Ohm Kanunu: Nasıl Çalışır (Formül ve Ohm Kanunu Üçgeni)

Electrical4u

Alan: Temel Elektrik

China

Ohm Kanunu Nedir?

Ohm Kanunu'na göre, herhangi bir iletkenin uçları arasındaki potansiyel fark (gerilim) ile bu iletken boyunca akan elektrik akımı orantılıdır, iletkenin fiziksel koşullarının değişmediği varsayılır.

Başka bir deyişle, iletkenin herhangi iki noktasındaki potansiyel fark ile bu noktalar arasında akan akımın oranı, fiziksel koşullar (örneğin, sıcaklık vb.) değişmediği sürece sabittir.

Matematiksel olarak, Ohm Kanunu şu şekilde ifade edilebilir,

$\begin{align*} I \propto V \end{align*}$

Yukarıdaki denklemde orantı sabiti olan direnç R'yi tanımlayarak, aşağıdaki denklemi elde ederiz,

$\begin{align*} I = \frac{V}{R} \,\, or \,\, V = I * R \end{align*}$

Burada,

R, iletkenin Ohm ( $\Omega$ ) cinsinden direncidir,
I, iletken boyunca geçen akım Amper (A) cinsinden ölçülür
V, iletken boyunca ölçülen gerilim veya potansiyel fark Volt (V) cinsindendir.

Ohm yasası hem DC hem de AC'ye uygulanabilir.

Potansiyel fark veya gerilim (V), akım (I) ve direnç (R) arasındaki ilişki, Alman fizikçi George Simon Ohm tarafından ilk keşfedildi.

Direnç birimi Ohm ( $\Omega$ ) George Simon Ohm onuruna isimlendirildi.

Ohm Yasası Nasıl Çalışır?

Ohm yasasına göre, bir iletken veya direnç boyunca akan akım, iletken veya direnç boyunca olan gerilim (veya potansiyel fark) ile doğrudan orantılıdır.

Ancak... bu biraz anlaşılması zor olabilir.

Bu nedenle, bazı analogiler kullanarak Ohm yasasını daha iyi anlayalım.

Taklit 1

Bir su tankının belirli bir yükseklikte yerleştirildiğini düşünün. Su tankının altında bir hortum bulunmaktadır, aşağıdaki resimde gösterildiği gibi.

Taklit 1.png

Hortumun ucundaki su basıncı, elektrik devresindeki voltaj veya potansiyel farka benzerdir.
Saniye başına litre cinsinden su akış hızı, elektrik devresinde saniye başına kulomb cinsinden elektrik akımına benzerdir.
İki nokta arasındaki borularda yerleştirilen açıklıklar gibi su akışına engel olanlar, elektrik devresindeki dirençlere benzerdir.

Bu nedenle, açığa kısıtlayıcı aracılığıyla geçen su akış hızı, kısıtlayıcıya karşı su basıncındaki farkla orantılıdır.

Benzer şekilde, bir elektrik devresinde, iki nokta arasındaki iletkene veya dirençte akan akım, iletkene veya dirençteki voltaj veya potansiyel farkla doğrudan orantılıdır.

Ayrıca, su akışına karşı sunulan direncin, borunun uzunluğu, borunun malzemesi ve zeminin üzerindeki tankın yüksekliğine bağlı olduğunu da söyleyebiliriz.

Ohm yasası, elektrik devresinde akım akışına karşı sunulan elektriksel direncin, iletkenin uzunluğu ve kullanılan iletken malzemesine bağlı olarak benzer bir şekilde çalışır.

Taklit 2

Hidrolik su devresi ve elektrik devresi arasındaki basit bir taklit, Ohm yasasının nasıl çalıştığını aşağıdaki resimde göstermektedir.

Taklit 2.png Taklit 2.2.png

Gösterildiği gibi, su basıncı sabit kalırken ve kısıtlama artarsa (suyun akmasına daha zor olur), su akış hızı azalır.

