Microsoft Word - Elektrik Devreleri++ _revize

T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI

MEGEP (MESLEKİ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ)

METAL TEKNOLOJİSİ

ELEKTRİK DEVRELERİ

ANKARA,2006

Milli Eğitim Bakanlığı tarafından geliştirilen modüller; •

Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığının 02.06.2006 tarih ve 269 sayılı Kararı ile onaylanan, Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında kademeli olarak yaygınlaştırılan 42 alan ve 192 dala ait çerçeve öğretim programlarında amaçlanan mesleki yeterlikleri kazandırmaya yönelik geliştirilmiş öğretim materyalleridir (Ders Notlarıdır).

•

Modüller, bireylere mesleki yeterlik kazandırmak ve bireysel öğrenmeye rehberlik etmek amacıyla öğrenme materyali olarak hazırlanmış, denenmek ve geliştirilmek üzere Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında uygulanmaya başlanmıştır.

•

Modüller teknolojik gelişmelere paralel olarak, amaçlanan yeterliği kazandırmak koşulu ile eğitim öğretim sırasında geliştirilebilir ve yapılması önerilen değişiklikler Bakanlıkta ilgili birime bildirilir.

•

Örgün ve yaygın eğitim kurumları, işletmeler ve kendi kendine mesleki yeterlik kazanmak isteyen bireyler modüllere internet üzerinden ulaşabilirler.

•

Basılmış modüller, eğitim kurumlarında öğrencilere ücretsiz olarak dağıtılır.

•

Modüller hiçbir şekilde ticari amaçla kullanılamaz ve ücret karşılığında satılamaz.

İÇİNDEKİLER İÇİNDEKİLER İÇİNDEKİLER..........................................................................................................................i AÇIKLAMALAR ...................................................................................................................iii GİRİŞ ....................................................................................................................................... 1 ÖĞRENME FAALİYETİ–1 .................................................................................................... 3 1.ELEKTRİK AKIMI VE DEVRESİ ...................................................................................... 3 1.1. Elektriğin Tanımı .......................................................................................................... 3 1.2. Elektrik Devresi ve Çeşitleri ......................................................................................... 6 1.2.1. Tanımı.................................................................................................................... 6 1.3. Elektrik Devresinin Bileşenleri ..................................................................................... 7 1.3.1. Üreteç..................................................................................................................... 7 1.3.2. Sigorta.................................................................................................................... 8 1.3.3. Anahtar veya Buton ............................................................................................... 8 1.3.4. Alıcı (Almaç) ......................................................................................................... 9 1.3.5. İletken .................................................................................................................... 9 1.4. Devre Çeşitleri .............................................................................................................. 9 1.4.1. Açık Devre............................................................................................................. 9 1.4.2. Kapalı Devre........................................................................................................ 10 1.4.3. Kısa Devre ........................................................................................................... 10 UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 12 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 14 PERFORMANS DEĞERLENDİRME .............................................................................. 16 ÖGRENME FAALİYETİ - 2 ................................................................................................. 17 2.TEMEL ELEKTRİK BİRİMLERİ VE ÖLÇÜMÜ ............................................................. 17 2.1.Elektrikte Kullanılan Birimler ..................................................................................... 17 2.1.1 Akım ..................................................................................................................... 17 2.1.2.Akımın Birimi ........................................................................................................... 19 2.2. Gerilim ........................................................................................................................ 19 2.2.1. Gerilimin Birimi .................................................................................................. 22 2.3. Direnç.......................................................................................................................... 22 2.4. İş ve Güç ..................................................................................................................... 25 2.4.1. İş .......................................................................................................................... 25 2.4.2. Güç....................................................................................................................... 25 2.5. İş ve Güç Birimleri ve Birbirine Dönüştürülmesi ....................................................... 26 2.5.1. İş Birimleri ve Birbirine Dönüştürülmesi ............................................................ 26 2.6. Elektrik Devresi Akım Gerilim ve Direnç Birimlerinin Ölçülmesi ............................ 28 2.6.1.Akımın Ölçülmesi:................................................................................................ 28 2.6.2. Gerilimin Ölçülmesi ............................................................................................ 31 2.6.3. Direncin Ölçülmesi.............................................................................................. 34 2.6.4.Gücün Ölçülmesi .................................................................................................. 37 2.7.Alternatif Akım, Doğru Akımın Tanımı Ve Değerleri ................................................ 42 2.7.1. Alternatif Akımın Tanımı .................................................................................... 42 3.1.4. Alternans.............................................................................................................. 43 2.7.2. Alternatif Akımın Değerleri ................................................................................ 43 2.7.3. Doğru Akımın Tanımı ......................................................................................... 44

i

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 47 PERFORMANS DEĞERLENDİRME .............................................................................. 49 MODÜL DEĞERLENDİRME .............................................................................................. 50 CEVAP ANAHTARLARI ..................................................................................................... 52 KAYNAKÇA ......................................................................................................................... 53

ii

AÇIKLAMALAR AÇIKLAMALAR KOD ALAN DAL/MESLEK MODÜLÜN ADI MODÜLÜN TANIMI SÜRE ÖN KOŞUL YETERLİK

522EE0038 Metal Teknolojisi Tüm meslekler/dallar için ortak Elektrik Devreleri İstenilen ölçüye ve tekniğe uygun elektrik devresinin nasıl kurulacağının ve nasıl ölçüm yapılacağı ile ilgili temel bilgi ve becerilerin kazandırıldığı öğrenme materyalidir.

40/24 İstenilen ölçüye ve tekniğe uygun elektrik devresini kurabilmek ve gerekli ölçümleri yapabilmek.

Genel Amaç Gerekli ortam sağlandığında istenilen ölçüye ve tekniğe uygun elektrik devresi yapabileceksiniz ve ölçebileceksiniz.

MODÜLÜN AMACI

Amaçlar ¾ Tekniğe uygun basit bir elektrik devresi yapabileceksiniz. ¾ Tekniğe uygun akım, gerilim ve güç ölçebileceksiniz.

EĞİTİM ÖĞRETİM ORTAMLARI VE DONANIMLARI

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME

Ortam: Metal atölyesi, elektrik atölyesi, sınıf, işletme, kütüphane, bilgi teknolojileri vb.

Donanım: Elektrik araç ve gereçleri, tepegöz, projeksiyon, bilgisayar ve donanımları vb.

Her faaliyet sonrasında o faaliyetle ilgili değerlendirme soruları ile kendi kendinizi değerlendireceksiniz. Öğretmen modül sonunda size ölçme aracı (uygulama, soru-cevap)uygulayarak modül uygulamaları ile kazandığınız bilgi ve becerileri ölçerek değerlendirecektir.

iii

iv

GİRİŞ GİRİŞ Sevgili Öğrenci, Elektriksiz bir hayat düşünülmemektedir. Elektriğin günlük yaşamımızda bir çok kullanım alanı bulunmaktadır.

Gerek günlük hayatta gerekse metal teknolojisi alanında mesleğinizi uygularken elektrik enerjisi ile sürekli iç içe olacaksınız. Bu nedenle elektrikle ilgili temel bilgilerle donanmış bir eleman, diğer meslektaşlarından bir adım önde olacaktır.

Unutmayalım ki, mesleğimizde zirveye çıkabilmek, teknolojik gelişmeleri yakından takip ederek kavrayabilmek ve hatta teknolojik icatlar yaparak ülkemizi dünya liderliğine götürebilmek için mesleki temelimizin çok sağlam olması gerekmektedir.

Elektrik devreleri modülü içindeki öğrenme faaliyetleri, basit bir elektrik devresinin nasıl kurulduğunu ve elektriksel birimler olan akım, gerilim, direnç ve gücün nasıl ölçüldüğünü göstermektedir.

Bu modüldeki amaca uygun olarak, yeterlik kazanan sizler basit bir elektrik devresi kurabilecek ve devre üzerinde gerekli ölçümleri yapabileceksiniz. Kendinize ve toplumunuza faydalı saygın bir insan olmanız temennisi ile başarılar diliyorum.

1

2

ÖĞRENME FAALİYETİ–1 AMAÇ

ÖĞRENME FAALİYETİ–1

Elektrik devre elemanlarını tanıyarak, tekniğe uygun basit bir elektrik devresi yapabileceksiniz.

ARAŞTIRMA ¾ Elektrik devresi ve bileşenleri, kısa devre ve kısa devrenin tehlikeleri konusunda araştırma yapınız. ¾ Açık devre ile kısa devre özelliklerini araştırarak farklılıkları ve benzerliklerini araştırınız.

Araştırma konularını evde, okulda, üniversitede, ilgili işletmelerde teknoloji ve bilgi üretim merkezlerinde, internette vb. araştırınız. Topladığınız bilgileri rapor haline getiriniz.

Hazırladığınız raporu sınıf ortamında sununuz.

1.ELEKTRİK AKIMI VE DEVRESİ 1.1. Elektriğin Tanımı Elektrik, ısı ve ışık gibi diğer enerji biçimlerine kolayca dönüşebilen ve onlardan kolayca elde edilebilen bir enerji türüdür. Enerjiyse cisimlerin hareket etmesini ya da değişmesini sağlayan şeydir.

