Elektrik Direnci: Nedir ve Ne İşe Yarar? (Örnekler Dahil)

Alan: Temel Elektrik

China

Elektrik Direnc Nedir?

Bir direnç (ayrıca elektrik direnci olarak da bilinir), akım akışına karşı bir pasif elektriksel eleman olarak tanımlanır. Bir direnç, akım akışına elektriksel direnç sağlar. Direnç, bir dirençteki akım akışına karşı olan direnci ölçer. Bir direncin direnci ne kadar büyükse, akım akışına karşı olan bariyer o kadar büyük olur. Farklı türlerde dirençler bulunmaktadır, örneğin bir termistör.

Bir elektrik ve elektronik devrede, bir direncin temel işlevi elektronların akışına karşı "direnç" göstermektir, yani elektrik akımı. Bu nedenle ona "direnç" denir.

Dirençler pasif elektriksel elemanlardır. Bu, devreye herhangi bir enerji sağlayamayacaklarını, aksine, içinden akım geçen sürece enerji alıp ısı şeklinde dağıttıklarını anlamına gelir.

Farklı dirençler, bir elektrik ve elektronik devrede akım akışını sınırlamak veya gerilim düşüşü oluşturmak için kullanılır. Dirençler, Ohm (Ω)’un kesirleri ile milyonlarca Ohm arasında birçok farklı direnç değeriyle mevcuttur.

Bir direnç üzerindeki gerilim (V), ondan geçen akım (I) ile orantılıdır. Burada direnç R, orantı sabiti olarak kabul edilir.

Bir Direnç Ne İşe Yarar?

Elektrik ve elektronik devrelerde dirençler, akım akışını sınırlamak ve düzenlemek, gerilimleri bölmek, sinyal seviyelerini ayarlamak, aktif elemanları biaslamak vb. için kullanılır.

Örneğin, birçok direnç seri bağlanarak ışık yayan diyot (LED)'den geçen akımı sınırlamak için kullanılır. Diğer örnekler aşağıda tartışılmıştır.

Gerilim Zirvelerine Karşı Koruma

Bir snubber devresi, bir direnç ve bir kondansatör serisi kombinasyonunun, bir tirezistör ile paralel olarak bağlantılı olduğu yerdir. Bu, tirezistördeki hızlı gerilim yükselişini baskılamak için kullanılır. Bu, tirezistörü Yüksek $\frac{dv}{dt}$ karşı korumak için kullanılan bir snubber devresidir.

Dirençler ayrıca LED ışıklarını gerilim zirvelerine karşı korumak için de kullanılır. LED ışıkları yüksek elektrik akımına hassas olduğundan, eğer bir direnç kullanılmazsa, LED'den geçen elektrik akımı kontrol edilemez ve LED zarar görebilir.

Gerilim Düşümü Oluşturma Yoluyla Uygun Gerilim Sağlama

Bir elektrik devresindeki her eleman, bir ışık veya bir anahtardır, belirli bir gerilime ihtiyaç duyar. Bunun için, dirençler, elemanlar arasında bir gerilim düşümü oluşturarak uygun gerilim sağlar.

Elektrik Direnç Neyle Ölçülür (Direnç Birimleri)?

Bir direnç için SI birimi Ohm'dur ve Ω ile gösterilir. Ohm (Ω) birimi, büyük Alman fizikçi ve matematikçi Georg Simon Ohm'un onuruna adlandırılmıştır.

SI sisteminde, bir ohm 1 volt per amper eşittir. Bu nedenle,

$\begin{align*} 1\,\,Ohm = 1 \frac{Volt}{Ampere} \end{align*}$

Bu nedenle, direnç ayrıca volt per amper olarak da ölçülür.

Dirençler geniş bir değer aralığında üretilir ve belirlenir. Bu nedenle, dirençlerin türetilmiş birimleri, miliohm (1 mΩ = 10-3 Ω), kiloohm (1 kΩ = 103 Ω) ve megaohm (1 MΩ = 106 Ω) gibi değerlerine göre yapılır.

Elektrik Direnci Devre Sembolu

Elektrik dirençleri için iki ana devre sembolü kullanılır. En yaygın kullanılan direnç sembolü, Kuzey Amerika'da yaygın olarak kullanılan zikzak çizgi şeklindedir.

Diğer bir direnç sembolü, Avrupa ve Asya'da yaygın olarak kullanılan küçük dikdörtgen şeklindedir ve bu, uluslararası direnç sembolü olarak adlandırılır.

