Elektrik Devresi ve Devre Elemanları

Elektrik devresinin tanımıyla ilgili, Türkçe kaynaklarda bol bol alternatif mevcut. Ancak benim yapabileceğim tanım şöyle: İçinde elektrik akımının dolaştığı ve çeşitli devre elemanları barındıran kapalı devrelere, elektrik devresi diyoruz. Eğer bu devreler bir veya birkaç elektronik eleman ihtiva ediyorsa, bunlara elektronik devre demekteyiz. Elektrik devreleri en basit haliylebir güç kaynağı (üreteç), iletkenler ve belli bir dirence sahip bir eleman (direnç, ampul vs) içerirler.

En basit elektrik devrelerine bir örnek. Bir pil ve bir ampülden oluşan iki elemanlı bir devre.

Aklınıza konunun yatması için verebileceğimiz en basit örnek; bir pili elinize almanızla başlar. Pilin eksi ve artı kutuplarına birer kablo bağlayıp, kablolarınızın arasına da bir ampulü bağladığınızda en basit haliyle bir elektrik devresi yapmış olursunuz. Bu devremizde pil, enerji üretebileceği sürece, artı kutbundan eksi kutbuna doğru bir elektrik akımı oluşacaktır. Elektrik Nedir? yazımızda bu konunun detaylarına inmiştik. Bu akım devam ettiği sürece, devreye bağlı ampul de yanmaya devam edecektir.

Pil ve ampul arasına bir anahtar (switch) koyarak devremizdeki ampulun ne zaman yanacağını kontrol etme imkanına sahip olduk.

Bu devremizi bir adım ileri götürmek için, devrenin içinde bir yerlere seri bir bağlantıyla bir anahtar bağlayabiliriz. Bu şekilde devremizdeki akımı kontrol etme imkanına sahip de olmuş oluruz. Anahtarsız olarak, pil bitene kadar sürekli yanacak olan ampul, anahtar vasıtasıyla sadece biz anahtarı açtığımızda yanacaktır.

Bu örneklerimizde bir pil, bir ampul ve bir anahtar kullandık. Bu öğeler, elektrik devresinin elemanlarını oluşturuyorlar. Hemen bütün elektrik devreleri, pil veya benzeri bir güç kaynağı içermek durumundalar. Ancak tamamında ampul veya anahtar bulunmayabilir. Ancak güç kaynağı içeren bir elektrik devresi, akıma direnç oluşturacak bir eleman içermek zorunda. Aksi takdirde kısa devre (short circuit) ismini verdiğimiz durum oluşur. Yukarıdaki örneğimizde bu direnci, ampul oluşturuyor. Eğer devremizde ampul bulunup, elektrik enerjisinin bir kısmını kendi içinde ışık ve ısı enerjisine çevirmeseydi, pilin artı kutbundan eksi kutbuna, teorik olarak, sonsuz bir akım akmaya başlayacaktı. Bu da gerek pilimizin, gerekse iletkenlerimizin kaldırabileceğinden daha yüksek bir akım olabileceği için; yangın, bozulma veya patlama gibi isteyen durumlara yol açardı.

Elektrik devresinin temel elemanları
Bir elektrik devresindeki temel elemanlardan yukarıda biraz bahsetmiştik. Bunların bazılarından biraz daha bahsedelim.

Basit bir elektrik devresinde kullanılan bazı elemanlar. Devredeki anahtar açık konumdayken, devre tamamlanmayacak ve akım gerçekleşmeyecektir. Anahtar kapalı konumda olduğunda, devre tamamlanıp üretecin artı yönünden eksi yönüne doğru elektrik akışı gerçekleşecek, devredeki elemanlar da bu akıma muhatap kalacaklardır.

Üreteç: Pil, akü, şebeke elektriği gibi tüm elektrik kaynakları, elektrik devrelerinde üreteç olarak isimlendirilirler.

Alıcı: Elektrik enerjisini başka bir enerjiye çeviren devre elemanlarıdır. Ampuller, motorlar veya ısıtıcı cihazlar bunlara örnektir.

Anahtar: Elektrik akımının geçişini kontrol etmek için kullanılan elemanlardır. Devreyi açık ve kapalı hale getirebilirler.

Direnç: Bir çok elektrik devresi elemanı ve iletkeni kendi içinde bir dirence sahiptir. Ancak “direnci” dışında başka bir özelliği bulunmayan devre elemanlarına ise genel olarak direnç diyoruz. Bunların amacı, sadece üzerinden geçen voltaj veya akımı azaltmak olarak nitelenebilir.

