ampermetre haline getirmek için çıkış
uçlarından uygun bağlantıları yapmalıyız. Mavi ve kırmızı
bağlantı kabloları ile multimetrenin akım ölçümü için
kullanılan çıkış uçları gösterilmiştir. Mavi kablo voltmetrede olduğu gibi toprak işareti ile gösterilen negatif
ucu ve kırmızı kablo ise +A Ω ile gösterilen pozitif ucu
temsil etmektedir. Artık multimetreyi ampermetre olarak
kullanabiliriz.

Multimetreler devreye nasıl bağlanır?

Multimetreleri voltaj ve akım ölçümleri için
uygun hale getirdikten sonra devremize bağlayalım.
Ampermetre ve voltmetreyi devreye bağlarken pozitif ve
negatif uçları doğru olarak bağlamalıyız. Eğer uçları hatalı
bağlarsak multimetre ibreleri ilerleme yönünde değil aksi
yönde sapma gösterir.
Voltmetre iki uç arasındaki potansiyel farkı ölçtüğünden
açık uçları birleştirme görevi görmez. Fakat, ampermetre
iki ucu birleştirme görevi görür.

Deneyde kullanılacak olan güç kaynağı kısaca nasıl
açıklanabilir?

Bir üreteç ve bir dirençten oluşan basit bir
elektrik devresindeki üreteç, metal tellerdeki hareketli
serbest elektronlara enerji vererek onların bir yönde
akışını sağlar. Böylece devrede I ile gösterilen akım
gözlenir. Devredeki bağlantı metal tellerin, dirençleri az
da olsa, yük akışına direnç göstermediklerini kabul
ediyoruz ve bağlantı tellerinin direncini ihmal ediyoruz.
Bu durumda, yüklerin devredeki hareketleri süresince
enerjilerinde bir değişiklik olmaz. Devredeki bataryanın
potansiyel farkı (voltajı), direncin uçları arasındaki
potansiyel farka (voltaja) eşit olur. Bir başka ifadeyle,
batarya sağladığı elektriksel güç ile R direncini besler ve
el feneri veya cep telefonumuz gibi cihazların çalışmasını
sağlar.
Güç kaynağı hem dc hem de ac güç kaynağı olarak
kullanılabilir. Deneyinizde dc güç kaynağı
kullanılmaktadır. Devreye uygulanan voltaj değerini
ayarlamak için ayar düğmelerini kullanıyoruz. Akım
düğmesi yalnızca devreye voltaj uygulanmasını sağlamak
ve akımı sınırlamak için kullanılır. Bu düğme akım
kaynağı olarak kullanılabilir anlamı taşımaz. Deneyde
çıkış uçları olarak dc voltaj çıkışları kullanılmalıdır. Güç
kaynağının 0…12 V aralığında ayarlanabilir negatif ve
pozitif dc voltaj çıkışları kullanılır.

Deneyin amacı nedir?

Deneyde aynı malzemeden (konstantan: bakırnikel
alaşımı) yapılmış tellerin uzunluk ve kesit alanına
göre dirençleri arasındaki ilişkinin belirlenmesi
amaçlanmıştır.

Direnç nedir?

Omik malzemeler ne tür malzemelerdir?

Multimetre nedir?

Deney esnasında Ampermetrenin ölçüm bölgesi neden değiştirilmez?