Aşağıdaki görüntüde gösterildiği gibi dirençlerin devre sembolleri.

İşletme WeChat ekran görüntüsü_1710134355893.png — Direnç Sembolü

İşletme WeChat ekran görüntüsü_1710134362141.png — Direnç Sembolü

Seri ve Paralel Dirençler

Seri Bağlı Dirençler Formülü

Aşağıdaki devrede, n adet direnç seride bağlanmış olarak gösterilmiştir.

Eğer iki veya daha fazla direnç seri bağlıysa, o zaman seri bağlı dirençlerin eşdeğer direnci, bireysel dirençlerinin toplamına eşittir.

Matematiksel olarak bu şu şekilde ifade edilir

$\begin{align*} R_e_q_. = R_1 + R_2 + ........ + R_n \end{align*}$

$\begin{align*} R_e_q_. = \sum_{i=1}^{n} R_n \end{align*}$

Seri bağlantılı bir devrede, her bireysel dirençten geçen akım sabit kalır (yani her direncin üzerinden geçen akım aynıdır).

Örnek

Aşağıdaki devrede gösterildiği gibi, üç direnç (5 Ω, 10 Ω ve 15 Ω) seri olarak bağlanmıştır. Seri bağlı dirençlerin eşdeğer direncini bulun.

Çözüm:

Verilen Veriler: $R_1 = 5 \,\,\Omega, R_2 = 10 \,\,\Omega$ ve $\,\,R_3 = 15 \,\,\Omega$

Formüle göre,

$\begin{align*} \begin{split} & R_e_q_. = R_1 + R_2 + ........ + R_n \\ & = 5 + 10 + 15 \\ & R_e_q_.= 30\,\,\Omega \end{split} \end{align*}$

Böylece seri bağlı dirençlerin eşdeğer direnci 30 Ω olarak bulunur.

(yukarıdaki devre şemasında 25 Ω yazmaktadır. Bu bir yazım hatasıdır, doğru cevap 30 Ω'dur)

Paralel Bağlı Dirençler Formülü

Aşağıdaki devre, n adet paralel bağlanmış direnci göstermektedir.

İki veya daha fazla direnç paralel bağlanmışsa, paralel bağlı dirençlerin eşdeğer direnci, bireysel dirençlerin terslerinin toplamının tersine eşittir.

Matematiksel olarak bu ifade şu şekilde yazılır:

$\begin{align*} \frac{1}{R_e_q_.} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + ........ + \frac{1}{R_n} \end{align*}$

$\begin{align*} R_e_q_. = \sum_{i=1}^{n} \frac{1}{R_n} \end{align*}$

Paralel bağlantıda, her bireysel dirençten geçen gerilim sabit kalır (yani her direnç üzerinden geçen gerilim aynıdır).

Direnç Devreleri (Örnek Uygulamalar)

LED Akım Sınırlama Direnci

Bir LED'de akımı sınırlamak çok önemlidir. Eğer bir LED üzerinden çok fazla akım aktarılırsa, hasar görebilir. Bu nedenle, akım sınırlama direnci kullanılarak LED'ye giren akım sınırlanır veya azaltılır.

Akım sınırlama dirençleri, LED ile seri olarak bağlanarak LED üzerinden akan akımın güvenli bir değere indirgenmesini sağlar. Örneğin, aşağıdaki görüntüde gösterildiği gibi, akım sınırlama direnci LED ile seri olarak bağlanmıştır.

Gerekli Akım Sınırlama Direncinin Değerini Hesaplayın

Akım sınırlama direncinin değerini hesaplarken, LED'in üç belirti veya karakteristik değerini bilmemiz gerekmektedir:

LED ileri gerilimi (veri sayfasından)
LED maksimum ileri akımı (veri sayfasından)
VS = besleme gerilimi

İleri gerilim, bir LED'yi açmak için gereken gerilimdir ve genellikle LED ışıklarının rengine bağlı olarak 1.7 V ile 3.4 V arasındadır. Maksimum ileri akım, LED üzerinden sürekli akan akımdır ve temel LED'ler için genellikle 20 mA civarındadır.

Şimdi, gerekli akım kısıtlayıcı direnç değerini aşağıdaki denklem kullanarak hesaplayabiliriz,

$\begin{align*} R = \frac{V_S - V_F}{I_F} \end{align*}$

Burada, $V_S$ = Besleme Gerilimi

$V_F$ = İleri Gerilim

$I_F$ = maksimum ileri akım

Yukarıdaki formülü kullanarak gerekli akım kısıtlayıcı direnç değerini hesaplama örneğine bakalım.