Diyot: Bir elektronik devre elemanıdır. Özelliği, devreye bir yönde bağlanınca akımı geçirmesi, ters yönde bağlanınca ise akışı durdurmasıdır. Transistörler de diyotların geliştirilmiş halidir. Aynı zamanda led ampul dediğimiz ışık kaynakları da, bir çeşit diyottur.

Sigorta: Devremizi korumaya dönük elemanlardır. Sigortalar, belli bir akıma kadar elektriği iletip, belli akımların üzerine çıkıldığında iletkenlik özelliğini kaybederler. Bu sayede, istenmeyen yüksek akımlar oluştuğunda, devreyi kapatarak, diğer devre elemanlarını korumuş olurlar.

İletken: Elektrik devremizi tamamlamak için kullandığımız genelde metal olan parçalardır. Bakır çubuk, nikel çubuk gibi kullanımları da olmasına rağmen; genelde bakır ve alüminyum teller, devrelerde, iletken olarak kullanılır. Bunların özelliği çok düşük bir dirence sahip olup, akımı en az kayıpla iletmeleridir.

Ölçü Elemanları: Voltmetre, ampermetre gibi; devre üzerinde çeşitli ölçümler yapmaya yarayan devre elemanlarıdır.

Bunlar dışında bir çok bahsedebileceğimiz eleman da bulunuyor. Ancak şimdilik bu detaya girmiyorum. Artı olarak, bir elektrik devresi, başka bir devrenin elemanı haline de gelebilir. Bu şekilde elektrik devreleri büyür ve karmaşıklaşır.

Devre bağlantı türleri

Elektrik devreleri dediğimde, bundan sonra doğru akım devrelerini anlatmaya devam edeceğim. Doğru akım-alternatif akım konusunda Elektrik Nedir? yazıma bakabilirsiniz.

Bu çizimde, solda seri bir derve, sağda ise paralel bir devre görüyorsunuz.
Soldaki çizimde bir pil, bir anahtar ve iki adet ampul birbirine seri olarak bağlanmış. Bu durumda bir ampulün bozulması durumunda devre kapanacak ve iki ampul de yanmayacaktır. Anahtar kapanınca da ampuller yanmaz.
Sağdaki çizimde ise pil ve anahtar birbirine seri, ampuller ise birbirine paralel bağlanmıştır. Bu durumda ampullerden birinin bozulması durumunda akış diğer yoldan devam edecek ve sağlam olan ampul yanmaya devam edecektir. Ancak anahtar devreye seri olarak bağlandığı için, anahtar açıldığında pilin eksi yönüne akış ulaşmayacak ve iki ampul de sönecek.

Seri Devre
Yukarıdaki örneklerde bahsettiğim devrelerin tamamı seri devrelerdir. Bu tür devrelerde akımın gidebileceği sadece bir yön mevcuttur. Yukarıdaki örneklere bakarsanız, elektrik, pilin artı yönünden yola çıkıp, ampul, sigorta ve anahtar gibi devre elemanlarının üzerinden geçip pilin eksi kutbuna ulaşıyor. Bunu sağlayan durum, bütün elemanların devreye seri olarak bağlanması.

Paralel Devre
Bir devre içinde, elektrik akımı için birbirine alternatif yolların bulunması olayıdır. İçerisinde elektrik akımının gidebileceği birden fazla yol bulunabilen devrelere paralel devre diyoruz. Bu durumda, paralel hatlardan birinin akımının kesilmesi durumunda bile devremiz diğer alternatif hattan çalışmaya devam edecektir.

Tabi ki, devredeki seri ve paralel hatlar, devrenin çeşitli yerlerindeki voltaj ve amper değişikliklerine yol açabilmekte. Bunu da unutmamakta fayda var.

Örneklendirmek gerekirse, 1.5 voltluk iki pili birbirine seri olarak bağladığımızda devremizdeki toplam voltaj 3V olacaktır. Pillerimizin verdiği toplam akım ise değişmeyecektir. Ancak bu iki pili birbirine paralel olarak bağlarsak, devremizdeki voltaj 1.5V olarak kalacak, ancak pillerimizden alabileceğimiz en yüksek akım iki katına çıkacaktır.

Ampuller için de benzer bir durum söz konusu. 3V gerilim ve 1A akım ile çalışan iki ampulü birbirine seri bağlarsak; bunları beslemek için ihtiyacımız olan voltaj 6V olacaktır. İhtiyacımız olan akım ise 1A’dir. Ancak bu iki ampulü birbirine paralel olarak bağladığımızda 3V bir güç kaynağı yeterli olacaktır. Ancak bu güç kaynağımızın 2A de akım vermesi gereklidir.

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir