Embed Size (px)
Citation preview
MAK108 / GMAK108 Temel Elektrik-Elektronik
Bilgisi1. HAFTA
Yardımcı Kaynaklar- Gazisem Elektronik Mühendisliği Ders Notu, 2015.
- Analog Elektronik, 2011. Yazarlar: M. Bereket, E. Tekin
- Electric Circuits, 10th Ed. Yazarlar: J. W. Nillson, S. A. Riedel
- Fundamentals Of Electric Circuits, 4th Ed. Yazarlar: C.K. Alexander, M. N. O. Sadiku
- Schaum’s Outlines: Electic Circuits, 4th Ed. Yazarlar: M. Nahvi, J. A. Edminister
---
Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ekici ([email protected])
Araş. Gör. Dr. Timur Düzenli ([email protected])
1. Hafta- İçerik- Atom ve yapısı, İletkenler, Yalıtkanlar, Yarı iletkenler
- Elektrik Akımı, Akım Şiddeti, Akım Türleri
- Elektriksel potansiyel fark (Gerilim), Gerilimin ölçülmesi
- Piller
- Dirençler
- Bir yörüngenin taşıyabileceği maksimum elektron sayısı: 2n2 (n: yörünge numarası)
- Atomda proton sayısı ile elektron sayısı eşittir ve bu durumdaatom yüksüzdür.
- Elektron kaybetmiş veya kazanmış atomlara iyon denir.
- Atomun en son yörüngesine valans yörünge bu yörüngedebulunan elektronlara valans elektron (serbest elektron) denir.
- Valans elektronları çekirdeğe zayıf bir şekilde bağlıdır. Atomlarınvalans yörüngelerinde en fazla 8 elektron bulunur ve bu durumdaolanlara kararlı atom denir.
- Valans yörüngesinde 4’ten az elektron bulunduran atomlarelektron vermeye, 4’ten fazla elektron bulunduran atomlar elektronalmaya çalışır.
Atom ve Yapısı
İletkenler
- Elektrik akımını iyi iletirler.
- Son yörüngelerinde 1,2,3 elektron bulunur.
- İletkenler çok sayıda serbest elektrona sahipolduklarından elektrik akımının kolayca geçmesine izinverirler.
- Gümüş, bakır, altın, alüminyum iyi iletkendir.
- İletken gazlara örnek olarak argon, neon ve kriptongazlar verilebilir.
- Elektrik akımını iletmezler. Son yörüngelerinde 5,6,7elektron bulunur.
- Cam, porselen, plastik, kağıt, kauçuk ve pamuk vb.maddeler yalıtkandır. Saf su, alkol, benzin ve trafo yağıyalıtkan özelliğe sahiptir.
Yalıtkanlar
Yarıiletkenler- Elektrik akımını belli koşullarda iletirler.
- Normal koşullarda yalıtkan olan, uygun koşullar sağlandığındailetkenlik özelliği gösteren maddelerdir.
- Son yörüngelerine 4 elektron bulunur.
- Silisyum ve germanyum yarıiletkenlere örnektir.
Elektrik Akımı
Serbest yük taşıyıcılarının bir malzeme içinde belirli bir yönde, belirli birdüzende hareket etmeleridir.
Akımın yönü serbest yük taşıyıcılarının hareket yönünün tersi kabul edilir.
Akım Şiddeti
Birim zamanda taşınan yük miktarıdır.
𝐼 =𝑄
𝑡=𝐶𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏
𝑠𝑎𝑛𝑖𝑦𝑒= 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟 𝐴
Akım TürleriDoğru Akım (Direct Current, DC)
Akımın yönü zamanla değişmiyorsa doğru akımdır.
Alternatif/Değişken Akım (Alternating Current, AC)
Akımın yönü zamanla değişiyorsa alternatif akımdır.
Akımın Etkileri
- Isı
- Magnetik alan
- Sıvı ve gaz ortamda parçacık taşınması (elektroliz)
Elektriksel Potansiyel Farkı (gerilim)İki nokta arasındaki yük farkıdır. Elektrik alanı içindeki pozitif birim yükü bir noktadanbaşka bir noktaya getirmek için yapılan işe denir.