Benzer şekilde, bir elektrik devresinde, voltaj veya potansiyel fark sabit kalırken ve direnç artarsa (akımın akmasına daha zor olur), akım hızı azalır.

Şimdi, su akışına uygulanan kısıtlama sabit ve pompada basınç artarsa, su akış hızı da artar.

Benzer şekilde, bir elektrik devresinde, direnç sabit ve potansiyel fark veya voltaj artarsa, elektrik yükünün akış hızı yani akım artar.

Ohm Yasası Formülü

Gerilim veya potansiyel fark, akım ve direnç arasındaki ilişki üç farklı şekilde yazılabilir.

Eğer bu değerlerden herhangi ikisini biliyorsak, Ohm yasası ilişkisini kullanarak üçüncü bilinmeyen değeri hesaplayabiliriz. Bu nedenle, Ohm yasası elektronik ve elektrik formüllerinde ve hesaplamalarında çok faydalıdır.

Bilinen bir akım bilinen bir dirençten geçtiğinde, direnç üzerinden düşen gerilim aşağıdaki ilişkiden hesaplanabilir

$\begin{align*} V = IR \,\, i.e., \,\, Potential \,\, Difference = Current * Resistance \end{align*}$

Bilinen bir gerilim bilinen bir direnç üzerine uygulandığında, direnç üzerinden geçen akım aşağıdaki ilişkiden hesaplanabilir

$\begin{align*} I = \frac{V}{R} \,\, i.e., \,\, Current = \frac{Potential \,\, Diffrence}{Resistance} \end{align*}$

Bilinen bir voltaj bilinmeyen bir direnç üzerinden uygulandığında ve direnç üzerinden akan akım da biliniyorsa, bilinmeyen direncin değeri aşağıdaki ilişkiden hesaplanabilir

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \,\, i.e., \,\, Resistance = \frac{Potential \,\, Diffrence}{Current} \end{align*}$

Güç için Ohm Yasası Formülü

Aktarılan güç, besleme voltajı ile elektrik akımının ürünüdür.

Şimdi, $V = I * R$ denklemini (1) yerine koyduğumuzda elde ederiz,

$\begin{equation*} P = IR * I = I^2*R \end{equation*}$

Bu formül ohmik kayıp formülü veya dirençli ısıtma formülü olarak bilinir.

Şimdi, $I = \frac{V}{R}$ ifadesini denklem (1) içinde yerleştirerek elde ederiz,

(3) $\begin{equation*} P = V * \frac{V}{R}= \frac{V^2}{R} \end{equation*}$

Yukarıdaki ilişkiye göre, gerilim ve direnç veya akım ve direnç biliniyorsa, dirençteki güç dağılımını belirleyebiliriz.

Ayrıca, gerilim veya akım biliniyorsa, yukarıdaki ilişkiye dayanarak bilinmeyen direnç değerini de belirleyebiliriz.

$\begin{align*} R = \frac{V^2}{P} \,\, \& \,\, R = \frac{P}{I^2} \end{align*}$

Güç, gerilim, akım ve dirençten herhangi iki değişken biliniyorsa, Ohm yasası kullanılarak diğer iki değişken belirlenebilir.

$\begin{align*} P = \frac{V^2}{R} \,\,or\,\,R = \frac{V^2}{P} \,\,or\,\, V = \sqrt{PR} \end{align*}$

$\begin{align*} P = {I^2}{R} \,\,or\,\, R = \frac{P}{I^2} \,\,or\,\, I = \sqrt{\frac{P}{R}} \end{align*}$

Ohm Kanunu'nun Sınırları

Aşağıda Ohm Kanunu'nun bazı sınırları tartışılmıştır.

Ohm Kanunu, tüm metal olmayan iletkenler için geçerli değildir. Örneğin, silis karbür için ilişki $V = KI^m$ şeklinde verilir, burada K ve m sabitlerdir ve m<1'dir.
Ohm Kanunu, aşağıdaki Doğrusal Olmayan elemanlara uygulanamaz.