Resim 1.1: Elektrik

3

Resim 1.2 : Elektrik enerjisi

Enerjinin diğer biçimleri arasında ısı, ışık enerjisi, mekanik, nükleer, kimyasal ve kinetik enerji (hareket eden cisimlerin enerjisi) sayılabilir.

Bugün elektrik çağında yaşamaktayız. Kullandığımız enerjinin büyük bir bölümü elektrik enerjisidir. Evlerde ve işyerlerinde elektrik enerjisini ışık enerjisine çevirerek aydınlatma amacıyla kullanmaktayız. Yine elektrik enerjisini ısı enerjisine kolayca çevirebilen, elektrik ocakları ve sobaları kullanılmasının basitliği ve temizliği nedeniyle vazgeçilemez duruma gelmişlerdir.

Resim 1.3

Günlük hayatımızda sıralayabiliriz:

kullandığımız

elektrik

4

enerjisinin

üstünlüklerini

şöyle

¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

1. Elle tutulmayan, gözle görülmeyen ancak yapılan iş ile ortaya çıkan bir enerji türüdür.

2. Elektriğin rengi, kokusu, boyutları, ağırlığı yoktur.

3. Dünyada en yaygın olarak kullanılan enerji türüdür.

4. Tüm enerji çeşitlerinden elde edilir.

5. Nükleer enerji dışında diğer enerji çeşitlerine dönüşebilir. Evimizdeki ısıtıcılarda elektrik enerjisi ısı enerjisine, lambalarımız da ışık enerjisine dönüşmektedir.

6. İletilmesi kolaydır. Elektrik santralarında üretilen elektrik enerjisi iletkenlerin yardımıyla tüketiciye en ucuz şekilde ulaştırılır.(Bakınız Şekil:1) 7. Sonradan kullanılmak üzere depolanabilir. Örneğin akü, pil çeşitleri ile depoladığımız enerjiyi istediğimiz yere götürüp kullanabilmekteyiz.

8. Artık madde bırakmadığından çevre kirliliği oluşturmaz.

Resim 1.4

Kullandığımız elektriğe akımlı elektrik adı verilir. Bu elektriğin çoğu elektrik santrallerinde üretilir; bir kısmı da pillerden veya bataryalardan elde edilir. Akımlı elektrik var olan tek elektrik türü değildir. Çevrenizde, hatta vücudunuzda bile, kendiliğinden oluşan elektrik örneklerini görebilirsiniz. Yıldırım da bir çeşit elektriktir, kazağınızı çıkarırken duyduğunuz çıtırtılar da. Bu tür elektriğe statik elektrik adı verilir.

Resim 1.5: Yıldırım

5

Statik elektrik ilk kez 2000 yıldan fazla bir zaman önce Eski Yunan’da gözlendi.

Kehribardan (ağaçların özsuyunun fosilleşmesinden oluşan altın renginde bir madde) yapılma broşlar takanlar, kehribar kumaşa sürtündükçe bir ürperti hissettiklerini fark ettiler.

Kuru bir havada kehribar kumaştan uzaklaştırılırken çıtırtı çıktığı bile oluyordu.

Resim 1.6: Kehribar

Elektrikle ilgili pek çok terim Yunanca kehribar demek olan elektron sözcüğünden gelir. Kehribar kuru bir giysiye sürtülürse hafif nesneleri, örneğin yaprakları ve tüyleri çeker.

Statik elektriğin örneklerini çevrenizde her yerde bulabilirsiniz. Soğuk, kuru bir günde egzersiz yaparken kollarınızın ve bacaklarınızın hareketi, giysilerin sürtünmesine yol açarak durağan elektrik üretebilir. Hatta hızlı tempoyla koştuktan ya da yürüdükten sonra metal bir cisme dokunduğunuzda hafifçe çarpılabilirsiniz. Ancak yağmurlu ya da nemli havalarda bu gerçekleşmez, çünkü havadaki nem durağan elektriğin boşalmasına neden olur.

Resim 1.7: Statik elektrik

Yün, naylon, kürk ve saç gibi maddeler bir arada olduklarında diğerlerine oranla daha kolay statik elektrik üretirler. Kuru bir gecede kazağınızı başınızdan çıkarırken çıtırtılar duyabilir, eğer ışıklar kapalı ise kıvılcım bile görebilirsiniz.

1.2. Elektrik Devresi ve Çeşitleri 1.2.1. Tanımı Devre, elektrik akımının izlediği yoldur. Bu yol güç kaynağından (üreteçten) başlayıp yine güç kaynağında biter. Özetlersek üreteçten çıkan akımın alıcı üzerinden geçerek tekrar üretece ulaşması için izlediği yola elektrik devresi denir.

6

Resim 1.8: Basit bir elektrik devresi

İster pilli bir kasetçaların düğmesine basın, isterseniz prizden elektrik alan bir bilgisayarı çalıştırın, elektriği her kullanışınızda yaptığınız; bir devreyi tamamlamaktır.

Şekil 1.1: Basit bir elektrik devresi

1.3. Elektrik Devresinin Bileşenleri 1.3.1. Üreteç Elektrik devresinde bulunan alıcıların çalışabilmesi için gerekli olan elektrik enerjisini üreten elemanlardır. Örneğin; doğru akım kaynakları (pil, akümülatör, dinamo) ve alternatif akım kaynakları (alternatör)gibi…

7

Resim 1.9: Pil ve akümülatör

1.3.2. Sigorta Devreyi normal çalışma akımının üzerindeki daha büyük akımlara karşı koruyan bir arıza oluştuğunda akım geçişini durduran elektriksel güvenlik cihazlarıdır. Elektriği iyi ileten ama erime noktası düşük bir telden yapılırlar. Çok fazla akım geçmesi telin eriyecek kadar ısınmasına neden olur ve devre kesilir. Buna sigortanın “atması” denir. Arıza giderilmeden sigorta değiştirilmemelidir.

Resim 1.10: Otomatik sigortalar

1.3.3. Anahtar veya Buton İstenildiği zaman elektrik akımının geçişini sağlayan, istenildiği zaman akımın geçişini durduran devre elemanıdır. Devreyi açıp kapatmaya yarar.

Buton ile anahtar arasındaki fark ise; butona basıldığında konum değiştiren elektrik akımının geçişine izin veren, bırakıldığında tekrar eski konumuna dönen devre elemanıdır.

Anahtar ise tekrar konum değiştirmez yani ilk konumunu muhafaza eder.

Resim 1.11: Anahtarlar

8

1.3.4. Alıcı (Almaç) Aldığı elektrik enerjisini başka bir enerjiye dönüştüren devre elemanına alıcı, yük veya almaç denir. Örneğin elektrik enerjisini lamba ışık enerjisine; ütü, fırın, elektrik sobası ısı enerjisine; zil ses enerjisine, elektrik motoru mekanik enerjiye çeviren birer alıcıdır.

Resim 1.12: Lamba, elektrik motoru, zil

1.3.5. İletken Elektrik devre elemanlarının birbirine bağlantıları metal tellerle yapılır. Bu tellere uygulamada iletken denir. İletkenler elektrik akımına karşı çok az zorluk gösteren bakır, alüminyum gibi metallerden genellikle daire kesitli olarak yapılırlar.

Resim 1.13

1.4. Devre Çeşitleri Elektrik devreleri; açık devre, kapalı devre ve kısa devre olmak üzere üç gruba ayrılır.

1.4.1. Açık Devre Devrenin oluşturulmasında alıcı ve üreteç birbirine birbirine bir iletken ile birleştirilir.

Devredeki anahtar kapatıldığında, alıcıdan önce veya sonra iletkenin kopması ile akım devresini tamamlayamaz. Bu durumda alıcı çalışmayacaktır. Çünkü devredeki iletkenin kopması, devredeki anahtarın açılması gibi bir etki bırakmıştır.

9

Şekil 1.2: Açık Devre

Açık devrenin oluşması için gerekli koşullar: ¾ Anahtarın açık olması. ¾ Sigortanın devreyi açmış olması ¾ İletkenlerde kopukluk olması ¾ Alıcının arızalı olması ¾ Ek yerlerinde veya elemanların bağlantısında temassızlık olması

1.4.2. Kapalı Devre Bir elektrik devresinde anahtar kapalı, iletkenler sağlam ve üreteçteki enerji alıcıya ulaşıyorsa bu tür devreye kapalı devre denir. Bu durumda alıcı çalışır.

Şekil 1.3: Kapalı Devre

1.4.3. Kısa Devre Anahtar kapalı olmasına rağmen herhangi bir nedenle elektrik akımı alıcıya, alıcıya gitmeden devresini daha kısa yoldan veya direnci yok denecek kadar az olan yoldan tamamlıyorsa, bu şekildeki devrelere kısa devre denir.

Genellikle istenilmeyen bir devre çeşidi olup, yapacağı hasardan devre elemanlarını korumak için, devrenin mutlaka bir sigorta ile korunması gereklidir.