Elektromotor Kuvvet (emk)
Bir elektrik devresinde elektriksel yük taşıyıcılarının (elektronlar) belirli bir yöndehareketini sağlayan enerji kaynağına denir.
Gerilim akımın yönünü belirler. Akım yüksek gerilimden alçak gerilime doğrudur.
Gerilimin etkileri- Akımın yönü
- Elektrik devresinin değişik noktalarında değişik potansiyel farkların oluşması
PillerPil kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. Doğru akım üretirler.
Bir pil farklı iki metal elektrodu (çinko veya bakır) bir elektrolit (sülfrik asiteriyiği) içine batırılmasıyla elde edilir. oluşan gerilimin değeri iki metalincinsine bağlıdır.
Örneğin elektrolit içine batırılmış bakır ve çinko metal elektrotlarınarasındaki emk değeri
E=eCu-eZn
=0,34-(-0,76)=1,1 V
Taşınabilir pilleri 3 ana gruba ayırabilmek mümkündür :a- Şarj edilmeyen piller :
1) Çinko – karbon (cep fenerleri, radyolar, vs)
2) Alkali – mangan (radyolar, oyuncaklar, kameralar, vs)
3) Lityum (uzaktan kumandalar, hesap makineleri, hafıza devreleri, vs)
b- şarj edilebilen piller :
1) Nikel – kadmiyum ( kablosuz motorlu el aletleri, acil aydınlatma sistemleri, vs)
2) Nikel – metal hidrit ( telsiz telefonlar, dijital kameralar, vs)
3) Lityum – iyon (cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar, dijital kameralar, vs)
4) Lityum – polimer (cep telefonları, akıllı kartlar, vs)
c- düğme piller :
1) Gümüş – oksit (kol saatleri, hesap makineleri, kameralar, vs)
2) Çinko – hava (işitme cihazları, vs)
3) Lityum (fotoğraf makineleri, kol saatleri, taşınabilir bilgisayarlar, vs)
4) Alkali – mangan (kol saatleri, işitme cihazları, minyatür el fenerleri,vs)
ELEKTRİK DEVRESİ Elektrik devresi, elektrik akımının yoludur diye tanımlanabilir.
Elektrik akımını oluşturan elektrik yükleri, elektrik devresinden geçerek, üretecin elektrik enerjisinin alıcısı da başka bir enerjiye dönüşümünü sağlar.
Elektrik enerjisi ile çalışan herhangi bir aygıtın çalıştırılabilmesi için içinden sürekli elektrik akımı geçmesi gereklidir.
Enerji kaynağının bir ucundan çıkan elektrik yükleri, bir yol takip ederek, diğer ucuna ulaşırlar.
İşte bir elektrik enerjisi kaynağı yardımı ile, bir elektrik aygıtının çalıştırılabilmesi için sürekli elektrik akımının geçtiği yola “elektrik devresi” denir.
ELEKTRİK DEVRESİ
Elektrik Devresi
1. Üreteç: Çeşitli enerji türlerini elektrik enerjisine dönüştüren devreelemanıdır.
2. Tüketeç: elektrik enerjisini çeşitli enerji türlerine çeviren devre elemanıdır.
3. İletken: elektrik akımını aktaran aygıtlardır.
Açık DevreDevre akımının, isteyerek yada istemeyerek devreden geçmesinin önlediği, devrenin bir noktadanaçıldığı durumdur. Açık devre olan ucun direnci sonsuzdur.
Kısa DevreDevre akımının yüke ulaşamadan direncin olmadığı kısa yollardan devresini tamamlamasıdır. Kısadevre olan uçta direnç sıfırdır.
ELEKTRİK DEVRE ÇEŞİTLERİ
Elektrikte Ölçü Birimleri
DİRENÇLERDirenç: Bir malzemenin elektrik akımının geçişine karşı gösterdiği zorluğa direnç, kolaylığailetkenlik denir.
Devreden geçen akımı sınırlandırmak, Bir noktadaki gerilimi ayarlamak
için kullanılır
Bir iletkenin elektrik akımına gösterdiği zorluk (yani o iletkenin direnci), iletken içinde hareket edenelektronlarla, o iletken içindeki atom ve diğer parçacıklararasındaki sürtünmelerden meydana gelir.