Yükleme Direçleri

Yükleme Direçleri, bir sinyal için bilinen bir durumu sağlamak amacıyla elektronik lojik devrelerde kullanılan dirençlerdir.

Başka bir deyişle, Yükleme direçleri, giriş koşulu olmadığında bir kablo yüksek mantıksal seviyeye çekilmesini sağlar. Bir çekme aşağı direnci, yükleme direçlerine benzer şekilde çalışır, ancak kabloyu düşük mantıksal seviyeye çeker.

Modern IC'ler, mikrodenetleyiciler ve dijital mantık kapıları birçok giriş ve çıkış piniye sahiptir ve bu girdiler ve çıkışlar doğru şekilde ayarlanmalıdır. Bu nedenle, pull-up dirençleri, mikrodenetleyici veya dijital mantık kapısının giriş pininin bilinen bir duruma doğru biaslanması için kullanılır.

Pull-up dirençleri, devre dışı bırakılan bileşenlerin toprağa veya VCC ile fiziksel bağlantısını kesen transistörler, anahtarlardan, düğmelere vb. ile birlikte kullanılır. Örneğin, aşağıdaki resimde pull-up direnç devresi gösterilmiştir.

企业微信截图_17101346272890.png — Pull-up Direnç Devresi

企业微信截图_17101346341956.png — Pull-up Direnç Devresi

Gösterildiği gibi, anahtar kapalı olduğunda, mikrodenetleyici veya kapının giriş gerilimi (Vin) toprağa gider ve anahtar açık olduğunda, mikrodenetleyici veya kapının giriş gerilimi (Vin) giriş geriliminin (Vin) seviyesine çekilir.

Bu nedenle, anahtar açık olduğunda, pull-up direnci mikrodenetleyicinin giriş pini veya kapıyı bias edebilir. Bir pull-up direnç olmadan, mikrodenetleyici veya kapının girişleri asılı kalır, yani yüksek bir impedans halindedir.

Bir pull-up direncin tipik değeri 4.7 kΩ'dur ancak uygulamaya bağlı olarak değişebilir.

Bir Direnç Üzerindeki Gerilim Düşümü

Bir direnç üzerindeki gerilim düşümü, direnç üzerindeki gerilim değerinden başka bir şey değildir. Gerilim düşümü aynı zamanda IR düşümü olarak da bilinir.

Bildiğimiz gibi, bir direnç, akımın akışına elektriksel direnç sağlayan pasif bir elektriksel elemandır. Böylece, Ohm yasasına göre, akım bir dirençten geçtiğinde bir gerilim düşümü oluşturacaktır.

Matematiksel olarak, bir direnç üzerindeki gerilim düşümü şu şekilde ifade edilebilir,

$\begin{align*} V (Voltage \,\, Drop) = I * R \end{align*}$

IR Düşümleri için İşaret (Gerilim Düşümleri)

Bir direnç üzerindeki gerilim düşümlerinin işaretini belirlemek için akım yönü çok önemlidir.

Aşağıdaki görüntüde gösterildiği gibi, A noktasından B noktasına doğru R direncinde bir akım (I) akan bir direnç düşünün.

Bu nedenle, A noktası B noktasına göre daha yüksek potansiyalededir. Eğer A'dan B'ye gidersek, V = I * R negatif, yani -I * R (yani, potansiyel düşüşü). Benzer şekilde, eğer B'den A'ya gidersek, V = I * R pozitif, yani +I * R (yani, potansiyel yükselişi).

Bu nedenle, bir direnç üzerindeki gerilim düşümünün işareti, o direnç üzerinden geçen akımın yönüne bağlıdır.

Direnç Renk Kodları

Direnç Renk Kodları, herhangi bir dirençin direnç değerini ve yüzde toleransını tanımlamak için kullanılır. Direnç renk kodları, renkli bantlar kullanarak bu değerleri belirler.

Aşağıdaki resimde gösterildiği gibi, direnç üzerinde dört renkli bant bulunur. Üç bant yan yana yazılırken, dördüncü bant üçüncü bandan biraz uzakta yazılır.

4 band resistor color code — 4 Bantlı Direnç Renk Kodu

Soldan ilk iki band önemli rakamları belirtir, üçüncü band ondalık çarpanı, dördüncü band ise toleransı belirtir.

5 band resistor code — 5 Band Direnç Renk Kodu

Aşağıdaki tablo, dirençlerin farklı renk kodlamaları için önemli rakamları, ondalık çarpanları ve toleransları göstermektedir.