10

Şekil 1.4: Kısa Devre

Resim 1.14

11

UYGULAMAFAALİYETİ FAALİYETİ UYGULAMA İşlem Basamakları ¾ Elektrik

devre

Öneriler

elemanlarını ¾ Çalışma ortamını hazırlayınız. ¾ İş önlüğünüzü giyerek çalışma masanızı

hazırlayınız

düzenleyiniz. ¾ İş güvenliği tedbirlerini alınız. ¾ Temiz ve düzenli olunuz. ¾ Uygulama

için

gerekli

malzemeleri

(iletken, kablo, duy, anahtar, lamba, sigorta, pil ya da güç kaynağı, tornavida, pense) depodan ya da öğretmeninizden temin ediniz. ¾ Açık devre şemasını çiziniz.

Şekil 1.2’ ye bakınız.

Resim 1.15: Uygulamalı açık devre

¾ Titiz olunuz.

¾ Devre

elemanlarının

bağlantılarını ¾ Bağlantıları kontrol ediniz.

yapınız. ¾ Devreye enerji veriniz.

¾ Yaptığınız bağlantıları tekrar kontrol ediniz. ¾ Dikkatli olunuz. ¾ Devreye enerji vermek için güç kaynağı veya pil kullanınız. ¾ Devre açıkken lambanın ışık vermediğini göreceksiniz.

12

¾ Hazırladığınız devre üzerinde sadece anahtarı

kapalı

konuma

getirerek

lambanın ışık verdiğini gözlemleyiniz. ¾ Eğer lamba ışık vermiyorsa bağlantılarını kontrol ediniz. ¾ Bir

sonraki

uygulama

için

üreteci

kapatınız.

Resim 1.16: Uygulamalı kapalı devre

¾ Şekil 1.3’ e bakınız.

¾ Kapalı devre uygulamasını yapınız. ¾ Kısa devre şemasını çiziniz. ¾ Lambadan öce bir iletkenle iki ucu birleştiriniz. ¾ Dikkatli olunuz! ¾ Güç kaynağını açtığınız anda sigortanın devreyi açtığını ve lambanın yanmadığını göreceksiniz.

Resim 1.17: Uygulamalı kısa devre

¾ Kısa devre uygulamasını yapınız.

¾ Şekil 1.4’e bakınız.

¾ Uygulama bittikten sonra malzemeleri ¾ Yaptığınız uygulamanın sonuçlarını rapor yerine kaldırınız.

ederek sınıf ortamında tartışınız. ¾ Zarar gören malzemeler varsa bunları teslim ederken bildiriniz.

13

ÖLÇMEVE VEDEĞERLENDİRME DEĞERLENDİRME ÖLÇME A. Aşağıdaki boşlukları doldurunuz.

1.

Elektrik, bir ………….. türüdür.

2.

Elektrik devrelerinde kullanılan güvenlik elemanı …………..dır.

3.

Temel elektrik devre elemanları üreteç, anahtar, sigorta, iletken ve ………….dır.

4.

………… bir elektrik devresini açmaya ve kapamaya yarar.

5.

Elektrik enerjisini üreten devre elemanına ………… denir.

B.Aşağıdaki soruları cevaplandırınız.

6.

Bir elektrik devresinde elemanları birbirine bağlayan metal tellere ne denir?

A) Sigorta B) Üreteç C) Anahtar D) İletken

7.

Bir elektrik devresinde anahtar kapalı, iletkenler sağlam ve üreteçteki enerji alıcıya ulaşıyorsa bu tür devreye ne denir?

A) Açık devre B) Kapalı devre C) Kısa devre D) Hiçbiri

8.

Devre akımının alıcıya ulaşmadan kısa yoldan devresini tamamladığı devre çeşidi hangisidir?

A) Kısa devre B) Kapalı devre C) Açık devre D) Hiçbiri

9.

Elektrik devresine kumanda eden devre elemanı aşağıdakilerden hangisidir?

A)Üreteç B) Anahtar C) Sigorta D) Alıcı

10.

Ampül, ütü, elektrik sobası ne çeşit bir devre elemanıdır?

A) Anahtar B) İletken C) Alıcı D) Üreteç

14

B.

Aşağıda verilenleri doğru (D), ya da yanlış (Y) şekilde işaretleyiniz.

11.

Yıldırım bir statik elektriktir? (

12.

Devredeki anahtar kapatıldığında, alıcıdan önce veya sonra iletkenin kopması ile

)

akımın devresini tamamlayamayıp alıcının çalışmadığı devre açık devredir. (

)

13.

Elektrik enerjisi iletilmesi kolay olmayan bir enerji türüdür. (

)

14.

Elektrik devresinde herhangi bir arıza yoksa anahtar kapatıldığında devre çalışır. (

)

15.

İletkenlerde kopukluk olması açık devre oluşması için gerekli bir koşul değildir. (

)

DEĞERLENDİRME Sorulara verdiğiniz cevaplar ile cevap anahtarınızı karşılaştırınız, cevaplarınız doğru ise uygulamalı teste geçiniz. Yanlış cevap verdiyseniz öğrenme faaliyetinin ilgili bölümüne dönerek konuyu tekrar ediniz.

15

PERFORMANS DEĞERLENDİRME PERFORMANS DEĞERLENDİRME Değerlendirme Konuları

Evet

Hayır

Hayırsa neden?

Elektrik devre elemanlarını seçebildin mi?

Elektrik devresini genel hatlarıyla kurabildin mi?

Elektrik devre çeşitlerini seçebildin mi?

Açık devreyi kurabildin mi?

Kapalı devreyi kurabildin mi?

Kısa devreyi kurabildin mi?

El aletlerini yerinde kullanabildin mi?

DEĞERLENDİRME Yapılan değerlendirme sonunda hayır şeklindeki cevaplarınızı bir daha gözden geçiriniz. Kendinizi yeterli görmüyorsanız öğrenme faaliyetini tekrar ediniz. Cevaplarınızın tamamı evet ise bir sonraki faaliyete geçiniz.

16

ÖĞRENME FAALİYETİ–2

AMAÇ

ÖGRENME FAALİYETİ - 2

Tekniğe uygun akım, gerilim, güç ölçebileceksiniz.

ARAŞTIRMA ¾ ¾ ¾

Akım ve gerilimin nasıl oluştuğunu araştırınız.

Analog ve dijital avometreler arasındaki farkları araştırınız. Çevrenizde gördüğünüz cihazları çalıştıran değişik akümülatörleri inceleyiniz.

pil,

batarya

ve

Bulduğunuz verileri sınıfta arkadaşlarınızla tartışınız.

2.TEMEL ELEKTRİK BİRİMLERİ VE ÖLÇÜMÜ 2.1.Elektrikte Kullanılan Birimler 2.1.1 Akım Elektrik devresinden birim zamanda geçen elektron miktarına akım denir. Elektrik devresindeki akımın yönü + (artı) ‘dan – (eksi) ‘ye doğru kabul edilir ve devre üzerine çizilen bir ok ile gösterilir.

Şekil 2.1: Elektrik akımı (+) kutuptan (-) kutuba doğru akar.

17

Şekil 2.2’daki su örneği ile akım kavramını daha iyi anlayabilirsiniz.

Şekil 2.2

Su basıncı nedeniyle vana açıldıktan sonra su aşağıdaki kaba akmaya başlayacaktır.

Borudaki bu hareket elektrik devrelerindeki elektron hareketine benzemektedir. Akan suyun hızı depodaki suyun basıncına, borunun çapına, ve vananın açılma oranına bağlıdır.Buradaki vana elektrik devresindeki anahtara, boru iletkene, depo üretece ve kap ise alıcıya benzetilebilir.

Elektrik devresinde elektron fazlalığını yani potansiyel farkını sağlayan ve elektronları harekete geçiren bir akım kaynağı (üreteç) kullanılmıştır. Akım kaynağı su deposu gibi elektron basıncı yaratır. İletken hat, elektron yolunu oluştururken anahtar ise devreye enerji vermek veya devrenin enerjisini kesmek için konulmuştur. Üretecin meydana getirdiği gerilim, elektrik alıcısının çalışmasını sağlar. Alıcıyı çalıştıran alıcıdan geçen elektron hareketidir.

Bir elektrik devresinde bir saniyede akan yük miktarına elektrik akım şiddeti ya da kısaca akım denir.

I=Q/t (Amper) Bu formülde; Sembol I Q t

Anlamı Akım Elektrik yükü Yükün akış zamanı

Birimi Amper Kulon Saniye

Tablo 2.1

18

Birim Sembolü A C s

2.1.2.Akımın Birimi Akım şiddeti birimi amperdir. Akım I harfi ile gösterilir.

AKIM 1 KA 1A 1 mA 1 µA

KA Kiloamper 1 1.10-3 1.10-6 1.10-9

A Amper 1.103 1 1.10-3 1.10-6

mA Miliamper 1.106 1.103 1 1.10-3

µA Mikroamper 1.109 1.106 1.103 1

Tablo 2.2: Akımın ast ve üst katları

Akım birimi çevirmelerine ait örnekler: Örnek : 1) 3 KA kaç amperdir? Çözüm1) Akım birimleri tablosuna baktığımızda 1 kiloamperin 1.103 =1000 amper olduğunu görürüz.