DİRENÇLER
Bir iletkenin direnci aşağıdaki formülden hesaplanır.
𝑅 = 𝜌𝐿
𝑆
Bu formüldeki harflerin anlamı ve birimleri;R: İletkenin direnci (ohm)L: İletkenin uzunluğu (metre)ρ: İletkenin özdirenci (ohm)S: İletkenin kesiti (mm2)
- Bir iletkenin direnci, o iletkenin boyuna, çapına cinsine göre değişir.
- Direnç; iletkenin uzunluğu ve özdirenci ile doğru, kesiti ile ters orantılıdır.
DİRENÇLERAşağıdaki tabloda, bazı iletkenlerin özdirençleri gösterilmektedir. Bu tablodaki değerler,
iletkenlerin oda sıcaklığındaki (20 C) özdirençleridir.
DİRENÇLERÖrnek:Uzunluğu 20 metre, kesiti 2 mm2 olan bakır telin direncini hesaplayınız.
Örnek:Çapı 3 mm ve uzunluğu 50 km olan bakırdan yapılmış hattın direncini hesaplayınız.
Önce iletkenin kesitini bulalım daha sonra direnç formülünde yerine koyup bakır iletkenin direncini bulalım.
DİRENÇLER- İletkenin direnci, sıcaklıkla doğru orantılıdır. Buna göre sıcaklık arttıkça iletkenin direnci de artar.
- Devre dizaynlarında, dirençler bir bir hesaplanır öyle seçilir. Bu nedenle direnç çok hassas bir noktada bağlı ise ve içinden geçen akım sonucu ısınarak değeri değişmiş ise, devrenin çalışması etkilenebilir.
- Dirençlerin üzerinde belirtilen omik değer, oda sıcaklığındaki (20 Co) direnç değeridir.
Aşağıdaki şekilde metallerin direncinin sıcaklıkla değişmesi görülmektedir
Değerlerine göre dirençler üç sınıfa ayrılırlar
Sabit Dirençler Ayarlı Dirençler Ortam Etkili Dirençler
22 Mayıs 2017 Pazartesi 29
Direnç Çeşitleri
Direnç değeri değişmeyen dirençlere sabit direnç denir.
Sembolü aşağıdaki gibidir.
22 Mayıs 2017 Pazartesi 30
Sabit Dirençler
Sabit dirençler yapıldıkları malzemeye göre beş çeşittirler.
Telli Dirençler Karbon Dirençler Film Dirençler Entegre Dirençler Smd (Yüzey Montajlı) Dirençler
22 Mayıs 2017 Pazartesi 31
Sabit Dirençler
Telli Dirençler :
Sıcaklıkla direnç değerinin değişmemesi ve dayanıklı olması için nikel-krom, nikel-gümüş ve konstantan gibi metaller kullanılır.
22 Mayıs 2017 Pazartesi 32
Sabit Dirençler
Karbon Dirençler :
Toz hâlindeki karbon ve reçinenin ısıtılarak eritilmesi yolu ile elde edilir. Karışımdaki karbon oranı direncin değerini belirler.
Büyüklüklerine göre 1/8, 1/4, 1/2, 1 ve 2 W güçlerinde; 1Ω’dan 22 MΩ'a kadar değerlerde üretilir.
22 Mayıs 2017 Pazartesi 33
Sabit Dirençler
Film Dirençler :
Metal film direnç olarak ta anılan bu dirençler; Seramik ve metal tozu karışımı bir yapıştırıcı ile hamur hâline getirildikten sonra seramik bir gövdeye şerit hâlinde yapıştırılarak elde edilir. Görünüş olarak Karbon dirençlere benzerler.
22 Mayıs 2017 Pazartesi 34
Sabit Dirençler
Entegre Dirençler :
Çok sayıda direncin tek bir paket altına alınmasıyla elde edilen direnç türüdür. Bu nedenle sıra direnç olarak adlandırılır.
