AMPUL, AMPULÜN YAPISI, ÇEŞİTLERİ, ÖZELLİKLERİ, DİRENÇ, ÇALIŞMASI, REOSTA, PARLAKLIK İLE İLGİLİ KONU ANLATIM (2) (FEN BİLİMLERİ DERSİ İLE İLGİLİ KONU ANLATIMLAR)
1-DİRENÇ VE BAĞLI OLDUĞU FAKTÖRLER:
a)Direnç:
Maddelerin, üzerinden geçen elektrik enerjisinin geçişine karşı gösterdikleri zorluğa, karşı koymaya direnç denir.
-> Direnç birimi ohm dur. Ohm, kısaca Ω (omega) sembolü ile gösterilir.
-> Direnç kısaca sembol olarak R harfi ile gösterilir.
-> Direnç, direnç ölçer ya da ohm metre denilen araçlar yardımıyla ölçülür.
Bütün maddeler elektrik enerjisinin geçişine karşı koyarlar yani direnç gösterir. Maddelerin elektrik iletkenlikleri birbirinden farklı olduğu için dirençleri de birbirinden farklıdır.
-> İletken maddelerin direnci küçüktür ve bu nedenle bu maddeler elektrik enerjisini iletilebilir. En iyi iletkenlerin bile direnci vardır fakat küçüktür. Elektrik enerjisi iletiminde iyi iletken olan bakır ve alüminyum tel kullanılır. Altın ve gümüş daha iyi iletken olmasına rağmen pahalı olduğu için elektrik enerjisi iletiminde kullanılmaz.
-> Yalıtkan maddelerin direnci büyüktür ve bu nedenle bu maddeler elektrik enerjisini iletemezler ya da çok az iletirler. Cam, plastik, gibi maddelerin direnci çok büyük olduğu için elektrik enerjisini iletmezler ya da çok az iletirler. Yalıtkan olan maddeler bazı özel durumlarda (yüksek elektrik enerjisinde) iletken hale gelebilirler. Su normal şartlarda yalıtkandır. Fakat yüksek elektrik enerjisinde iletken hale geçer.
(İletken telden elektronlar akarken, iletken teli oluşturan atomlara çarparlar. Atomlar elektronların geçişini zorlaştırır, geçişlerine karşı koyar ve bunun sonucunda direnç oluşur. Direnç nedeniyle hem elektronların dolayısıyla elektrik akımının iletken telden geçişi zorlaşır hem de iletken tel ısınır).
b)Direncin İletkenin Uzunluk, Kalınlık (Kesit) ve Cinsine Bağlılığı:
Bir iletkenin direnci iletkenin uzunluğuna, kalınlığına (kesitine) ve cinsine bağlıdır.
1-Aynı maddeden yapılan ve aynı kalınlıktaki iki iletken telin uzunlukları farklı ise dirençleri de farklıdır.
-> Direnç, iletken telin uzunluğu ile doğru orantılıdır.
-> İletken telin uzunluğu arttıkça direnç artar, iletken telin uzunluğu azaldıkça direnç azalır.
-> (Uzun telden geçen elektronlar daha fazla atoma çarpacağından elektronlara daha fazla karşı konur ve uzun telin direnci büyük olur. Kısa telden geçen elektronlar daha az atoma çarpacağından elektronlara daha az karşı konur ve kısa telin direnci küçük olur.)
Ampul, anahtar, ampermetreden oluşan devrede R2 > R1 iki hertz ayağı arasına 1mm çaplı 0,2m (20cm) ve 0,4m (40cm) lik krom-nikel tel bağlanıp ampermetredeki değerler okunup karşılaştırılır.
2-Aynı maddeden yapılan ve aynı uzunluktaki iki iletken telin kalınlıkları farklı ise dirençleri de farklıdır.
-> Direnç, iletken telin kalınlığı ile ters orantılıdır.
-> İletken telin kalınlığı arttıkça direnç azalır, iletken telin kalınlığı azaldıkça direnç artar.