Önemli Noktalar:

Altın ve Gümüş band her zaman sağ tarafta yer alır.
Direnç değeri her zaman soldan sağa okunur.
Tolerans bandı yoksa, bir bantın bir uçtan yakın olduğu tarafı bulup bu tarafı ilk band olarak kabul edin.

Örnek (Direnç Değerini Nasıl Hesaplarım?)

Aşağıdaki resimde görüldüğü gibi, bir karbon renk kodlu dirençte ilk halka yeşil, ikinci halka mavi, üçüncü halka kırmızı ve dördüncü halka altın rengidir. Direncin özelliklerini bulun.

Çözüm:

Dirençlerin renk kodlaması tablosuna göre,

Yeşil	Mavi	Kırmızı	Altın
5	6	102	${\pm 5}{\%}$

$\begin{align} R = 56 10^2 \Omega \SI{\pm 5}{\%} \,\, \end{align*}$

Bu nedenle, direncin değeri $5600\,\,\Omega$ olup, toleransı ${\pm 5}{\%}$ 'dır.

Bundan dolayı, direncin değeri şunlar arasında değişir:

$5600 + 5 \% = 5600 + 280 = 5880 \,\,\Omega$

$5600 - 5 \% = 5600 - 280 = 5320 \,\,\Omega$

Böylece, direncin değeri $5880\,\,\Omega$ ve $5320\,\,\Omega$ arasında yer alır.

Karakter veya Harf Kodlaması (RKM Kodu)

Bazen dirençler o kadar küçük olabilir ki renk kodlaması uygulanması zor hale gelir. Bu durumlarda, direnç özelliklerini belirtmek için bir karakter veya harf kodlaması kullanılır. Buna aynı zamanda RKM kodu da denir.

Dirençlerin kodlanmasında kullanılan karakterler R, K ve M'dır. İki ondalık sayı arasında bir karakter varsa, bu karakter ondalık nokta olarak işlev görür. Örneğin, R karakteri Ohm'ları, K karakteri Kilo ohm'ları ve M karakteri Mega ohm'ları ifade eder. Bunun örneklerine bakalım.

Direnç	Harf Kodu
0,3 Ω	R3
0,47 Ω	R47
1 Ω	1R0
1 KΩ	1K
4,7 KΩ	4K7
22,3 MΩ	22M3
9,7 MΩ	9M7
2 MΩ	2M

Örnek – Harf veya Rakam Kodu

Tolerans şu şekilde gösterilir

Karakter	Tolerans
F	${\pm 1}{\%}$
G	${\pm 2}{\%}$
J	${\pm 5}{\%}$
K	${\pm 10}{\%}$
M	${\pm 20}{\%}$

Örnek – Harf kodu ile direnç:

Direnç Tipleri

Çeşitli direnç tipleri bulunmaktadır, her biri kendi benzersiz özelliklerine ve belirli kullanım alanlarına sahiptir.

Mevcut iki temel direnç türü vardır: Sabit Dirençler ve Değiştirilebilir Dirençler. Her iki tip de aşağıda listelenmiştir.

Sabit Dirençler

Sabit dirençler en yaygın kullanılan direnç türleridir. Elektronik devrelerde doğru koşulları ayarlamak ve düzenlemek için yaygın olarak kullanılırlar. Sabit direnç türleri aşağıda listelenmiştir.

Karbon Kompozisyon Dirençleri (Karbon Dirençleri)
Karbon Yığın Dirençleri
Karbon Film Dirençleri
Termistör (Isı Direnci)
Telli Sarılmış Dirençler
Yüzey Montajlı Dirençler
Metal Film Dirençleri
Metal Oksit Film Dirençleri
Kalın Film Dirençleri
İnce Film Dirençleri
Folyo Dirençleri
Baskıya Alınmış Karbon Dirençleri
Ammetre Şuntları Direnç (Akım Algılama Direnci)
Izgara Dirençleri

Değiştirilebilir Dirençler

Değiştirilebilir dirençler, bir veya daha fazla sabit direnç elemanı ve bir kaydırıcıdan oluşur. Bu, elemana üç bağlantı sağlar; iki tanesi sabit direnç elemanına bağlanırken, üçüncüsü kaydırıcıdır. Kaydırıcıyı farklı terminal lere hareket ettirerek, direnç değerini değiştirebiliriz.

Değiştirilebilir direnç türleri aşağıda listelenmiştir.