22 Mayıs 2017 Pazartesi 35
Sabit Dirençler
Smd (Yüzey Montajlı) Dirençler :
22 Mayıs 2017 Pazartesi 36
Sabit Dirençler
Yüzey montaj teknolojisi
(surface mount
technology-SMT) yüzey
montaj elemanlarını
devre kartına doğrudan
bağlamak için kullanılan
teknolojidir.
Smd (Yüzey Montajlı) Dirençler :
22 Mayıs 2017 Pazartesi 37
Sabit Dirençler
Yüzey montaj teknolojisi
kullanılarak devre kartı üzerine
doğrudan bağlamak için üretilen
dirençlerdir.
Boyut olarak çok küçük yapıya
sahiptirler
Direnç değerinin belli bir aralık boyunca ayarlanabildiği dirençlerdir. Bağlandıkları noktanın gerilimini ya da bağlandıkları noktadan geçen akımı ayarlamak için kullanılır.
Çeşitleri Trimpot Potansiyometre Reosta
22 Mayıs 2017 Pazartesi 38
Ayarlı Dirençler
Trimpot : Devre direncinin bir veya birkaç defa ayarlandıktan sonra bu ayar değerinde sabit bırakıldığı yerlerde kullanılan dirençlerdir. İnce uçlu tornavida ile ayar yapılır. Düşük güce sahiptirler ve bu bakımdan elektronik devrelerde sıklıkla kullanılır
22 Mayıs 2017 Pazartesi 39
Ayarlı Dirençler
Potansiyometre: Devre direncinin çok sık değiştirilmesi gerektiği yerlerde kullanılır. Direnç değerinin değişimi el ile değiştirilmeye müsait ince ayar çubuğu sayesinde yapılır.
22 Mayıs 2017 Pazartesi 40
Ayarlı Dirençler
Potansiyometre: Potansiyometreler üç başlık altında toplanır. Bunlar;
Lineer potansiyometreler,
Logaritmik potansiyometreler,
Çok turlu potansiyometrelerdir
22 Mayıs 2017 Pazartesi 41
Ayarlı Dirençler
Reosta: Yüksek güçlü devrelerde kullanılan , dolayısıyla üzerinden yüksek akım geçebilen ayarlı dirençlerdir. Direnç ayarı el ile yapılır
22 Mayıs 2017 Pazartesi 42
Ayarlı Dirençler
Ortamın fiziksel özelliklerinden (ısı, ışık v.b.) etkilenerek direnç değeri değişen Devre elemanlarıdır.
Çeşitleri;
Isı Etkili Dirençler (Termistörler)
Işık Etkili Dirençler (LDR’ler)
Gerilim Etkili Dirençler (VDR’ler)
22 Mayıs 2017 Pazartesi 43
Ortam Etkili Dirençler
DİRENÇ RENK KODLARI DİRENÇ RENK KODLARI
Dirençlerin iki önemli karakteristiği vardır. Bu karakteristikler;
a- Direncin omik değerib- Direncin gücü
olarak tanımlanır ve devrede kullanılacak dirençlerin seçiminde bu büyüklüklerdikkate alınır. Şimdi sırayla bu büyüklükleri inceleyelim.
DİRENÇLERDİRENCİN OMİK DEĞERİ
Dirençlerin omik değerleri ya üzerinde doğrudan doğruya rakamla yazılır ya da renk kodları aracılığı ile belirtilir. Aşağıdaki örnekte direncin omik değeri ve toleransı doğrudan doğruya rakamla yazılmıştır.
DİRENÇLERDİRENCİN OMİK DEĞERİ
Diğer grup dirençler ise (genellikle 0,125 ve 0,25 wattlık dirençlerde) omik değer, direncin üzerindeki renk bantlarıyla ifade edilir. Genellikle, dirençlerin üzerinde dört (4) tane renk bandı bulunur. Bu bantların soldan üç tanesi direncin omik değerini; en sağdaki bant ise direncin toleransını verir. Aşağıdaki şekilde direncin üzerindeki bulunan renk bantları görülmektedir:
DİRENÇLERÖrnek:Şekilde bant renkleri verilen direncin omik ve toleransını bulunuz.
STANDART DİRENÇ DEĞERLERİ