Buna göre 3 KA = 3.103=3.1000 = 3000 amperdir. Örnek : 2) 40 µA kaç miliamperdir? Çözüm2) Akım birimleri tablosuna baktığımızda 1 mikroamperin 1.10-3 =1/1000 miliamper olduğunu görürüz.

Buna göre 40 µA = 40.10-3= 40.1/1000 = 0,04 miliamperdir.

2.2. Gerilim Elektrik yükleri etrafında oluşan elektrik alan içerisinde her noktanın bir potansiyeli vardır. Herhangi iki nokta arasındaki farka potansiyel fark denir. Gerilim de bir potansiyel farktır. O halde gerilimi, elektrik akımını meydana getiren elektriksel kuvvet olarak tanımlayabiliriz.

19

Şekil 2.3

Gerilimin şekildeki su örneğinden faydalanarak açıklanması, gerilim kavramını daha iyi anlamanızı sağlayacaktır. Şekil 2.3’deki su devresinde suyun a kabından b kabına akmasına sebep suların ha ve hb arasındaki seviye farkıdır. İşte gerilim de bu seviye farkına benzer. Bir elektrik devresinde herhangi iki nokta arasında bir akımın akabilmesi için bu noktalar arasında bir elektriksel seviye farkının yani gerilimin bulunması gerekir. Şekildeki su devresinde görülen T tulumbasının görevi b kabına dökülen suyu tekrar a kabına çıkarmaktan ve dolayısıyla iki kapta bulunan sular arasındaki h seviye farkını yaratmaktır. Elektrik devresinde aynı işi üreteç görür. Üretecin görevi bir elektron tulumbası rolünü oynamaktadır.

Bir elektrik devresinde elektrik akımının oluşabilmesi için, devrenin iki ucu arasında elektron farkının olması gerekir. Enerji kaynağı olan üretecin bir kutbu elektron fazlalığı nedeniyle (-) kutup, diğer kutbu elektron azlığı olan (+) kutuptur. Üreteçle bu elektron farkı gerçekleştirilir.

Bir üretecin iki kutbu arasında elektronları harekete geçiren bir elektron fazlalığı farkı vardır. Biz bu kavrama potansiyel farkı, elektromotor kuvvet veya gerilim diyoruz.

Elektromotor kuvvet ile gerilim arasında şu fark vardır.

Bir üretecin uçları açık iken (şekil 2.4’e bakınız), ölçülen değere elektromotor kuvvet, kısaca EMK denir ve “E” harfiyle gösterilir.

20

Şekil 2.4

Üretecin uçlarına bir alıcı bağlandığında (şekil 2.5’a bakınız) üretecin uçları arasında ölçülen değere de gerilim denir ve “U” harfiyle gösterilir.

Şekil 2.5

Bir EMK kaynağı elektrik devresine bağlanırsa gerilim kaynağı adını alır. Gerilim EMK’ya göre daha genel bir kavramdır. İçinden bir akım geçen bir direncin uçları arasında da bir potansiyel farkı doğar. Buradaki potansiyel fark EMK olarak anılmaz, gerilim olarak anılır. Üretecin oluşturduğu potansiyel farkının bir kısmı, üretecin iç direncinden dolayı kendi üzerinden harcanarak eksilmesini sağlar. Üretecin ürettiği ile üzerinde harcanan kısmının arasındaki farka gerilim denilmektedir.

EMK = Üreteç üzerinde harcanan kısım + GERİLİM EMK > GERİLİM Hassas hesaplamaların gerekmediği yerlerde üretecin üzerinde oluşan kaybın yok olması sağlanır. Bu durumda EMK = GERİLİM olur.

21

Bunu kendi vücudunuzun çalışma mekanizmasıyla da kıyaslayabilirsiniz.Besinlerden aldığınız tüm enerjiyi, iş yapımında kullanmazsınız. Vücut kendi varlığının devamı için bir miktar enerjiyi sizin müdahaleniz olmadan kendisine harcar.

2.2.1. Gerilimin Birimi Gerilimin birimi Volttur. Gerilim U harfiyle gösterilir.

GERİLİM 1 MV 1 KV 1V 1 mV 1µV

MV Megavolt 1 1.10-3 1.10-6 1.10-9 1.10-12

KV Kilovolt 1.103 1 1.10-3 1.10-6 1.10-9

V Volt 1.106 1.103 1 1.10-3 1.10-6

mV Milivolt 1.109 1.106 1.103 1 1.10-3

µV Mikrovolt 1.1012 1.109 1.106 1.103 1

Tablo 2.3: Gerilimin ast ve üst katları

Gerilim birimi çevirmelerine ait örnekler: Örnek: 1) 20 KV kaç volttur? Çözüm1) Gerilim birimleri tablosuna baktığımızda 1 kilovoltun 1.103=1000 volt olduğunu görürüz.

Buna göre 20 KV = 20.103= 20.1000 = 20000 volttur. Örnek: 2) 100 milivolt kaç volttur? Çözüm2) Gerilim birimleri tablosuna baktığımızda 1 milivoltun 10-3=1/1000 volt olduğunu görürüz.

Buna göre 100 mV = 100.10-3 = 100.1/1000 = 0,1 volttur.

2.3. Direnç Devreye uygulanan gerilim ve akım bir uçtan diğer uca ulaşıncaya kadar izlediği yolda birtakım zorluklarla karşılaşır. Bu zorluklar elektron geçişini etkileyen, sınırlayan veya geciktiren kuvvetlerdir. Bu kuvvetlere direnç denir.Basit olarak, elektrik akımına karşı gösterilen zorluğa direnç adı verilir.

Direncin sembolü;

Şekil 2.6: Direnç sembolleri

22

Bütün elektriksel elemanlar, elektriği ileten tel bile, belli bir dirence sahiptir. Direncin alternatif akım (AC) ve doğru akım (DC) devrelerdeki kullanım amacı, devrenin akımını sınırlamak, gerilimini bölmek veya yük teşkil etmektir.

Resim 2.1: Dirençler

Şekil 2.7’deki boru çaplarını örnek vererek direncin tanımını daha iyi anlayabilirsiniz.

Boruyu elektrik devre elemanlarından iletkene benzetirsek, çapı geniş olan bir borudan daha fazla insan geçebilir. Direnci az olan bir elektrik devresinden de fazla akım geçer. Dar çaplı bir borudan da az insan geçer.Direnci fazla olan bir elektrik devresinden de az akım geçer.

Şekil 2.7

Bir iletkenin direnci boyuna, kesitine, sıcaklığına ve öz direncine bağlı olarak değişir.

O nedenle devre oluşturulurken iletken seçimine dikkat edilmelidir.

Elektronik devrelerde direnç kullanılırken direncin ohm olarak değerine ve watt olarak gücüne dikkat edilmelidir. Dirençler AC ve DC gerilimlerde aynı özelliği gösterir.

Aynı şekilde vücudumuzun direnci ne kadar az olursa çok sayıda mikrobun vücudumuza yerleşip hastalanmamız o kadar kolay olur. Elektrik devresinde de akıma karşı bir zorluk olmazsa devreden geçen akım o kadar fazla olur.

23

Bir elektrik devresinde, devreye uygulanan gerilimin, devreden geçen akıma oranı daima sabittir. Devreye uygulanan gerilim arttıkça, devreden geçen akım da artar. Devreye uygulanan gerilimin devreden geçen akıma oranı devre direncini verir. Direncin tanımından formülü çıkarılabilir.

Bu formülde ; U = Alıcıya uygulanan gerilim (Volt) I = Alıcıdan geçen akım (Amper) R = Alıcının direnci (Ohm) Direncin birimi Direncin birimi ohm’dur ve Ω (omega) sembolü ile gösterilir.

DİRENÇ 1Ω 1 kΩ 1 MΩ 1 GΩ

Ω Ohm 1 1.103 1.106 1.109

kΩ Kiloohm 1.10-3 1 1.103 1.106

MΩ Megaohm 1.10-6 1.10-3 1 1.103

GΩ Gigaohm 1.10-9 1.10-6 1.10-3 1

Tablo 2.4: Direncin ast ve üst katları

Direnç birimi çevirmelerine ait örnekler Örnek 1) 45 kΩ kaç Ω dur? Çözüm1) Direnç birimleri tablosuna bakıldığında 1 kΩ un 103 = 1000 Ω olduğunu görürüz. Buna göre 45 kΩ = 45.1000 45000 Ω’ dur. Örnek 2) 4700 Ω kaç kΩ dur? Çözüm2) Direnç birimleri tablosuna bakıldığında 1 Ω un 1.10-3 = 1/1000 Ω olduğunu görürüz.

Buna göre 4700 Ω = 4700.1/1000 = 4,7 kΩ dur.

24

2.4. İş ve Güç 2.4.1. İş Gücün tanımını yapmadan önce iş ve enerji kavramlarını bilmek gerekir. Etrafımızda oluşan değişmeleri iş, işin oluşmasını sağlayan yeteneğe de enerji diyoruz. Örneğin bir elektrik motorunun dönmesi ile bir iş yapılır ve bu işi yaparken de motor bir enerji kullanır.