-> (Kalın telden elektronlar daha kolay geçeceği için kalın telin direnci küçük olur. İnce telden elektronlar daha zor geçeceği için ince telin direnci büyük olur.)
Ampul, anahtar, ampermetreden oluşan devrede R1 > R2 iki hertz ayağı arasına 0,5 mm ve 1mm çaplı 0,4m (40cm) lik krom-nikel tel bağlanıp ampermetredeki değerler okunup karşılaştırılır.
3-Aynı uzunlukta ve kalınlıkta olan iki iletken tel farklı cins maddelerden yapılmış ise dirençleri de farklı olur.
-> Nikel–krom telin direnci demir telin direncinden, demir telin direnci de bakır telin direncinden büyüktür.
-> (Her madeninin kendine özgü direnci vardır. Her maddenin kendine özgü olan direncine öz direnç denir.)
-> (Öz direnci büyük olan iletken telin direnci büyük, öz direnci küçük olan iletken telin direnci küçük olur.)
-> (Öz direnç arttıkça direnç artar, öz direnç azaldıkça direnç azalır.)
-> (Direnç, iletken telin öz direnci ile doğru orantılıdır.)
Ampul, anahtar, ampermetreden oluşan devrede R1 > R2 iki hertz ayağı arasına 1mm çaplı 0,4m (40cm) lik krom-nikel tel ile bakır tel bağlanıp ampermetredeki değerler okunup karşılaştırılır.
4-[ İletkenin direnci sıcaklığa bağlı olup doğru orantılıdır. Sıcaklık arttıkça (moleküllerin kinetik enerjisi artacağından) direnç artar, sıcaklık azaldıkça (moleküllerin kinetik enerjisi azalacağından) direnç azalır. (bazı maddeler için bu özellik tam terstir).]
NOT :
Dirence örnekler:
-> Suyun hortumdan akarken yavaşlaması.
-> İçinde kum olan hortumdan suyun daha zor akması.
-> Tahtaya çakılan çiviye tahtanın zorluk göstermesi.
-> Bir yüzey üzerinde hareket eden cisme sürtünme kuvvet uygulanması.
-> Düz asfalt yolda ve çakıllı yolda ilerleyen araçların hızlarının farklı olması.
-> Düz ve pürüzlü yüzeylerde hareket eden cisimlerin hareketi iletken ve yalıtkanların özellikleri ile ilişkilendirilir.
2-BASİT ELEKTRİK DEVRELERİNDE AMPULÜN PARLAKLIĞINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER:
a)Ampul Parlaklığının Pil Sayısına Bağlılığı:
Basit elektrik devrelerinde (seri bağlı olarak) kullanılan pil sayısı arttıkça devredeki elektrik enerjisinin şiddeti artacağı için ampulün parlaklığı artar.
-> 3. şekildeki ampul en parlak, 1. şekildeki ampul en az parlaklıkta yanar.
b)Ampul Parlaklığının Ampul Sayısına Bağlılığı:
Basit elektrik devrelerinde (seri bağlı olarak) kullanılan ampul sayısı arttıkça her bir ampulün yanması için gerekli elektrik enerjisinin şiddeti azalacağı için ampulün parlaklığı ampulün parlaklığı azalır. Fakat devredeki ampuller aynı parlaklıkta yanarlar.
-> 1. şekildeki ampul en parlak yanar.
-> 3. şekildeki ampuller en az parlaklıkta yanar.
c)Ampul Parlaklığının İletkenin Cinsine Bağlılığı:
Basit elektrik devrelerinde kullanılan iletken telin cinsi değiştiğinde devredeki ampulün parlaklığı yani ışık şiddeti değişir. Ampulün parlaklığının değişmesinin nedeni farklı cins iletken tellerin direncinin farklı olmasıdır.
Bakır telin direnci nikel – krom telin direncinden küçüktür. Bu nedenle devrede bakır tel kullanıldığında elektrik enerjisi fazla iletileceğinden ampulün parlaklığı fazla, devrede nikel – krom tel kullanıldığında elektrik enerjisi bakır telden daha az iletileceğinden ampulün parlaklığı daha az olur.