Ayarlanabilir Dirençler
Potansiyometreler
Değişken Dirençler (Reostat)
Direnç Onluk Kutusu (Direnç Yerine Geçme Kutusu)
Varistorlar (Doğrusal Olmayan Direnç)
Işık Bağımlı Direnç (LDR) veya Fotoresistör
Trimmerler

Diğer özel tür dirençler şunları içerir:

Su Direnci (Su Reostat, Sıvı Reostat)
Balast Direnci
Fenolik Kalıp Kompozit Direnç
Seramet Dirençler
Tantal Dirençler

Direnç Boyutları (En Yaygın Direnç Değerleri)

Direnç boyutları, standart direnç değerlerinin farklı serilerine düzenlenmiştir. 1952 yılında Uluslararası Elektroteknik Komisyon, bileşenler arasındaki uyumluluğu artırmak ve dirençlerin üretimini kolaylaştırmak için standart direnç ve tolerans değerlerini belirlemeye karar verdi.

Bu standart değerler, IEC 60063 tercih edilen sayı değerlerinin E serisi olarak adlandırılır. Bu E serileri, her onda farklı değerlerle sınıflandırılır: E12, E24, E48, E96 ve E192 ile 12, 24, 48, 96 ve 192 değerleri.

En yaygın direnç değerleri aşağıda listelenmiştir. Bu, E3, E6, E12 ve E24 standart direnç değerleridir.

E3 standart direnç serisi:

E3 direnç serisi, elektronik endüstrisinde en yaygın kullanılan direnç değerleridir.

1.0

2.2

4.7

E6 standart direnç serisi:

E3 direnç serisi de en yaygın kullanılanlardan biridir ve geniş bir yelpazede yaygın direnç değerlerini sağlar.

1.0	1.5	2.2
3.3	4.7	6.8

E12 standart direnç serisi:

1.0	1.2	1.5
1.8	2.2	2.7
3.3	3.9	4.7
5.6	6.8	8.2

E24 standart direnç serisi:

1.0	1.1	1.2
1.3	1.5	1.6
1.8	2.0	2.2
2.4	2.7	3.0
3.3	3.6	3.9
4.3	4.7	5.1
5.6	6.2	6.8
7.5	8.2	9.1

Direnç toleransları genellikle ${\pm 20}{\%}$ , ${\pm 10}{\%}$ , ${\pm 5}{\%}$ , ${\pm 2}{\%}$ , ve ${\pm 1}{\%}$ .

Dirençten Ne Yapılır?

Uygulamaya bağlı olarak, direnç yapımında çeşitli malzemeler kullanılır.

Dirençler, elektrik akımının devrede geçmesini zorlaştıran karbon veya bakır malzemelerden yapılmaktadır.
En yaygın tür ve genel amaçlı direnç, düşük güç elektronik devrelerde en uygun olan karbon dirençidir.
Manganin ve constantan alaşımları, yüksek direnç katsayısı ve düşük sıcaklık katsayısına sahip olduğundan, standart sarılı dirençlerin üretimi için kullanılır.
Manganin fol ve tel, ampermetre şuntları gibi dirençlerin imalatında kullanılır, çünkü manganin neredeyse sıfır sıcaklık katsayılı direnç değerine sahiptir.
Nikel-Kupur-Mangan alaşımları, standart dirençler; sargı dirençler, hassas sargı dirençler vb. için kullanılır. Bu alaşımın kompozisyonu: Nikel = 4%; Kupur = 84%; Mangan = 12%.

Direncin Yaygın Kullanım Alanları (Direnç Uygulamaları)

Bazı direnç uygulamaları şunlardır:

Dirençler, amplifikatörler, osilatörler, dijital çoklu ölçüm cihazları, modülatörler, demodülatörler, vericiler vb. gibi uygulamalarda kullanılır.
Fotodirençler, hırsız alarmları, yanma dedektörleri, fotoğrafik cihazlar vb. uygulamalarda kullanılır.
Sargı dirençler, yüksek hassasiyet, dengeli akım kontrolü ve doğru ölçüm gerektiren ampermetre şuntlarında kullanılır.

Kaynak: Electrical4u.

Açıklama: Orijinali saygı gösterin, iyi makaleler paylaşmaya değerdir, telif hakkı ihlali varsa lütfen silme talebinde bulunun.

Yazarı Ödüllendir ve Cesaretlendir

Konular:

Temel Elektrik

Elektrik Direnci

Uzmanlar hakkında

Electrical4u

China