OHM: DIRENÇ ÖLÇÜMLERI, ÖRNEKLER VE ÇÖZÜLMÜŞ EGZERSIZ - FIZIKSEL - 2025

Ohm veya Ohm Uluslararası Birim Sistemi (SI) ait elektrik direncinin ölçüm birimi olan yaygın bilim ve mühendislikte kullanılan. Alman fizikçi Georg Simon Ohm'un (1789-1854) adını almıştır.

Ohm, Münih Üniversitesi'nde bir profesör ve araştırmacıydı ve elektrik ve manyetizmaya yaptığı pek çok katkı arasında, bir iletken aracılığıyla voltaj ve akım arasındaki ilişki yoluyla direncin tanımıdır.

Şekil 1. Bir devrenin parçasını oluşturan çeşitli dirençler. Kaynak: Wikimedia Commons.

Bu ilişki Ohm Yasası olarak bilinir ve genellikle şu şekilde ifade edilir:

R = ΔV / I

R, elektrik direncini temsil ettiğinde, ΔV volt (V) cinsinden voltajdır ve I, tümü SI birimlerinde amper (A) cinsinden akımdır.

Bu nedenle, Yunan harfi Ω ile birbirinin yerine gösterilen 1 ohm, 1 V / A'ya eşittir. Bu, belirli bir iletkende 1 V'luk bir voltaj ayarlanması 1 A'lık bir akıma neden oluyorsa, bu iletkenin direncinin 1 Ω olduğu anlamına gelir.

Elektrik direnci, ister entegre bir devrenin parçası olsun, ister ayrı ayrı olsun, akımı doğru bir şekilde kontrol etmek için birçok şekilde kullanılan çok yaygın bir devre elemanıdır.

Elektrik direncinin ölçülmesi

Şekil 5. Direniş biriminin adını taşıyan Georg Simon Ohm, 1789'da Bavyera'da doğdu ve elektrik, akustik ve ışık dalgası girişimine önemli katkılarda bulundu. Kaynak: Wikimedia Commons.

Dirençler, hem analog hem de dijital versiyonlarda gelen bir multimetre olan bir sayaç yardımıyla ölçülür. En temel olanlar doğrudan gerilimleri ve akımları ölçer, ancak ek işlevlere sahip daha karmaşık cihazlar vardır. Direnci ölçmek için kullanıldıklarında bunlara ohmmetre veya ohmmetre denir. Bu cihazın kullanımı çok basittir:

- Merkezi seçici, aletin birden fazla olması durumunda Ω sembolüyle tanımlanan ölçeklerden birini seçerek direnci ölçmek için konuma yerleştirilir.

- Ölçülecek direnç devreden çıkarılır. Bu mümkün değilse, güç kaynağı kapatılmalıdır.

- Direnç, aletin uçları veya probları arasına yerleştirilir. Polarite önemli değil.

- Değer doğrudan dijital ekranda okunur. Enstrüman analog ise, sağdan sola okunan Ω sembolü ile işaretlenmiş bir ölçeğe sahiptir.

Aşağıdaki şekilde (2 numara), bir dijital multimetre ve probları veya uçları gösterilmektedir. Model, bir okla gösterilen direnci ölçmek için tek bir ölçeğe sahiptir.

Şekil 2. Dijital multimetre. Kaynak: Pixabay.

Ticari bir elektrik direncinin değeri genellikle dış tarafındaki bir renk bandı koduyla ifade edilir. Örneğin, Şekil 1'deki dirençler kırmızı, mor, altın, sarı ve gri bantlara sahiptir. Aşağıda gösterileceği gibi, her rengin nominal değeri belirten sayısal bir anlamı vardır.

Dirençler için renk kodu

Aşağıdaki tablo dirençler için renk kodlarını göstermektedir:

Tablo 1.

Metalik bandın sağda olduğu dikkate alınarak kod şu şekilde kullanılır:

- Soldan sağa ilk iki renk direnç değerini verir.

- Üçüncü renk, çarpılması gereken 10'un gücünü gösterir.

- Dördüncüsü, üretici tarafından belirlenen toleransı gösterir.

Direnç değerlerine örnekler

Örnek olarak, ilk önce şekil 1'in solundaki ön plandaki dirence bakalım. Gösterilen renklerin sırası: gri, kırmızı, kırmızı, altın. Altın veya gümüş bandın sağda olması gerektiğini unutmayın.

