Seri Devrelerde Gerilim
Seri Bağlı Gerilimler Nedir?
Bir seri devre veya seri bağlantı, bir devrede iki veya daha fazla elektriksel bileşenin zincir gibi bir araya getirildiği düzenlemeyi ifade eder. Bu tür bir devrede, yükün devre boyunca geçebileceği tek bir yol vardır. Elektrik devresinde iki nokta arasındaki yükün potansiyel farkı, gerilim olarak bilinir. Bu makalede, seri devrelerdeki gerilimleri detaylı olarak tartışacağız.
Devrenin pili, yükün pil üzerinden geçmesi ve dış devrenin uçları arasında bir potansiyel fark oluşturmak için enerji sağlar. Şimdi, 2 volt olan bir hücreyi varsayalım, bu hücre dış devre arasında 2 volt potansiyel fark yaratacaktır.
Pozitif terminaldeki elektrik potansiyel değeri, negatif terminalden 2 volt daha büyüktür. Yani, yük pozitif terminalden negatif terminaline akarken, elektrik potansiyelinde 2 volt kaybı meydana gelir.
Bu, gerilim düşüşü olarak adlandırılır. Yük bileşenler (dirençler veya yük) üzerinden geçerken, yükün elektrik enerjisi başka formlara (mekanik, ısı, ışık vb.) dönüştüğünde gerçekleşir.
Eğer bir devrede birden fazla direnç seride bağlı olduğunu düşünürsek ve 2V hücre ile güçlendirilmişse, toplam elektrik potansiyelinin kaybı 2V olacaktır. Yani, her bağlı dirençte belirli bir gerilim düşüşü olacaktır. Ancak, tüm bileşenlerin gerilim düşüşünün toplamının 2V olacağı, bu da güç kaynağın gerilim derecesine eşdeğer olacaktır.
Matematiksel olarak, bunu şu şekilde ifade edebiliriz
Ohm yasası kullanarak, bireysel gerilim düşüşleri şu şekilde hesaplanabilir
Şimdi, 3 dirençten oluşan ve 9V enerji kaynağı ile güçlendirilmiş bir seri devre olduğunu varsayalım. Burada, seri devre boyunca akım geçerken farklı konumlardaki potansiyel farkı bulacağız.
Aşağıdaki devrede bu konumlar kırmızı renkle işaretlenmiştir. Akımın, kaynağın pozitif terminalinden negatif terminaline doğru geçtiğini biliyoruz. Gerilimin veya potansiyel farkın negatif işareti, direnç nedeniyle potansiyel kaybını temsil eder.
Devre içindeki farklı noktaların elektrik potansiyel farkı, aşağıdaki elektrik potansiyel diyagramı yardımıyla gösterilebilir.
Bu örnekte, A noktasındaki elektrik potansiyeli 9V'dir çünkü yüksek potansiyel terminalidir. H noktasındaki elektrik potansiyeli 0V'dir çünkü negatif terminaldir. Akım 9V güç kaynağı boyunca geçerken, yük 9V elektrik potansiyeli kazanır, bu H'den A'ya doğru olur. Akım dış devre boyunca geçerken, yük bu 9V'yi tamamen kaybeder.
Burada, bu üç adımda gerçekleşir. Akım dirençler boyunca geçerken gerilim düşüşü olacaktır, ancak sadece tel boyunca geçerken gerilim düşüşü olmayacaktır. Bu nedenle, AB, CD, EF ve GH noktaları arasında gerilim düşüşü olmayacaktır. Ancak B ve C noktaları arasında 2V gerilim düşüşü olacaktır.
Yani, kaynak gerilimi 9V 7V olur. Sonra, D ve E noktaları arasında, gerilim düşüşü 4V olacaktır. Bu noktada, gerilim 7V 3V olur. Son olarak, F ve G noktaları arasında, gerilim düşüşü 3V olacaktır. Bu noktada, gerilim 3V 0V olur.
G ve H noktaları arasındaki devre bölümü, yük için enerjiye sahip değildir. Bu nedenle, dış devre üzerinden tekrar geçiş için enerji desteği ihtiyaç duyar. Bu, yükün H'den A'ya geçerken güç kaynağı tarafından sağlanır.
Seri bağlı birkaç gerilim kaynağı, tüm gerilim kaynaklarının toplamını alarak tek bir gerilim kaynağı ile değiştirilebilir. Ancak, aşağıdaki gibi kutuplara dikkat etmemiz gerekir.
Seri Bağlı AC Gerilim Kaynakları
Seri bağlı AC gerilim kaynakları durumunda, bağlanan kaynakların açısal frekansı (ω) aynıysa, gerilim kaynakları tek bir kaynak haline getirilebilir. Seri bağlı AC gerilim kaynaklarının farklı açısal frekanslarına sahip olması durumunda, bağlanan kaynaklardan geçen akım aynı ise birleştirilebilir.
Seri Devrelerde Gerilimin Uygulamaları
Seri devrelerde gerilimin uygulamaları şunlardır:
