10. Sınıf Fizik · Ünite 3
Devrelerin Gizli Kodu: Akım, Voltaj ve Direnç İlişkisi
Basit bir elektrik devresinde potansiyel fark, akım ve direnç arasındaki ilişkiyi (Ohm Yasası) örnek olaylar ve deney kurgularıyla öğreneceğiz.
Kazanım FİZ.10.3.3 · 40 dk okuma
Elektriğin Görünmez Kuralları
Bir elektrik devresindeki elektronların hareketini anlamak, bir su tesisatındaki suyun akışını anlamaya çok benzer. Su deposunun yüksekliği potansiyel farkı (voltajı), borudan akan suyun miktarı elektrik akımını, borunun içindeki pürüzler veya darlık ise direnci temsil eder. Peki, bu üç temel kavram arasında nasıl bir ilişki vardır?
Ohm Yasası: Büyük Keşif
1827 yılında Alman fizikçi Georg Simon Ohm, basit bir elektrik devresinde iletkenin uçları arasındaki potansiyel farkın, iletkenden geçen akıma oranının sıcaklık sabit kaldığı sürece değişmediğini keşfetti. Bu sabit değere o iletkenin elektriksel direnci diyoruz. Bu muhteşem ilişki fizikte Ohm Yasası olarak bilinir.
- V (Potansiyel Fark): Birimi Volt (V)'tur. Devreye paralel bağlanan voltmetre ile ölçülür. - I (Akım): Birimi Amper (A)'dir. Devreye seri bağlanan ampermetre ile ölçülür. - R (Direnç): Birimi Ohm (Ω)'dur. İletkenin akıma karşı gösterdiği zorluktur.
Kendi Deneyimizi Tasarlayalım
Bir güç kaynağı, bir direnç (örneğin bir ampul), bir ampermetre ve bir voltmetre alalım. Ampermetreyi dirence seri, voltmetreyi ise dirence paralel bağlayalım. Güç kaynağının potansiyel farkını artırdıkça, ampermetreden okuduğumuz akım değerinin de aynı oranda arttığını gözlemleriz. Her ölçümde voltajı akıma böldüğümüzde hep aynı sonucu (direnci) buluruz.
Günlük Hayattan Bir Örnek
Evimizdeki el fenerlerinin parlaklığı pillerin gücüne bağlıdır. Daha fazla pil ekleyip potansiyel farkı artırdığınızda, devreden geçen akım artar ve lamba daha parlak yanar. Ancak lambanın içindeki filamanın direnci sabittir, sadece üzerinden geçen akım Ohm Yasasına uygun olarak artmıştır.
Devrelerin Gizli Kodu: Akım, Voltaj ve Direnç İlişkisi: Alıştırma Soruları
1. Bir elektrik devresinde potansiyel fark ve elektrik akımını ölçmek için kullanılması gereken aletler ve bağlanma şekilleri aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?
- A) Voltmetre seri, Ampermetre paralel
- B) Voltmetre paralel, Ampermetre seri
- C) Her ikisi de paralel
- D) Her ikisi de seri
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Voltmetre paralel, Ampermetre seri
Potansiyel farkı ölçen voltmetre devreye paralel, elektrik akımını ölçen ampermetre ise devreye seri bağlanır.
2. Bir direncin uçları arasındaki potansiyel fark 24 V, üzerinden geçen akım ise 4 A olarak ölçülmüştür. Buna göre bu direncin değeri kaç Ohm'dur?
- A) 6
- B) 12
- C) 20
- D) 96
Cevabı göster
Doğru cevap: A) 6
Ohm Yasası'na göre R = V / I formülünden R = 24 / 4 = 6 Ohm bulunur.
3. Sıcaklığı sabit tutulan iletken bir telin uçları arasındaki potansiyel fark iki katına çıkarıldığında, bu tel için aşağıdaki ifadelerden hangisi doğru olur?
- A) Telin direnci yarıya düşer.
- B) Telin direnci iki katına çıkar.
- C) Telden geçen akım iki katına çıkar.
- D) Telden geçen akım değişmez.
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Telden geçen akım iki katına çıkar.
Sıcaklık sabitken iletkenin direnci değişmez. Ohm Yasası'na (V = I.R) göre direnç sabitken potansiyel fark iki katına çıkarsa akım da iki katına çıkar.
4. Fizik laboratuvarında deney yapan bir öğrenci, bir direncin uçlarına uyguladığı potansiyel farkı 10 V'tan 30 V'a çıkardığında, akımın da 2 A'den 6 A'e çıktığını gözlemliyor. Öğrencinin bu verilerden çıkaracağı en doğru sonuç nedir?
- A) Potansiyel fark arttıkça direnç değeri artmıştır.
- B) İletkenin direnci sabittir ve 5 Ohm'dur.
- C) Akım artışı direnci azaltmıştır.
- D) İletkenin direnci sabittir ve 15 Ohm'dur.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) İletkenin direnci sabittir ve 5 Ohm'dur.
Her iki durumda da V/I oranı (10/2 ve 30/6) 5 Ohm'a eşittir. Bu da direncin sabit kaldığını ve 5 Ohm olduğunu gösterir.
5. K ve L iletkenlerine ait Potansiyel Fark - Akım grafikleri çizildiğinde, K'nin grafiğinin eğiminin L'ninkinden daha büyük olduğu görülüyor. Aynı uzunluk ve kalınlıktaki bu teller için aşağıdakilerden hangisi kesinlikle doğrudur?
- A) K telinin üzerinden daha fazla akım geçer.
- B) L telinin direnci K telinin direncinden büyüktür.
- C) K telinin direnci L telinin direncinden büyüktür.
- D) K ve L telleri aynı maddeden yapılmıştır.
Cevabı göster
Doğru cevap: C) K telinin direnci L telinin direncinden büyüktür.
Potansiyel Fark - Akım grafiğinde eğim (V/I) direnci verir. K'nin eğimi daha büyük olduğuna göre K'nin direnci L'den daha büyüktür.