Yine elektrik soba aracılığı ile ısınma işini yapmış oluyoruz. t saniye süresince çalışan bir alıcıda yapılan iş,

formülü ile bulunur.

Bu formülde; W= Alıcının yaptığı elektrik işi ( Volt-Amper-Saniye) U = Alıcı üzerinde düşen gerilim ( Volt ) I = Alıcıdan geçen akım ( Amper ) t = Alıcının çalışma süresi (Saniye)

2.4.2. Güç Birim zamanda yapılan işe güç denir. Güç, elektrikli alıcıların çalışmaları sırasında harcadıkları enerjiyi ifade etmektedir. Elektrik enerjisi bir iş yaptığı sürece bir güce sahiptir.

Bir alıcının gücünün bilinmesi, kullanım yeri ve elektrik tüketimi hakkında bilgi edinmemizi sağlar.

Elektrikte güç P harfi ile gösterilir. Güç, birim zamanda yapılan iş olduğuna göre;

ile formüle edilir.

25

İş W=U.I.t idi. Güç formülünde W yerine değeri yazılırsa, P = U.I.t/t olur Bu formülde “t” ler sadeleşirse,

olur.Bu formülde; P = Güç (Watt) U = Gerilim (Volt) I = Akım (Amper)

P = U.I = Volt.Amper = Watt

2.5. İş ve Güç Birimleri ve Birbirine Dönüştürülmesi 2.5.1. İş Birimleri ve Birbirine Dönüştürülmesi Elektrikte iş birimi volt-amper-saniye ( VAs ) dir. Doğru akımda 1VA = 1 Watt alındığından elektrikteki iş birimi de; Wattsaniye ( Ws ) veya Joule olur.

Wattsaniye (Ws), küçük bir birim olduğundan uygulamada katları daha çok kullanılır. Örneğin; işi, elektrik sayaçları kilowattsaat (kWh) olarak ölçer.

Resim 2.2: Elektrik sayaçları

26

Burada saat “h” harfi ile gösterilir. İş birimi çevirmelerine ait örnekler: Örnek 1) 20 kilowattsaat kaç wattsaattir? Çözüm1) 1 kWh = 1000 Wh olduğuna göre; 20 kWh = 20.1000 = 20000 Wh olur. Örnek 2) 720000 Joule kaç Wh? Çözüm2) 1 Wh 3600 Wattsaniye yani 3600 joule olduğuna göre; 720000 joule, 720000/3600 = 200 Wh olur.

1.5.2. Güç Birimleri ve Birbirine Dönüştürülmesi Elektrikte güç birimi Watt ( W ) tır. Elektronik devrelerde daha çok güç birimi olarak miliwatt(mW), elektrik devrelerinde ise Watt ile birlikte kilowatt(kW) ve megawatt (MW) kullanılır.

Bu birimler arasında dönüşüm oranlarını bir tablo ile gösterelim.

1 MW 1 Megawatt 103 kW

1 kW 1 Kilowatt 103 W

1W 1 Watt 103 mW

Tablo 2.15: Güç birimleri

Elektrik güç birimlerinden kW ile diğer enerji güç birimleri arasında; 1 HP (Beygir gücü) = 736 Watt 1 kW (Kilowatt) = 1,36 HP (Beygir gücü) Güç birimi çevirmelerine ait örnekler: Örnek 1) 3500 Watt kaç kilowatt’tır? Çözüm1) 1 kilowatt 1000 Watt olduğuna göre; 3500 Watt, 3500/1000 = 3,5 kilowatt’tır.

27

Örnek 2) 22080 Watt kaç beygir gücüdür? Çözüm2) 1 HP (Beygir gücü) 736 Watt olduğuna göre; 22080 Watt, 22080/736 = 30 HP (Beygir gücü) dir. Örnek 3) 45 Megawatt kaç kilowattır? Çözüm3) 1 Megawatt 103 kW = 1000 kW olduğuna göre; 45 Megawatt , 45.1000 = 45000 kilowatt’tır.

2.6. Elektrik Devresi Akım Gerilim ve Direnç Birimlerinin Ölçülmesi 2.6.1.Akımın Ölçülmesi: Akım şiddetini ölçen aletlere ampermetre denir ve devreye seri olarak bağlanırlar.

Ampermetrelerin elektrik devrelerindeki sembolü, daire içinde “A” ile ifade edilir.

Resim 2.3: Analog ampermetreler

Ampermetrenin görevi; bir elektrik devresinden kaç amper geçtiğini ölçmektir.

Alıcıdan geçen akım aynı zamanda ampermetreden de geçtiğinden alıcılarla arka arkaya bağlanmalıdır. Bu bağlantı şekline seri bağlantı denir.

Şekil 2.8: Ampermetrenin devreye bağlanması

28

Ampermetre ölçme yaptıkları devrenin özelliklerini değiştirmemelidir. Ampermetre elektrik devresine seri bağlandığına göre iç direncinin çok küçük olması gerekir. Bu nedenle ampermetre bobinleri kalın telli, az sipirli yapılır. İç direncinin büyük olması durumunda devrenin toplam direncini arttıracak, böylece devrenin özelliğini bozmuş olacaktır.

Analog ampermetre ile yapılan doğru akım ölçmelerinde, ampermetre kadranı üzerinde bulunan ibrenin doğru yönde sapabilmesi için, bobinden daima bir yönde akım geçmesi gerekir. Bunun için ampermetre üzerine + ve – uçlar belirlenmiştir. Bağlantı buna göre yapılmalıdır. Bağlantı yanlış yapılırsa ibre ters sapar.

Resim 2.4: AC Digital ampermetre

Digital ampermetrelerde ise ampermetrenin + ve – uçları elektrik devresine ters bağlanacak olursa alıcı çalışır. Sadece digital ampermetrenin ekranı üzerinde o anki ölçtüğü elektrik akımının değeri ile birlikte – işareti görülür. Yine uçlar yer değiştirilerek – işareti ortadan kaldırılır.

Ampermetre devreye daima seri olarak bağlanmalıdır. Hiçbir zaman devreye paralel bağlanmamalıdır. Yanlışlıkla devreye paralel bağlanacak olursa, ampermetrenin iç direnci küçük olduğu için, elektrik devresinin iki ucu bir iletkenle birleştirilmiş gibi kısa devre etkisi gösterir. Böyle durumda ampermetre üzerinden çok yüksek akım geçer. Ampermetre bozulup, yanabilir. İçerisinde bulunan sigorta yanar, ampermetrenin bobini zarar görebileceği gibi elektrik devresindeki iletkenler de zarar görebilir, hatta şebeke sigortası atabilir.

29

UYGULAMA FAALİYETİ

Resim 2.5: Ampermetrenin devreye bağlanması

Araç-Gereçler 1. DC Ampermetre 2. 1 kΩ, 33 kΩ, 470 kΩ direnç 3. 12 Voltluk DC güç kaynağı İşlem Basamakları Öneriler ¾ Ölçülecek akıma uygun ampermetre ¾ Çalışma ortamını hazırlayınız. ve devre elemanlarını seçiniz. ¾ İş önlüğünü giyerek çalışma masasını düzenleyiniz. ¾ Ampermetre ölçülecek akım çeşidine uygun olmalıdır. ¾ İş güvenliği tedbirlerini alınız. ¾ Temiz ve düzenli olunuz. ¾ Devre şemasını çiziniz.

Şekil 2.9

30

¾ Uygulama için devre bağlantısını ¾ Ölçüm için devreye 1 kΩ’luk direnci yapınız. bağlayınız. (Resim 2.5’e bakınız.) ¾ Yaptığınız bağlantıları kontrol ¾ DC gerilimde ölçme yapılacağından üretecin ediniz. + kutbunun ampermetrenin + ucuna bağlanmasına dikkat ediniz. ¾ Ampermetrenin seri bağlandığından emin olunuz aksi takdirde ampermetre bozulur. ¾ Titiz olunuz. ¾ Devreye enerji veriniz. ¾ Dikkatli olunuz. ¾ Devreye enerji vermek için DC güç kaynağı veya pil kullanınız. ¾ 1 kΩ’luk direnç için ampermetrenin gösterdiği elektrik akım değerini okuyunuz. ¾ Daha sonra sıra ile 33 kΩ ve 470 ¾ 33 kΩ ve 470 kΩ’luk dirençler için kΩ’luk dirençleri devreye ayrı ayrı ampermetrenin gösterdiği elektrik akım bağlayınız. değerlerini okuyunuz. ¾ Uygulama bittikten sonra ¾ Yaptığınız uygulamanın sonuçlarını rapor malzemeleri yerlerine kaldırınız. ederek sınıf ortamında tartışınız. ¾ Zarar gören malzemeler varsa bunları teslim ederken bildiriniz. ¾

2.6.2. Gerilimin Ölçülmesi Elektrik devrelerinde gerilim ölçmeye yarayan ölçü aletlerine voltmetre denir.

Voltmetre bir elektrik devresinde üretecin veya bir alıcının iki ucu arasındaki potansiyel farkı ölçmek için kullanılır.

