💡 10. Sınıf Fizik: Ampermetre, Voltmetre, Gerilim, Direnç Çözümlü Örnekler
10. Sınıf Fizik: Ampermetre, Voltmetre, Gerilim, Direnç Çözümlü Örnekler
\[ V = I \cdot R \] Verilen değerleri formülde yerine koyalım:
- Gerilim (\(V\)) = \(60 \, V\)
- Direnç (\(R\)) = \(20 \, \Omega\)
- Adım 1: Eşdeğer Direnci Bulma (\(R_{eş}\))
- Adım 2: Devreden Geçen Toplam Akımı Bulma (\(I\))
- Adım 3: \(10 \, \Omega\)'luk Direncin Uçları Arasındaki Gerilimi Bulma (\(V_{10\Omega}\))
Seri bağlı dirençler için eşdeğer direnç formülü:
\[ R_{eş} = R_1 + R_2 + R_3 \]Verilen direnç değerlerini yerine koyalım:
\[ R_{eş} = 5 \, \Omega + 10 \, \Omega + 15 \, \Omega \] \[ R_{eş} = 30 \, \Omega \]Devrenin toplam akımını bulmak için yine Ohm Kanunu'nu kullanacağız: \(V = I \cdot R_{eş}\). Üretecin gerilimi \(V = 90 \, V\).
\[ I = \frac{V}{R_{eş}} \] \[ I = \frac{90 \, V}{30 \, \Omega} \] \[ I = 3 \, A \]👉 Seri devrelerde akım her yerden aynı geçer, yani tüm dirençlerden \(3 \, A\) akım geçecektir.
Bir direncin uçları arasındaki gerilimi bulmak için yine Ohm Kanunu'nu kullanırız, ancak bu sefer sadece o direncin değerini ve üzerinden geçen akımı kullanırız: \(V_{10\Omega} = I \cdot R_{10\Omega}\).
\[ V_{10\Omega} = 3 \, A \cdot 10 \, \Omega \] \[ V_{10\Omega} = 30 \, V \]- Adım 1: Eşdeğer Direnci Bulma (\(R_{eş}\))
- Adım 2: Her Bir Dirençten Geçen Akımı Bulma (\(I_1\), \(I_2\))
Paralel bağlı iki direnç için eşdeğer direnç formülü:
\[ \frac{1}{R_{eş}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \]Değerleri yerine koyalım:
\[ \frac{1}{R_{eş}} = \frac{1}{12 \, \Omega} + \frac{1}{6 \, \Omega} \]Paydaları eşitleyelim (ortak payda 12):
\[ \frac{1}{R_{eş}} = \frac{1}{12} + \frac{2}{12} \] \[ \frac{1}{R_{eş}} = \frac{3}{12} \] \[ \frac{1}{R_{eş}} = \frac{1}{4} \]Ters çevirerek \(R_{eş}\)'i buluruz:
\[ R_{eş} = 4 \, \Omega \]👉 İki direnç için kısa yol formülü de kullanılabilir: \(R_{eş} = \frac{R_1 \cdot R_2}{R_1 + R_2} = \frac{12 \cdot 6}{12 + 6} = \frac{72}{18} = 4 \, \Omega\).
Paralel bağlı devrelerde her kolun uçları arasındaki gerilim, üretecin gerilimine eşittir. Yani, hem \(R_1\) hem de \(R_2\) direncinin uçları arasındaki gerilim \(24 \, V\)'tur.
\(R_1\) direnci için akım (\(I_1\)):
\[ I_1 = \frac{V}{R_1} \] \[ I_1 = \frac{24 \, V}{12 \, \Omega} \] \[ I_1 = 2 \, A \]\(R_2\) direnci için akım (\(I_2\)):
\[ I_2 = \frac{V}{R_2} \] \[ I_2 = \frac{24 \, V}{6 \, \Omega} \] \[ I_2 = 4 \, A \]- Ampermetre:
- Neyi Ölçer? Elektrik akım şiddetini ölçer. Birimi Amper (\(A\))'dir.
- Nasıl Bağlanır? Ölçmek istediği elemana (örneğin ampule) seri bağlanır. Yani, devrenin o kolunu kesip ampermetreyi araya takarız. Böylece tüm akım ampermetrenin içinden geçer.
- İdeal Özelliği: İç direnci çok küçüktür (idealde sıfır kabul edilir) ki akımın geçişini engellemesin.
- Voltmetre:
- Neyi Ölçer? İki nokta arasındaki potansiyel farkını (gerilimi) ölçer. Birimi Volt (\(V\))'tur.
- Nasıl Bağlanır? Ölçmek istediği elemanın (örneğin ampulün) uçlarına paralel bağlanır. Yani, ampulün iki ucuna birer kablo ile bağlanır.
- İdeal Özelliği: İç direnci çok büyüktür (idealde sonsuz kabul edilir) ki üzerinden akım geçirmesin ve ana devrenin akımını etkilemesin.
- Ampulün Direncinin Azalması:
- Pilden Çekilen Akımın Değişimi:
- El Fenerinin Parlaklığının Değişimi:
Ayşe, ampulün direncini azaltacak bir ampul taktığında, devrenin toplam direnci azalmış olur. Direnç, elektrik akımına karşı gösterilen zorluktur.
El fenerindeki pil, sabit bir gerilim kaynağıdır (\(V\)). Ohm Kanunu'na göre \(I = \frac{V}{R}\) formülü geçerlidir. Gerilim (\(V\)) sabit kalırken, direnç (\(R\)) azaldığında, akım (\(I\)) artar. Çünkü akım ve direnç ters orantılıdır.
