10.sınıf fizik elektrik, dirençlerin bağlanması, seri ve paralel bağlı dirençlerin özellikleri ve kısa devre ders notları
Ampermetre
Elektrik akımını ölçen devre elemanıdır.
Ampermetre devreye seri bağlanmalıdır.
Ampermetrenin direnci ihmal edilecek kadar azdır, şekildeki gibi devreye paralel bağlandığında diğer paralel koldan akım geçmeyecektir ve kısa devre oluşacaktır.
Voltmetre
Devrede iki nokta arasında potansiyel farkı ölçer.
Voltmetre devreye paralel bağlanmalıdır.
Voltmetrenin iç direnci çok büyüktür ve üzerinden akım ihmal edilecek kadar az geçer. Seri bağlandığında üzerinden akım geçmediği için bağlandığı kolda açık anahtar gibi davranır.
Yukarıdaki gösterimde lamba üzerinden geçen elektrik akımını ölçen ampermetrenin ve lambanın uçları arasında potansiyel farkı ölçen voltmetrenin bağlanma şekillerine dikkat edelim.
Kısa devre
Elektrik devresinde direncin bulunduğu kola paralel dirençsiz bir kol bağlanırsa, tüm akım dirençsiz koldan geçer ve direnç üzerinden akım geçmez bu olaya kısa devre denir.
Yukarıdaki devre şemalarında görüldüğü gibi lambaya dirençsiz bir paralel kol bağlanması veya ampermetrenin bulunduğu bir kol bağlanması durumunda kısa devre oluşturur. Kısa devre olan bu iki lamba yanmaz. Voltmetre bağlı üçüncü lamba yanar.
Düğüm noktaları
Elektrik devresinde devre elemanlarının birleşme noktalarına düğüm noktası denir. Düğüm noktası, birden fazla devre elemanın uçlarının bağlandığı noktadır. Örneğin dirençlerin paralel bağlandığı noktalar düğüm noktalarıdır.
Dirençlerin bağlanma türleri
Bir elektrik devresinde dirençler iki türlü bağlanır. Seri bağlama ve paralel bağlama. Direncin bağlanış türüne göre direnç üzerinden geçen akım ve direnç uçları arasında potansiyel fark değişebilir. Aşağıda direncin bağlanma türüne göre eşdeğer direnç, akım şiddeti ve potansiyel fark durumları gösterilmiştir.
Eşdeğer direnç:
Bir elektrik devresinde iki veya daha fazla direncin yerine geçen tek bir dirence eşdeğer direnç denir.
Dirençlerin seri bağlanması
Dirençlerin uç uca gelecek şekilde yan yana veya ardışık bağlanmasına seri bağlama denir.
Seri bağlı devrede eşdeğerin direncin, akımın ve potansiyel fark bulunması;
Eşdeğer direnç
Reş K-L noktaları arasında eşdeğer direnç olmak üzere;
Eşdeğer direnç dirençlerin toplamına eşittir.
Akım
I toplam akım olmak üzere;
Akım şiddeti tüm dirençler üzerinde aynıdır.
Potansiyel fark
K-L noktaları arasında toplam potansiyel fark Vtop olmak üzere;
Toplam potansiyel fark seri bağlı her direncin uçları arasındaki potansiyel farkların toplamıdır.
Devrede seri bağlı direnç sayısı artarsa;
Devrenin eşdeğer direnci artar.
Dirençlerin uçları arasında potansiyel fark azalır ancak dirençler üzerinden geçen akım değişmez.
Dirençlerin paralel bağlanması
Dirençlerin her bir ucunun diğer direncin ucuyla aynı noktaya bağlamasına paralel bağlama denir.
Paralel bağlı devrede eşdeğerin direncin, akımın ve potansiyel fark bulunması;
Eşdeğer direnç
Akım
Ana koldan geçen akım I = Itop olmak üzere;
Ana koldaki akım miktarı, her bir paralel koldan geçen akımın toplamıdır.
Potansiyel fark
K-L noktaları arasında toplam potansiyel fark V olmak üzere
Potansiyel fark tüm paralel kollarda eşittir.
Devrede paralel bağlı direnç sayısı artarsa;
Devrenin eşdeğer direnci azalır.
Paralel kollarda potansiyel fark değişmez ancak kollardan geçen akım azalır.
Dirençlerle ilgili işlemlerde yukarıdaki eşdeğer direnç bulma yöntemleriyle, devrede bir direnç kalana kadar eşdeğer dirençler bulunur.
Örnek-1:
Yukarıdaki elektrik devresinin eşdeğer direncini hesaplayın.
Çözüm:
Örnek-2:
Yukarıdaki elektrik devresinin eşdeğer direncini hesaplayın.
Çözüm:
Örnek-3:
Yukarıdaki elektrik devresinin eşdeğer direncini hesaplayın.
Çözüm:
Bu devrede hem paralel hem de seri bağlama söz konusudur.
Eşdeğer direnç bulma işlemi paralel bağlı dirençlerden başlanır.
Paralel bağlı direnç tek direnç haline getirilir. Daha sonra seri dirençle toplanır.
Devrenin son hali aşağıdaki gibi olur.