Resim 2.6: Analog voltmetreler

Elektrik devresinin veya bir gerilim kaynağının uçları arasına doğrudan doğruya bağlanır. Bu bağlama şekline paralel bağlama denir. Voltmetreler devreye paralel

31

bağlandıklarından kaynağın veya devrenin gerilimini düşürecek kadar büyük bir akım çekmemelidirler. Bu ise voltmetre bobinlerinin direncinin yüksek olması ile mümkündür.

Voltmetre bobininin direnci ne kadar yüksek olursa o kadar az akım çeker ve dolayısıyla devredeki değerleri fazla değiştirmez. Bu nedenle voltmetrenin bobini ince telden az sipirli olarak sarılırlar.

Şekil 2.10: Voltmetrenin devreye bağlanması

Voltmetreler, devreye yanlışlıkla seri bağlanacak olursa devrenin direncini yükselteceğinden geçen akım çok küçük olur. Bu durumda devredeki alıcılar, örneğin; lamba ise ya Flamanları kızarır veya hiç yanmaz. Buna sebep voltmetrenin direnci büyük olduğu için, devre geriliminin büyük bir kısmı voltmetrenin bobini üzerine düşer. Fark gerilim ise alıcıların normal çalışma geriliminden çok küçük olduğundan, alıcılar bu gerilim altında ya normal çalışmazlar veya hiç çalışmazlar. Uygulamada analog ve digital olmak üzere iki tip voltmetre kullanılmaktadır.

32

UYGULAMA FAALİYETİ-2 Araç-Gereçler 1. DC Voltmetre 2. Direnç (alıcı) 3. 0-12 Voltluk DC güç kaynağı

Resim 2.7: Voltmetrenin devreye bağlanması

İŞLEM BASAMAKLARI ÖNERİLER ¾ Ölçülecek gerilime uygun ¾ Çalışma ortamını hazırlayınız. voltmetre ve devre elemanlarını ¾ İş önlüğünü giyerek çalışma masasını düzenleyiniz. seçiniz. ¾ Voltmetre ölçülecek gerilim çeşidine uygun olmalıdır. ¾ İş güvenliği tedbirlerini alınız. ¾ Temiz ve düzenli olunuz. ¾ Devre şemasını çiziniz.

Şekil 2.11

¾ Uygulama için devre bağlantısını ¾ Resim 2.7’e bakınız. yapınız.

33

¾ Yaptığınız ediniz.

kontrol ¾ DC gerilimde ölçme yapılacağından üretecin + kutbunun voltmetrenin + ucuna bağlanmasına dikkat ediniz. ¾ Voltmetrenin paralel bağlandığından emin olunuz aksi takdirde alıcı çalışmaz. ¾ Titiz olunuz. ¾ Devreye enerji veriniz ¾ Dikkatli olunuz. ¾ Devreye enerji vermek için DC güç kaynağı veya pil kullanınız. ¾ Güç kaynağını 1 Volta ayarlayarak direnç uçlarındaki gerilimi voltmetreden okuyunuz ¾ Güç kaynağını 3, 5, 7 ve 10 volta ¾ Aynı işlemleri üreteci; 3, 5, 7, ve 10 volt için ayarlayınız. sırayla ayarlayarak uygulayınız. ¾ Üretecin her değeri için direnç uçlarındaki gerilimi voltmetreden okuyunuz.. ¾ Uygulama bittikten sonra ¾ Yaptığınız uygulamanın sonuçlarını rapor malzemeleri yerlerine kaldırınız. ederek sınıf ortamında tartışınız. ¾ Zarar gören malzemeler varsa bunları teslim ederken bildiriniz. bağlantıları

2.6.3. Direncin Ölçülmesi Elektrik ve elektronik devre elemanlarının direncini doğrudan ölçen aletlere ohmmetre denir.

Aynı zamanda gerilim akım ve direnç ölçümlerinde avometreler de kullanılmaktadır.

Avometre üzerindeki kademe seçme komütatörü uygun konuma getirilmelidir. Uygulamada ohmmetreler ve avometreler kullanılmaktadır. Bunların analog ve digital tipleri vardır.

Resim 2.8: Digital ve analog avometre

34

Ohmmetreler veya avometreler (komütatör anahtarı direnç konumunda-Ω-) , direnci ölçülecek alıcının uçlarına voltmetrede olduğu gibi paralel bağlanır. Ancak direnci ölçülecek eleman enerji altında olmamalı ve devrede bağlı ise en az bir ucu boşta olmalıdır.

Ohmmetreler veya avometreler ile çalışan bir cihazda ölçüm yapılırken problarının ikisinin de elle tutulmamasına dikkat edilir. Bu durum, ölçümü yapılan direnç yanında vücut direncinin de ölçülmesine dolayısıyla değerin yanlış belirlenmesine neden olur.

Şekil 2.12: Ohmmetre ile direnç ölçümü

Resim 2.9: Analog avometre ile direnç ölçümü

35

UYGULAMA FAALİYETİ-3

Resim 2.10: Digital avometreyle direncin ölçümü

İşlem Basamakları Öneriler ¾ Uygulama için gerekli malzemeleri temin ¾ Çalışma ortamını hazırlayınız. ediniz. ¾ İş önlüğünü giyerek çalışma masasını düzenleyiniz. ¾ İş güvenliği tedbirlerini alınız. ¾ Temiz ve düzenli olunuz. ¾ Ölçüm yapmadan önce analog avometrenin ¾ Direnç ölçme konumunda, ölçü komütatör anahtarını direnç ölçme aletinin üzerinde direnç birimi konumuna alınız. ohm’un sembolü Ω (omega) vardır.

Resim 2.11 ¾ Ölçü aletinin sıfır ayarını yapınız.

¾ Sıfır ayarını tam yapamadığınızda ölçü pillerini kontrol ediniz.

36

olarak aletinin

¾ Ölçü aletinin sıfır ayarını yaparken; ¾ 1.Prob uçlarını birbirine temas ettiriniz. ¾ 2.Sıfır ayar potansiyometresini kullanarak ibrenin sıfır üzerine gelmesini sağlayınız. ¾ Ohmmetreyi veya avometreyi ölçülecek ¾ Kademe seçiminiz uygun değilse direnç değerine uygun kademeye alınız kademeyi büyültüp küçültünüz. ¾ Her kademe değiştirilmesinde sıfır ayarını yeniden yapmayı unutmayınız. ¾ Ölçme işlemini yapınız. ¾ Enerji altında ölçüm yapılamayacağını unutmayınız. ¾ Direnç ölçme esnasında; probların iletken kısımlarının ikisine birden, elinizi değdirmemeye dikkat ediniz.

Aksi takdirde vücudunuzun direnci de ölçüleceğinden yanlış ölçüm yapmış olursunuz.

Resim 2.12 ¾ Ohmmetre ve analog avometrede ölçülen değer; ibrenin gösterdiği değer ile kademe anahtarının gösterdiği değerin çarpımıdır. ¾ Digital avometre de ise ölçülen değer, ekrandaki değerdir. ¾ Uygulama bittikten sonra malzemeleri ¾ Yaptığınız uygulamanın sonuçlarını yerlerine kaldırınız. rapor ederek sınıf ortamında tartışınız. ¾ Zarar gören malzemeler varsa bunları teslim ederken bildiriniz.

2.6.4.Gücün Ölçülmesi Elektrik elektronik devrelerde doğrudan doğruya güç ölçen aletlere wattmetre denir.

Wattmetrelerin digital ve analog tipleri bulunmaktadır. Wattmetreler doğru akım ve alternatif akımda güç ölçülebilir. Wattmetrelerin üzerinde W veya KW yazılıdır.

Şekil 2.13

İki bobinden meydana gelmişlerdir. Biri akım bobini, diğeri gerilim bobinidir

37

Resim 2.13: Analog wattmetreler

Wattmetreler; elektrodinamik, indüksiyon ve elektrostatik olmak üzere üç tiptir.

Genellikle elektrodinamik wattmetreler kullanılır.

Elektrodinamik tip wattmetreler akım ve gerilim bobini olmak üzere biri sabit, diğeri hareketli olmak üzere iki bobinden oluşur. Akım bobinleri iki tanedir. Kalın ve az sarımlı sabit bobin, akım bobinidir ve devreye seri olarak bağlanır. Ayrıca gerilim bobinine seri olarak bir direnç bağlıdır. Bu dirençle, wattmetrenin devreyi yükleme etkisinin azaltılması, dolayısıyla güç harcamasının düşük olması sağlanır. Ayrıca skala taksimatlandırmalarında ölçme alanının genişletilmesi de sağlanmış olur. Göstergeye ait ibre gerilim bobini üzerinde bulunur.

Şekil 2.14

Şekil 1.18’de elektrodinamik wattmetrenin iç yapısı görülmektedir.

