Katı Bir İletkenin Direnci

Elektrik devrelerinde, bir iletkenin elektrik akımına karşı gösterdiği zorluk direnç olarak adlandırılır. Direnç, “R” harfi ile gösterilir ve birimi ohmdur (Ω). Direncin büyüklüğü, iletkenin yapıldığı malzemeye, iletkenin boyutlarına ve sıcaklık gibi dış faktörlere bağlıdır.

Bir iletkenin direnci şu faktörlere bağlıdır:

• İletkenin uzunluğu: Uzun bir iletkenin direnci, kısa bir iletkene göre daha fazladır.
• İletkenin kesit alanı: Geniş kesit alanına sahip bir iletken, daha az direnç gösterir.
• İletkenin malzemesi: Farklı malzemeler farklı direnç değerlerine sahiptir. Örneğin, bakır düşük direnç gösterirken, demir daha yüksek direnç gösterir.
• Sıcaklık: İletkenin sıcaklığı arttıkça direnci de genellikle artar.

Ohm Yasası

Ohm Yasası, bir elektrik devresinde direnç, akım ve potansiyel fark arasındaki ilişkiyi tanımlayan temel bir yasadır. Yasaya göre, bir iletkenin uçları arasındaki potansiyel fark, üzerinden geçen akım ile doğru orantılıdır. Bu oranın sabiti ise dirençtir.

Ohm Yasası Formülü: V = I * R

Burada:

• V, potansiyel farkı (volt cinsinden),
• I, elektrik akımı (amper cinsinden),
• R, direnç (ohm cinsinden) ifade eder.

Yani, devreden geçen akım miktarı, devredeki potansiyel fark ile doğru orantılıdır ve direnç bu oranın sabitidir.

Reosta

Reosta, devredeki direncin ayarlanmasını sağlayan bir elektrik devre elemanıdır. Reostada bulunan sürgü, devredeki direnci artırmak veya azaltmak için kullanılır. Şekildeki gibi, sürgü 1 ya da 2 yönünde hareket ettirildiğinde devredeki direnç değişir ve buna bağlı olarak devreden geçen akımın şiddeti de değişir.

Basit Elektrik Devreleri

Basit elektrik devreleri, üreteç, direnç, anahtar gibi temel devre elemanlarından oluşur. Bir elektrik devresinde bu elemanların görevleri oldukça önemlidir. Üreteç, devredeki elektrik enerjisini sağlar. Direnç ise bu enerjiyi ısı, ışık gibi enerji türlerine dönüştürür. Anahtar, devrenin açılıp kapanmasını kontrol eden bir mekanizmadır. Devreye gerektiğinde ampermetre ve voltmetre de eklenebilir. Ampermetre devredeki akımı ölçerken, voltmetre potansiyel farkı ölçer. Ampermetre seri bağlanırken voltmetre paralel bağlanır.

Bu tip devrelerde anahtar kapalı olduğunda devreden akım geçer, açık olduğunda ise akım kesilir. Direnç, akımın büyüklüğünü sınırlayan bir elemandır ve bu sayede devre elemanları aşırı ısınmaz.

Bu şemada, R ile gösterilen direnç, V ile gösterilen voltmetre ve A ile gösterilen ampermetre bulunmaktadır.

Direnç Nasıl Hesaplanır? Ohm Yasası’na göre, bir devredeki direnç şu formülle hesaplanır: R = V / I
Burada:

• R direnç (ohm),
• V potansiyel fark (volt),
• I akım şiddeti (amper).

Bu formüle göre direnç, potansiyel fark ile doğru, akım ile ters orantılıdır.

Direncin Bağlı Olduğu Faktörler: Bir iletkenin direnci, çeşitli faktörlere bağlıdır:

1. İletkenin uzunluğu (L): Uzun bir iletken, kısa bir iletkene göre daha fazla direnç gösterir.
2. İletkenin kesit alanı (A): Geniş kesitli bir iletken, daha az direnç gösterir.
3. İletkenin yapıldığı malzeme (özdirenç – ro): Farklı malzemeler farklı direnç değerlerine sahiptir. Bakır gibi iletkenler düşük direnç gösterirken, demir gibi maddeler daha yüksek direnç gösterir.
4. Sıcaklık: İletkenin sıcaklığı arttıkça direnci de artar. Ancak bazı maddelerde (yarı iletkenler gibi) sıcaklık arttıkça direnç azalabilir.

Direncin hesaplanmasında şu formül kullanılır: R = ro * L / A
Burada:

• ro, malzemenin özdirenci,
• L, iletkenin uzunluğu,
• A, iletkenin kesit alanıdır.

Çözümlü Örnek Test Soruları

Soru 1: 4 ohm dirençli bir devreden 3 amperlik akım geçmektedir. Devredeki potansiyel fark kaç volttur?

A) 6 V
B) 9 V
C) 12 V
D) 15 V
E) 18 V

Çözüm:
Ohm Yasası’na göre V = I * R formülü kullanılır.
Verilenler: I = 3 amper, R = 4 ohm olduğuna göre:
V = 3 * 4 = 12 volt
Cevap: C

Soru 2: Bir devrede 20 volt potansiyel fark uygulanmış ve 5 ohm’luk direnç bulunmaktadır. Devreden geçen akım şiddeti kaç amperdir?

A) 2 A
B) 3 A
C) 4 A
D) 5 A
E) 6 A

Çözüm:
Ohm Yasası’na göre:
I = V / R
Verilenler: V = 20 V, R = 5 ohm olduğuna göre:
I = 20 / 5 = 4 amper
Cevap: C

Soru 3: 10 ohm’luk bir direnç üzerinden geçen akım şiddeti 2 amperdir. Bu devredeki potansiyel fark kaç volttur?

A) 5 V
B) 10 V
C) 15 V
D) 20 V
E) 25 V

Çözüm:
Ohm Yasası’na göre V = I * R formülü ile potansiyel fark bulunur.
Verilenler: I = 2 amper, R = 10 ohm olduğuna göre:
V = 2 * 10 = 20 volt
Cevap: D