Direnç
Kapasitans
Yarıiletkenler
Vakum tüpleri
Elektrolitler
Karbon dirençler
Yay çizgisi lambaları
Zener diyotu

(Not: Doğrusal olmayan elemanlar, akım ve voltaj arasındaki ilişki doğrusal olmayan yani akım uygulanan voltaja tam olarak orantılı olmayan elemanlardır.)

Ohm yasası sadece sabit sıcaklıkta metalleşmiş iletkenlere uygulanabilir. Sıcaklık değişirse, yasa uygulanamaz.
Ohm yasası aynı zamanda tek yönlü ağlara da uygulanamaz. Tek yönlü bir ağ, transistör, diyot gibi tek yönlü elemanları içerir. Tek yönlü elemanlar, akımın yalnızca bir yönde aktarılmasına izin veren elemanlardır.

Ohm Yasası Üçgeni

Ohm yasasının temel formülleri aşağıdaki Ohm yasası üçgeninde özetlenmiştir.

Ohm’s Law Triangle.png

Ohm Yasası Uygulama Soruları

Örnek 1

Aşağıdaki devrede gösterildiği gibi, 15 Ω direnç üzerinden 4 A akım akıyor. Ohm yasası kullanarak devre üzerindeki gerilim düşümünü belirleyin.

Çözüm:

Verilen Veri: $I = 4\,\,A$ ve $R = 15\,\,\Omega$

Ohm yasasına göre,

$\begin{align*} \begin{split} V = I * R \\ = 4*15 \\ V = 60 \,\, Volts \end{split} \end{align*}$

Bu nedenle, Ohm yasası denklemi kullanılarak devredeki gerilim düşümünün 60 V olduğunu buluyoruz.

Örnek 2

Aşağıdaki devrede gösterildiği gibi, 12 Ω direnç üzerinde 24 V tedarik gerilimi uygulanmıştır. Ohm yasası kullanarak direnç üzerinden akan akımı belirleyin.

$\begin{equation*} P = V * I \end{equation*}$

Çözüm:

Verilen Veriler: $V = 24\,\,V$ ve $R = 12\,\,\Omega$

Ohm yasasına göre,

$\begin{align*} \begin{split} I = \frac{V}{R} \\ = \frac{24}{12} \\ I = 2 \,\, A (Ampere) \end{split} \end{align*}$

Bu nedenle, Ohm yasası denklemi kullanılarak dirençten geçen akımın 2 A olduğu bulunur.

Örnek 3

Aşağıdaki devrede gösterildiği gibi, bir güç kaynağı voltajı 24 V ve bilinmeyen dirençteki akım 2 A'dır. Ohm yasası kullanarak bilinmeyen direnç değerini belirleyiniz.

Çözüm:

Verilen Veriler: $V = 24\,\,V$ ve $I = 2\,\,A$

Ohm yasasına göre,

$\begin{align*} \begin{split} R = \frac{V}{I} \\ = \frac{24}{2} \\ R = 12 \,\, \Omega \end{split} \end{align*}$

Bu şekilde, ohm yasası denklemi kullanılarak bilinmeyen direnç değeri elde edilir $12\,\,\Omega$ .

Ohm Kanununun Uygulamaları

Ohm kanununun bazı uygulamaları şunlardır:

Bilinmeyen potansiyel fark veya voltaj, direnç ve elektrik devresindeki akımın hesaplanması için kullanılır.
Ohm kanunu, elektronik devrelerde elektronik bileşenler arasında iç voltaj düşümünü belirlemek için kullanılır.
Ohm kanunu, özellikle düşük direnç şunt ile akımı yönlendirmekte kullanılan DC ampermetrelerde, DC ölçüm devrelerinde kullanılır.

Kaynak: Electrical4u

Açıklama: Orijinali saygılıyınız, iyi makaleler paylaşılabilir, telif hakkı ihlali varsa lütfen silmek için iletişime geçiniz.