38

Resim 2.14: Analog wattmetre

Resim 2.15: Digital wattmetre

Şekil 2.15: Akım bobinini önce bağlama

Şekil 2.19: Akım bobinini sonra bağlama

Wattmetre ile güç ölçümünde büyük değerli güç ölçülecek ise önce akım bobini ve sonra gerilim bobin bağlanır. Küçük güçler için ise akım bobini gerilim bobininden sonra bağlanır. Devreye giren akım ve gerilim bobinleri nedeniyle, her iki yöntemde de ölçülen güç, yük üzerinde harcanan güçten yüksek olur.

Resim 2.16: Digital wattmetre

Digital wattmetrede ölçülen güç değeri ekranda sayısal olarak yazılır. Gücü ölçmek için hesap yapmaya gerek yoktur.

39

UYGULAMA FAALİYETİ-4 Malzeme Listesi: Malzemenin adı

Malzemenin özellikleri

Wattmetre Lamba grubu AC güç kaynağı Bağlantı kabloları

1000 W 3.100W AC, 0-220 V, 5A Değişik uzunlukta Tablo 2.5

İşlem Basamakları

Öneriler

¾ Ölçülecek güce uygun wattmetre ¾ Çalışma ortamını hazırlayınız. ve devre elemanlarını seçiniz.

¾ İş

önlüğünü

giyerek

çalışma

masasını

uygun

wattmetre

düzenleyiniz. ¾ Ölçülecek

güç

değerine

kullanınız. ¾ İş güvenliği tedbirlerini alınız. ¾ Temiz ve düzenli olunuz. ¾ Devre şemasını çiziniz.

Şekil 2.16: Wattmetrenin devreye bağlanması

¾ Uygulama için devre bağlantısını yapınız. ¾ Yaptığınız bağlantıları kontrol ediniz. ¾ Devreye enerji veriniz

¾ Dikkatli olunuz.

40

¾ Devreye enerji vermek için AC güç kaynağı kullanınız. ¾ Devreye

enerjiyi

mutlaka

öğretmeninizin

kontrolünde veriniz. ¾ Lambaları sıra ile devreye alınız.

¾ Sırayla wattmetreden güç değerlerini okuyunuz. ¾ Yaptığınız ölçümlerde lamba sayısı arttıkça çekilen güç değerinin artışını yorumlayınız.

¾ Uygulama

bittikten

sonra ¾ Yaptığınız

malzemeleri yerlerine kaldırınız.

uygulamanın

sonuçlarını

rapor

ederek sınıf ortamında tartışınız. ¾ Zarar gören malzemeler varsa bunları teslim ederken bildiriniz.

41

2.7.Alternatif Akım, Doğru Akımın Tanımı Ve Değerleri

2.7.1. Alternatif Akımın Tanımı Zamana bağlı olarak periyodik bir şekilde yön ve şiddet değiştiren akıma “ alternatif akım (AC)” denir. Buradaki yön değişimiyle, alternatif akımın zamanla hem pozitif hem de negatif değer alması vurgulanırken, şiddetinin değişmesiyle de sıfırdan maksimum değere doğru hızlı bir değer artışı ve azalışı göstermesi (şekil 1.22’ye bakınız.) ifade edilmektedir.

Şekil 2.17

Şekilde zamanla değişimleri farkları alternatif akımlar verimiştir. Bu akımların pozitif ve nagatif peryotlarının aynı olduğu görülmektedir. Bu alternatif akımlardan sadece sinüs eğrisi şeklindeki alternatif akım idealdir. ¾ Saykıl EMK’nın sıfırdan başlayarak pozitif maksimum değere yükselmesi, tekrar düşerek sıfıra ve negatif maksimum değere inmesi buradan da tekrar sıfıra ulaşmasına saykıl denir.

Şekil 2.18

Şekil 2.18’deki eğri sinüs eğrisidir. Dolayısıyla elde edilen EMK da sinüssel bir EMK’dır.

42

¾ Frekans Birim zamanda oluşan saykıl sayısına frekans denir. Frekans “f” harfiyle gösterilir.

Birimi Hertz’dir. ¾ Periyot Bir saykılın tamamlanması için geçen zamana periyot denir. T harfi ile gösterilir.

Birimi saniyedir.

T=1/f

3.1.4. Alternans Bir saykıl pozitif ve negatif alternanslardan oluşur. Alternatif akımda devamlı olarak değişen akım ve gerilimin bazı değerleri vardır. Bu değerler ani değer, maksimum değer, ortalama değer ve etkin değer olarak adlandırılır.

Şekil 2.19

2.7.2. Alternatif Akımın Değerleri ¾ Ani Değer Alternatif akımın herhangi bir andaki değerine ani değer denir. Bir saykılda sonsuz sayıda ani değer vardır. Akım ve gerilimin ani değeri “i” ve “u” ile gösterilir.

43

¾ Maksimum Değer Alternatif akım eğrisinde akım veya gerilim değerinin aldığı en büyük değere maksimum değer denir. Akım ve gerilimin maksimum değeri “Im” ve “Um” ile gösterilir. ¾ Ortalama Değer Ortalama değer, bir saykıldaki ani değerlerin ortalamasıdır. Alternatif akımın bir saykıldaki pozitif ani değerlerinin sayısı, negatif ani değerlerinin sayısına eşit ve aynı büyüklükte olduğundan alternatif akımda ortalama sıfırdır. Bu nedenden dolayı ortalama değer hesaplanırken alternanslardan biride hesaplama yapılır. Akım ve gerilimin ortalama değeri Iort ve Uort ile gösterilir.

Iort = 0,636.Im , Uort = 0,636.Um formülü ile bulunur. Örnek : Maksimum değeri 12 V olan alternatif gerilimin ortalama değerini bulunuz? Çözüm: Uort= 0,636.Um = 0,636.12 = 7,632 V’ dur. ¾ Etkin Değer Alternatif akımda, doğru akımın yaptığı işe eşit iş yapan alternatif akım değerine etkin değer denir. Alternatif akımın en çok kullanılan değeri, etkin değerdir. Ölçü aletleri alternatif akımın etkin değerini ölçer. Akım ve gerilimin etkin değeri “I” ve “U” ile gösterilir. Etkin değer “RMS” veya “rsm” şeklinde ifade edilir.

I = 0,707.Im , U = 0,737.Um Örnek : Maksimum değeri 12 V olan alternatif gerilimin etkin değerini bulunuz? Çözüm: U = 0,737.Um = 0,737.12 = 8,844 V’ dur.

2.7.3. Doğru Akımın Tanımı

Zamanla yönü ve şiddeti değişmeyen akıma doğru akım denir İngilizce “Direct Current” kelimelerinin kısaltılması “DC” ile gösterilir. Doğru akımın üretilmesi ve iletilmesi alternatif akıma göre daha zor olduğundan çok yaygın kullanılmamaktadır.

44

DC üreten kaynaklar şu şekilde sıralanabilir.

1.Pil : Kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren araçlara pil adı verilir.

2.Akümülatör : Kimyasal yolla elektrik enerjisi üreten araçtır.

3.Dinamo: Hareket enerjisini DC elektrik enerjisine çeviren araçlardır.

4.Doğrultmaç devresi: Alternatif akım elektrik enerjisini DC elektrik enerjisine çeviren araçlardır.

5.Güneş pili: Güneş enerjisini DC elektrik enerjisine çeviren elemanlara güneş pili denir.

Doğru akımın kullanım alanı alternatif akıma göre daha azdır. Özellikle telefon, telgraf gibi haberleşme cihazlarında, akümülatör şarjında, elektrikli tren, tramvay gibi ulaşım araçlarında, arı maden elde etme ve maden kaplamacılığı gibi elektroliz işlerinde doğru akım kullanılır.

Doğru akımda, şiddetin değişip değişmemesi doğru akım olmasını engellemez. Şiddetin değişimine göre doğru akım kendi içerisinde ikiye ayrılır. ¾ Düzgün Doğru Akım

Şekil 2.20: Düzgün doğru akım

Zamanla değeri değişmeyen doğru akım çeşididir. Doğru akım olabilmesi için yönünün değişmemesi gerektiğini biliyoruz. O halde düzgün doğru akımın yönü de değişmez şiddeti de değişmez. Bir pil veya akü, bir ampule bağlandığında geçen akımın şeklidir. Şekil 2.20’de verilen düzgün doğru akım grafiğini incelediğimizde devreden geçen I1 akımının zamana bağlı olarak değişmediğini; t1, t2, t3 gibi değişik zamanlarda hep aynı kaldığını görürüz. Akım eğrisinin ise tamamının t ekseninin üst tarafında olması, yönünün de değişmediğini ifade eder.

45

¾ Değişken Doğru Akım

Şekil 2.21: Değişken doğru akım

Değişken doğru akım yönü değişmeyip zamanla şiddeti değişen akım çeşididir. Şekil 2.21’ deki değişken doğru akımın grafiği incelendiğinde t1, t2, t3,t4 zamanlarında şiddetin farklı olduğu görülür.

Şekil 2.22: Değişken doğru akım şekilleri

Manyetik yolla eneri veren bir doğru akım üretecinin (dinamonun) , verdiği akımın yönünde herhangi bir değişme yoktur. Akım hep aynı yönde akar. Ancak makinenin yapısına göre akımın şiddetinde az da olsa bir değişme vardır. Bu nedenle bu akıma değişken doğru akım denir.