Ampulün parlaklığı, üzerinden geçen elektrik akımının şiddetiyle doğru orantılıdır. Akım ne kadar fazla olursa, ampul o kadar parlak yanar. Pilden çekilen akım arttığı için, ampulden geçen akım da artacaktır. Bu durumda el fenerinin parlaklığı artar.
Dikey eksen (y ekseni) gerilimi (\(V\)), yatay eksen (x ekseni) ise akımı (\(I\)) göstermektedir. Orijinden başlayıp sağ üst köşeye doğru yükselen üç farklı doğru çizilmiştir. Bu doğrular, yatay eksenle (akım ekseniyle) farklı açılar yapmaktadır. K doğrusu akım eksenine en yakın (en küçük açı), L doğrusu ortada, M doğrusu ise akım eksenine en uzak (en büyük açı) olacak şekildedir. Buna göre, K, L ve M iletkenlerinin dirençlerini (\(R_K\), \(R_L\), \(R_M\)) büyükten küçüğe doğru sıralayınız.
- V-I Grafiğinin Eğimi ve Direnç İlişkisi:
- Eğimleri Karşılaştırma:
- M doğrusu, akım ekseniyle en büyük açıyı yapmaktadır. Bu, M'nin eğiminin en büyük olduğu anlamına gelir.
- L doğrusu, ortanca bir açıya sahiptir.
- K doğrusu, akım eksenine en yakın, yani en küçük açıyı yapmaktadır. Bu da K'nin eğiminin en küçük olduğu anlamına gelir.
Ohm Kanunu'na göre \(V = I \cdot R\)'dir. Bu formülden direnci \(R = \frac{V}{I}\) olarak yazabiliriz. Bir V-I grafiğinde, dikey eksen V'yi, yatay eksen I'yı temsil ettiğinde, grafiğin eğimi (\(m\)) bize direnci verir:
\[ m = \frac{\Delta V}{\Delta I} = R \]Yani, V-I grafiğinde eğimi büyük olan iletkenin direnci de büyüktür.
Verilen grafik betimlemesine göre:
Eğim = Direnç olduğu için, eğimi en büyük olan M'nin direnci en büyük, eğimi en küçük olan K'nin direnci en küçüktür.
- Bağlantı Şekli:
- Neden Paralel Bağlanır?
- Sabit Gerilim: Paralel bağlı devrelerde, her bir kolun (yani her bir aletin) uçları arasındaki gerilim aynıdır ve şebeke gerilimine (Türkiye'de genellikle \(220 \, V\)) eşittir. Böylece her alet, doğru gerilimde çalışır. Eğer seri bağlı olsaydı, gerilim aletler arasında paylaşılacak ve hiçbir alet tam verimle çalışamayacaktı.
- Bağımsız Çalışma: Paralel bağlantıda, bir aletin arızalanması veya kapatılması diğer aletlerin çalışmasını etkilemez. Örneğin, buzdolabını fişten çektiğinizde televizyonunuz çalışmaya devam eder. Seri bağlı olsaydı, bir alet kapandığında tüm devre kesileceği için diğer aletler de çalışmazdı.
- Farklı Akım İhtiyaçları: Her elektrikli aletin farklı bir güç ve dolayısıyla farklı bir akım ihtiyacı vardır. Paralel bağlantı, her aletin ihtiyacı olan akımı ayrı ayrı çekmesine olanak tanır.
- Günlük Hayattaki Avantajları:
- Elektrikli aletlerimizi istediğimiz zaman açıp kapatabiliriz, diğer aletler bundan etkilenmez.
- Her alet, üretildiği gerilimde (örneğin \(220 \, V\)) çalıştığı için tam performans gösterir.
- Arızalanan bir alet, tüm evin elektriğini kesmez, sadece o aleti etkiler.
Evlerimizdeki elektrikli aletler birbirine paralel olarak bağlanır. Prizler de birbirine paralel bağlıdır.
Paralel bağlantının temel avantajları şunlardır:
- Ampul Parlaklığı ve Akım İlişkisi:
- Birinci Ampul (Düşük Direnç):
- İkinci Ampul (Yüksek Direnç):
- Gözlemlenen Farklılık:
Bir ampulün parlaklığı, üzerinden geçen elektrik akımının şiddetiyle doğru orantılıdır. Akım ne kadar fazla olursa, ampul o kadar parlak yanar.
Çocuk, pile düşük dirence sahip birinci ampulü bağladığında, Ohm Kanunu'na göre (\(I = \frac{V}{R}\)) gerilim (\(V\)) sabitken direnç (\(R\)) düşük olduğu için devreden büyük bir akım (\(I\)) geçer. Bu büyük akım nedeniyle, birinci ampul çok parlak yanar.
Çocuk, pile yüksek dirence sahip ikinci ampulü bağladığında, yine Ohm Kanunu'na göre gerilim (\(V\)) sabitken direnç (\(R\)) yüksek olduğu için devreden küçük bir akım (\(I\)) geçer. Bu küçük akım nedeniyle, ikinci ampul daha az parlak (loş) yanar.
Çocuk, düşük dirençli ampulün daha parlak yandığını, yüksek dirençli ampulün ise daha loş yandığını gözlemleyecektir.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/10-sinif-fizik-ampermetre-voltmetre-gerilim-direnc/sorular