-> 1. şekildeki ampul daha yanar.
d)Ampul Parlaklığının İletkenin Kalınlığına Bağlılığı:
Basit elektrik devrelerinde kullanılan iletken telin kalınlığı değiştiğinde devredeki ampulün parlaklığı yani ışık şiddeti değişir. Ampulün parlaklığının değişmesinin nedeni farklı kalınlıktaki iletken tellerin direncinin farklı olmasıdır.
Kalın telin direnci ince telin direncinden küçüktür. Bu nedenle devrede kalın iletken tel kullanıldığında elektrik enerjisi fazla iletileceğinden (bilgi yelpazesi.net) ampulün parlaklığı fazla, devrede ince iletken tel kullanıldığında elektrik enerjisi kalın telden daha az iletileceğinden ampulün parlaklığı daha az olur.
-> 2. şekildeki ampul daha parlak yanar.
e)Ampul Parlaklığının İletkenin Uzunluğuna Bağlılığı:
Basit elektrik devrelerinde kullanılan iletken telin uzunluğu değiştiğinde devredeki ampulün parlaklığı yani ışık şiddeti değişir. Ampulün parlaklığının değişmesinin nedeni farklı uzunluktaki iletken tellerin direncinin farklı olmasıdır.
Kısa telin direnci uzun telin direncinden küçüktür. Bu nedenle devrede kısa iletken tel kullanıldığında elektrik enerjisi fazla iletileceğinden ampulün parlaklığı fazla, devrede uzun iletken tel kullanıldığında elektrik enerjisi kısa telden daha az iletileceğinden ampulün parlaklığı daha az olur.
-> 1. şekildeki ampul daha parlak yanar.
3-DİRENCİN ÖLÇÜLMESİ:
Direnç ölçmek için kullanılan araçlara direnç ölçer veya ohm metre denir. Direnç ölçerler dijital veya analog olmak üzere iki çeşittir.
Elektrikli cihazlarda veya basit elektrik devrelerinde iletken ve yalıtkan maddeler kullanılır ve bu maddelerin tamamının az ya da çok direnci bulunur.
Elektrikli cihazlarda veya basit elektrik devrelerinde kullanılan iletken ve yalıtkan maddelerin dirençlerinin ölçülmesi için bu maddelerin iki ucu ohm metrenin iki ucuna dokundurulur ve okunan değer ölçülen direnci verir.
NOT :
1-İletken tel üzerinden elektrik enerjisi geçerken (iletilirken) elektrik enerjisinin bir kısmı direnç nedeniyle ısı enerjisine dönüşür. Bütün iletkenlerde direnç nedeniyle ısı enerjisi açığa çıkar.
2-Elektrikli araçlar yapılırken araçların kullanım amacına göre iletken teller seçilir. Isı üretmek için yapılan elektrikli araçlarda daha fazla ısı enerjisinin açığa çıkması için kullanılan iletken tellerin direncinin büyük olması gerekir. Direnç büyük olunca iletken telden geçen elektrik enerjisinin daha büyük kısmı ısı enerjisine dönüşür. Bu araçlara elektrik enerjisi taşıyan iletken teller daha küçük dirençli iletken tellerdir.
Isı üretmek için kullanılan elektrikli araçlarda direnci büyük olan nikel – krom teller kullanılırken bu araçlara elektrik enerjisi taşıyan iletken teller direnci küçük olan bakır metalinden yapılır. Ütü, fırın, saç kurutma makinesi, su ısıtıcısı gibi araçlarda direnci büyük olan nikel – krom tel kullanılır.
Elektrikli araçlarda kullanılan iletken teller, üzerinden geçen elektrik enerjisine karşı direnç gösteremezlerse yanarlar.