46

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME 1)

Gerilimin birimi ve sembolü hangisidir?

Birimi Sembolü A) Ohm Ω B) Amper A C) Volt U D) Watt WI

2)

Aşağıdakilerden hangisi devrenin veya alıcının akımını ölçer?

A) Ampermetre B) Voltmetre C) Ohmmetre D) Wattmetre

3)

Aşağıdakilerden hangisi direncin birimidir?

A) Volt B) Amper C) Watt

D) Ohm

Voltmetre devreye nasıl bağlanır?

A) Seri B) Paralel

C) Yıldız

4)

C)Karışık

5)

Elektrik devresinde akıma karşı gösterilen zorluğa ne denir?

A) Direnç B) Güç C) İş D) Gerilim

6)

Ampermetre için aşağıdaki bilgilerden hangisi söylenemez?

A) Ampermetre elektrik akımını ölçmeye yarar.

B) Elektrik devresine seri bağlanır.

C) Ampermetrenin iç direnci çok büyüktür.

D) Ampermetre bobinleri kalın telli az sipirli yapılırlar.

7)

Aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

A) Ohmmetre direnç ölçmeye yarar.

B) Ampermetre devreye hiçbir zaman paralel bağlanmaz.

C) Ohmmetre ile enerji altında ölçüm yapılır.

D) Gerilim bir potansiyel farktır.

8)

Birim zamanda yapılan işe ne denir?

A) Enerji B) Güç C) Gerilim

D) Direnç

5 HP (Beygir gücü) kaç Watt’tır?

A) 2500 B) 4340 C) 3270

D) 5680

7800 V kaç kV’tur?

A) 780 B) 78

D) 780000

9) 10)

C) 7,8

47

11)

Aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

A) Zamana göre yönü ve şiddeti değişen akım, alternatif akımdır.

B) Alternatif akımda frekans, saykıl ve periyot kavramı vardır.

C) Düzgün ve değişken olmak üzere iki çeşit doğru akım vardır.

D) Pil, dinamo ve akümülatör alternatif akım üreten kaynaklardır.

12)

Ölçü aletleri alternatif akımın hangi değerini ölçer?

A) Etkin değer B) Maksimum değer C) Ortalama değer D) Ani değer

DEĞERLENDİRME Sorulara verdiğiniz cevaplar ile cevap anahtarınızı karşılaştırınız, cevaplarınız doğru ise uygulamalı teste geçiniz. Yanlış cevap verdiyseniz öğrenme faaliyetinin ilgili bölümüne dönerek konuyu tekrar ediniz.

48

PERFORMANS DEĞERLENDİRME PERFORMANS DEĞERLENDİRME

Değerlendirme Konuları ¾ Kullanacağınız araç ve gereci uygun olarak seçebildiniz mi? ¾ Devre bağlantısını şemasına uygun olarak yaptınız mı? ¾ Devrenize enerji vermeden önce kontrol ettiniz mi? ¾ Ölçü aletlerini devreye doğru bağlayabildiniz mi? ¾ Akım değerini ölçebildiniz mi? ¾ Gerilim değerini ölçebildiniz mi? ¾ Direnç değerini ölçebildiniz mi? ¾ Güç değerini ölçebildiniz mi? ¾ Kullandığınız malzemeleri tam ve sağlam olarak teslim ettiniz mi? ¾ Çalışma ortamınızı temizleyip düzenlediniz mi?

Evet

Hayır

Hayırsa neden?

DEĞERLENDİRME Yapılan değerlendirme sonunda hayır şeklindeki cevaplarınızı bir daha gözden geçiriniz. Kendinizi yeterli görmüyorsanız öğrenme faaliyetini tekrar ediniz. Cevaplarınızın tamamı evet ise modül değerlendirmeye geçiniz.

49

MODÜL DEĞERLENDİRME MODÜL DEĞERLENDİRME DOĞRU-YANLIŞ TESTİ Aşağıda verilenleri doğru (D), ya da yanlış (Y) şekilde işaretleyiniz.

1.

Elektrik enerjisi üreten devre elemanına üreteç denir.

2.

Anahtar, elektrik devresini korumak için kullanılır.

3.

Sigorta elektrik devresini açıp kapamaya yarar.

4.

Üreteç, alıcı, anahtar, sigorta ve iletkenler basit bir elektrik devresi bileşenleridir.

5.

Devre akımının alıcıya ulaşmadan kısa yoldan devresini tamamladığı devre, kısa devredir.

6.

Elektrik akımının birimi volttur.

7.

Akım, bir potansiyel farktır.

8.

Voltmetre gerilim ölçmeye yarar.

9.

Ampermetre devreye seri bağlanır.

10.

Elektrik akımına karşı gösterilen zorluğa güç denir.

11.

Ohmmetre elektrik devresinin direncini ölçer.

12.

Wattmetre güç ölçmeye yarar.

13.

Zamana bağlı olarak periyodik bir şekilde yön ve şiddet değiştiren akıma doğru akım denir.

14.

Ohmmetre ile enerji altında ölçüm yapılmaz.

15.

Pil, akümülatör doğru akım enerji kaynağıdır.

50

PERFORMANS DEĞERLENDİRME Şekil 2.23’de bağlantı şeması verilen basit devre üzerinde bu modülde öğrenmiş olduğunuz bilgi ve becerileri uygulayınız.

Şekil 2.23

TALİMAT Sevgili öğrenci, bu modül sonunda kazanılacak bilgi ve becerilerin ölçülmesi için yukarıdaki uygulamayı kullanabilirsiniz ya da kendiniz benzer bir ölçme değerlendirme aracı uygulayabilirsiniz.

PERFORMANS DENETİM LİSTESİ Açıklama: Aşağıda listelenen davranışların her birini iyi nitelikte gözleyemediyseniz HAYIR, iyi nitelikte gözlediyseniz EVET kutucuğuna “×” işaretini koyunuz.

ELEKTRİK DEVRELERİ Gözlenecek Davranışlar 1-Devreyi yapabildiniz mi?

2-Ölçü aletlerini doğru bağlayabildiniz mi?

3-Başka ölçü aletleri ile ölçüm yapabildiniz mi?

4-Başka elektrik devreleri üzerinde ölçüm yapabildiniz mi?

5-İşi verilen sürede bitirdiniz mi?

6-Tertipli, düzenli ve temiz çalıştınız mı?

7-İş ve iş güvenliği kurallarına uydunuz mu?

Değerlendirme Evet Hayır

DEĞERLENDİRME Modül sonunda yeterli bilgi ve becerileri gözlemlediyseniz kendinizi başarılı, Gözlemleyemediyseniz kendinizi başarısız olarak değerlendirebilirsiniz.

Hazırlamış olduğunuz araştırma ödevinizi öğretmeninize verebilir, ödevi sınıfta sunabilir ve arkadaşlarınızla tartışarak modül başarınızı değerlendirebilirsiniz.

Modül faaliyetleri ve araştırma çalışmaları sonunda kazandığınız bilgi ve becerilerin ölçülmesi için öğretmeniniz size ölçme araçları uygulayacaktır. Ölçme sonuçlarına göre sizin modül ile ilgili durumunuz öğretmeniniz tarafından değerlendirilecektir.

51

CEVAP ANAHTARLARI CEVAP ANAHTARLARI ÖLÇME DEĞERLENDİRME–1 1 Enerji 2 Sigorta 3 Alıcı 4 Anahtar 5 Üreteç 6 D 7 B 8 A 9 B 10 C 11 Doğru 12 Doğru 13 Yanlış 14 Doğru 15 Yanlış

ÖLÇME DEĞERLENDİRME–2 1 C 2 A 3 D 4 B 5 A 6 C 7 C 8 B 9 D 10 C 11 D 12 A

52

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

MODÜL DEGERLENDİRME Doğru Yanlış Yanlış Doğru Doğru Yanlış Yanlış Doğru Doğru Yanlış Doğru Doğru Yanlış Doğru Doğru

KAYNAKÇA KAYNAKÇA ¾

ADAMCZYK Peter, Paul Farancis LAW, Elektrik ve Manyetizma, Tübitak, Ankara, 2005.

¾

ANASIZ Kadir, Elektrik Ölçü Aletleri ve Elektriksel Ölçmeler, MEB, Ankara, 1992.

¾

GÜVEN M.Emin, İ.Baha MARTI, İsmail COŞKUN, Elektroteknik Cilt-1, MEB, İstanbul, 1997.

¾

BEREKET Metin, Engin TEKİN, Atelye ve Laboratuar 1, Kanyılmaz Matbaası, İzmir, 2004.

¾

NACAR Mahmut, Labotaruar 1, Halim Ofset, Kahramanmaraş, 2000.

¾

ŞENER Temel, Muhittin GÖKKAYA, Salim SAVCI, Elektrik Bilgisi, MEB, İstanbul, 1996.

¾

YENİLMEZ Narinç, Atelye ve Laboratuar 1 Ders Notları

¾

www.google.com.tr (grafik–ara)

53