Elektrik Akımı, Potansiyel Farkı ve Direnç: Konu Notu

Konu Özeti

Elektrik akımı, potansiyel farkı ve direnç, bir elektrik devresinin nasıl çalıştığını anlamanın temelidir. Bu üç büyüklük birbirine Ohm Yasası ile bağlıdır. Bu konuda akımın ne olduğunu, gerilimin neyi sağladığını ve bir iletkenin direncini hangi etkenlerin belirlediğini öğreneceksin. TYT'de bu bilgiler hem doğrudan hem de devre ve grafik sorularında karşına çıkar.

Temel Kavramlar

Elektrik akımı, iletken bir telin kesitinden birim zamanda geçen yük miktarıdır. Metallerde akımı serbest elektronlar oluşturur. Akımın yönü kabul gereği pozitif yüklerin hareket yönüdür; yani üretecin (+) kutbundan (−) kutbuna doğrudur. Elektronlar bunun tersine, (−) kutuptan (+) kutba hareket eder.

I = q / t

• Akımın birimi amper (A)'dir ve ampermetre ile ölçülür.
• Yük birimi coulomb (C), süre birimi saniye (s) alınır: 1 A = 1 C/s.
• Ampermetre devreye seri bağlanır; iç direnci çok küçük (ideal olarak sıfır) kabul edilir.
• Bir elektronun yükü yaklaşık 1,6·10⁻¹⁹ C'dir; n tane elektronun yükü q = n·e'dir.

Potansiyel farkı, devrede yüklerin hareket etmesini sağlayan etkidir. Üreteç (pil) yüklere enerji verir. İki nokta arasındaki potansiyel farkı, birim yük başına yapılan iş olarak tanımlanır.

V = W / q

• Potansiyel farkının birimi volt (V)'tur: 1 V = 1 J/C. Voltmetre ile ölçülür.
• Voltmetre, ölçülecek elemanın uçlarına paralel bağlanır; iç direnci çok büyük (ideal olarak sonsuz) kabul edilir.
• Akım, potansiyeli yüksek uçtan düşük uca doğru akar.

Direnç, bir iletkenin akıma karşı gösterdiği zorluktur. Serbest elektronlar hareket ederken atomlarla çarpışır ve bu akımın geçişini zorlaştırır. Birimi ohm (Ω)'dur ve ohmmetre ile ölçülür.

R = V / I (Ohm Yasası: V = I · R)

• Sabit sıcaklıkta V/I oranı sabit kalan iletkene ohmik iletken denir.
• Direnç sabitken potansiyel farkı artarsa akım aynı oranda artar.
• Potansiyel farkı sabitken direnç arttıkça akım azalır.

Kat\u0131 Bir \u0130letkenin Direncini Etkileyen Değişkenler

Sabit sıcaklıkta düzgün kesitli katı bir telin direnci; telin boyu, kesit alanı ve yapıldığı maddenin cinsi (özdirenç) ile belirlenir.

R = ρ · ℓ / A

• ρ (özdirenç) maddenin ayırt edici özelliğidir; telin boyuna ve kesitine bağlı değildir.
• Kesit alanı yarıçapa bağlıdır: A = π·r²; yarıçap iki katına çıkarsa kesit 4 katına çıkar ve direnç 1/4'üne iner.
• Tel eritilip yeniden şekillendirilirse hacim sabit kalır; boy artarsa kesit azalır.