3-Bir bulutun alt kısmındaki elektrik alan şiddeti yeterli düzeye geldiğinde toprağa doğru bir elektron demeti harekete geçer. Birinci demet 10 ile 50 metrelik mesafeyi 50000 – 60000 km/s arasındaki hızla geçer. 30 ile 100 mikro saniye süren bir aradan sonra ikinci bir boşalma birinci boşalmanın yolunu izler ve birinciden 30 ile 50 metre arası daha ileri gider. Daha sonra üçüncü boşalma ve ardından dördüncü boşalma meydana gelir. Her bir boşalma öncekinden 30 ile 50 metre ileri giderek öncü boşalmanın ucunun yeryüzüne yaklaşmasını sağlar. Öncü boşalma yere yaklaştıkça elektrik alan şiddeti havanın delinme dayanımı üzerine çıkacak kadar artar. Böyleceyeryüzünün sivri bir noktasından bir boşalma yukarıya doğru ilerleyerek öncü boşalma ile birleşir. Yaklaşık 50.000 km/s’ lik bir hızla aşağıdan yukarıya doğru iyonizasyonlu ve kanalda depo edilen yükü toprağa boşaltır. Bu boşalma sırasında 100 milyon voltluk bir gerilimle 200 000 Ampere kadar çıkan akım toprağa akar.
4-Bakır demirden, demir de nikel–krom telden daha iyi iletkendir.
5-Bazı maddelerin özdirençlerive iletkenlikleri:
4-AMPUL VE ÇALIŞMASI:
Elektrik enerjisini (akımını) ışık enerjisine çeviren araçlara ampul (lamba) denir.
Basit elektrik devrelerinde anahtar kapatılınca pilin ürettiği elektrik enerjisi ampulden geçer. Elektrik enerjisi ampulden geçerken ampulün içindeki ince tel elektrik enerjisinin geçişine karşı direnç gösterir ve bu sırada ısınarak akkor hale gelip ışık yayar.
Ampulde ışık üretmek için kullanılan iletken tele flaman veya gelincik teli denir. Flaman, direnci büyük olan tungsten metalinden yapılmıştır. Ayrıca ampulde kullanılan flaman, direncinin büyük olması için hem ince hem de uzun olarak yapılmıştır. (Kıvrımlı hale getirilmesinin nedeni uzunluğunun arttırılması içindir).
Evlerde kullanılan ampuller farklı dirençlere sahiptir. Bunun için elektrik enerjisi kullanıldığında dirençler farklı olduğu için farklı miktarlarda ışık enerjisi yayarlar (ışık enerjisi üretmek için farklı miktarlarda enerji harcarlar).
NOT :
1-Flaman, daha uzun bir parçayı ampule sığdırabilmek için sarmal biçime sokulmuştur.
Flamanın sarmal biçimde olmasının nedeni iletken telin uzunluğunu dolayısıyla direnci arttırmak ve daha büyük direnç sayesinde ısı enerjisinin daha fazla açığa çıkmasını sağlamaktır.
2-Havada bulunan oksijen gazı yakıcı bir gazdır. Ampullerde, flamanın oksitlenip kopmaması için içindeki hava boşaltılıp bunun yerine kimyasal tepkimeye girmeyen He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn gibi soy gazlar doldurulmuştur.
3-Ampuldeki flaman, akkor hale gelerek erimeden 3400 0C’ ye kadar sıcaklığı artan tungsten metalinden yapılır.
4-Elektrikli battaniyelerin içindeki flamanlar ısıtıcılara veya ampuldeki flamana göre daha düşük dirence sahiptir ve akkor hale gelmeden ısıyayar.
5-İlk elektrik ampulü 1880 yılında Thomas Edison tarafından yapıldı. Edison’ un ampulünde flaman olarak kömürleşmiş bambu ağacından yapılan kıymıklar kullanıldı ve ampulün içindeki hava boşaltıldı.
5-DEĞİŞKEN DİRENÇ (REOSTA):
Bir elektrik devresinde, devre üzerinden geçen elektrik enerjisini ayarlamak, değiştirmek için kullanılan dirence değişken direnç (reosta) denir.
Bir elektrik devresinde ampulün parlaklığını değiştirebilmek için ampulden geçen elektrik enerjisinin miktarı değiştirilir. Elektrik enerjisinin miktarının değiştirilebilmesi için de direnç değiştirilir. Basit elektrik devrelerinde ampulün parlaklığını yani ışık şiddetini arttırmak ya da azaltmak yani değiştirmek için yani devreden geçen elektrik enerjisinin miktarını değiştirmek için devrede değişken direnç yani reosta kullanılır.
Direncin değiştirilebilmesi için; iletkenin uzunluğunun, kalınlığının veya cinsinin değiştirilmesi gerekir. Direnci değiştirebilmek için (bilgi yelpazesi.net) bunlardan en kolayı iletkenin uzunluğunun değiştirilmesidir. Bu nedenle iletkenin uzunluğunu değiştirebilmek için reosta kullanılır. (Radyonun sesini azaltmak veya arttırmak için reosta kullanılır. Reosta sayesinde direnç değiştirilir ve direnç değişince de devreden geçen elektrik enerjisi miktarı değişir).
ÖRNEKLER:
1-
Şekildeki devrede reostanın sürgüsünün 1 ve 2 yönlerindeki hareketinde lambanın parlaklığı nasıl değişir?
-> Reostanın sürgüsü 1 yönünde hareket ettiğinde direnç küçülür ve elektrik enerjisi daha fazla geçeceğinden ampulün parlaklığı artar.
-> Reostanın sürgüsü 2 yönünde hareket ettiğinde direnç büyür ve elektrik enerjisi daha az geçeceğinden ampulün parlaklığı azalır.
2-
Şekildeki devrede ampulün yanması için hangi anahtarlar kapatılmalıdır?
-> Ampulün yanması için elektrik enerjisinin devreyi tamamlaması gerekir. Bun nedenle R anahtarı ile M, N veya P anahtarlarından biri kapatılmalıdır.
3-Şekildeki devrede;
a)Sadece 1. ampulün yanması için,
b)Sadece 2. ampulün yanması için,
c)Her iki ampulünde yanması için,
d)Hiçbir ampulün yanmaması için hangi anahtarlar kapatılmalıdır?
a)A anahtarı
b)C anahtarı
c)A ve anahtarları
d)B anahtarı
4-Şekildeki devrede;
a)1. ampulün yanması için hangi anahtarlar kapatılmalıdır?
b)2. ampulün yanması için hangi anahtarlar kapatılmalıdır?
c)3. ampulün yanması için hangi anahtarlar kapatılmalıdır?
d)1. ve 2. ampulün yanması için hangi anahtarlar kapatılmalıdır?
e)2. ve 3. ampulün yanması için hangi anahtarlar kapatılmalıdır?
f)1. 2. ve 3. ampulün yanması için hangi anahtarlar kapatılmalıdır?
a)A, B ve D anahtarları
b)A, C ve D anahtarları
c)Hiçbir zaman tek başına yanmaz.
d)A, B, C ve D anahtarları
e)A ve C anahtarları
f)A, B ve C anahtarları
5-Şekildeki devrede;
a)Bütün ampullerin yanması için hangi anahtarlar kapatılmalıdır?
b)Hiçbir ampulün yanmaması için hangi anahtarlar kapatılmalıdır?
c)A, D, F, G anahtarları kapatılınca hangi ampuller yanar?
d)A, E, F, G anahtarları kapatılınca hangi ampuller yanar?
e)A, B, C, D ve G anahtarları kapatılınca hangi ampuller yanar?
f)A, B, C, E ve G anahtarları kapatılınca hangi ampuller yanar?
g)Bütün anahtarlar kapatılınca hangi ampuller yanar?
h)1. 2. 5. ve 6. ampullerin yanması için hangi anahtarlar kapatılmalıdır?
ı)1. 2. 4. ve 5. ampullerin yanması için hangi anahtarlar kapatılmalıdır?
a)A, C, D, E, G anahtarları
b)A, G, H anahtarları
c)1. 2. ve 5. ampuller
d)1. 2. ve 4. ampuller
e)1. 5. ve 6. ampuller
f)1. 4. ve 6. ampuller
g)Hiçbir ampul yanmaz
h)A, D, G anahtarları
ı)A, D, E, F ve G anahtarları
Yorumlar
Yorum Gönder