Gri 8'i temsil eder, kırmızı 2'dir, çarpan kırmızıdır ve 10 ² = 100'e eşittir ve son olarak tolerans% 5'i simgeleyen altındır. Bu nedenle direnç 82 x 100 Ω = 8200 Ω şeklindedir.

% 5 tolerans olduğundan, ohm cinsinden şuna eşdeğerdir: 8200 x (5/100) Ω = 410 Ω. Dolayısıyla direnç değeri: 8200 - 410 Ω = 7790 Ω ve 8200 + 410 Ω = 8610 Ω arasındadır.

Renk kodunu kullanarak, direncin nominal veya fabrika değerine sahipsiniz, ancak ölçümü daha hassas hale getirmek için, direnci daha önce açıklandığı gibi multimetre ile ölçmeniz gerekir.

Aşağıdaki şeklin direnci için bir başka örnek:

Şekil 3. Renk kodunun bir direnç R'de kullanılması. Kaynak: Wikimedia Commons.

Biz R direnci için aşağıdaki adres: kırmızı (= 2), mor (= 7), yeşil (çarpın 10 ile ⁵ ), şekildeki direnç R 27 x 10 yani ⁵ Ω. Tolerans bandı gümüştür: 27 x 10 ⁵ x (10/100) Ω = 27 x 10 ⁴ Ω. Yuvarlama yukarıdaki örneği ifade etmenin bir yolu, 27 x 10 ⁴ x 10 için 30 ⁴ , olduğu:

En çok kullanılan önekler

Her zaman pozitif olan bir elektrik direncinin sahip olabileceği değerler çok geniş bir aralıktadır. Bu nedenle, 10'un üsleri, değerlerini ve ön ekleri ifade etmek için yaygın olarak kullanılır. En yaygın olanları şunlardır:

Tablo 2.

Bu gösterime göre, önceki örnekteki direnç: (2,7 ± 0,3) MΩ.

Bir iletkenin direnci

Dirençler çeşitli malzemelerden yapılmıştır ve bilindiği gibi, iletkenin akım geçişine karşı olması gereken muhalefetin bir ölçüsüdür, tüm malzemeler aynı şekilde davranmaz. İletken olarak kabul edilen malzemeler arasında bile farklılıklar vardır.

Direnç birkaç özelliğe bağlıdır, en önemlisi:

- İletkenin geometrisi: kesitin uzunluğu ve alanı.

- Malzemenin direnci: malzemenin akım geçişine sunduğu muhalefeti gösterir.

- Sıcaklık: Malzemenin iç düzeni azaldığından ve dolayısıyla akım taşıyıcılarının geçişleri engellendiğinden, direnç ve direnç sıcaklıkla artar.

Sabit kesitli bir iletken için, belirli bir sıcaklıkta direnç şu şekilde verilir:

R = ρ (ℓ / A)

Ρ, deneysel olarak belirlenen, söz konusu sıcaklıktaki malzemenin direnci olduğunda, ℓ iletkenin uzunluğu ve A, kesit alanıdır.

Şekil 4. Bir iletkenin direnci. Kaynak: Wikimedia Commons.

Egzersiz çözüldü

Bakırın direncinin 1,7 × ^10-8 Ω.m olduğunu bilerek, 0,32 mm ve 15 cm uzunluğunda bir bakır telin direncini bulun.

Çözüm

Dirençliliğin Uluslararası Sistemin birimleri cinsinden olduğu göz önüne alındığında, en uygun şey, enine kesit alanını ve bu birimlerdeki uzunluğu ifade etmek ve ardından önceki bölümün formülünde ikame etmektir:

Yarıçap = 0,32 mm = 0,32 × 10 ^-3 m

A = π (Yarıçap ² ) = π (0,32 × ^10-3 m) ² = 3,22 x ^10-7 m ²

ℓ = 15 cm = 15 x 10 ^-2 m

R = ρ (ℓ / A) = 1.7 x 10 ^-8 Ω.mx (15 x 10 ^-2 m / 3.22 x 10 ^-7 m ² ) = 7.9 x 10 ^-3 Ω = 7.9, m-ohm.

Referanslar

1. Figueroa, D. (2005). Seri: Bilim ve Mühendislik için Fizik. Cilt 5. Elektrostatik. Douglas Figueroa (USB) tarafından düzenlendi.
2. Giancoli, D. 2006. Fizik: Uygulamalı Prensipler. 6 ^inci . Ed Prentice Hall.
3. Resnick, R. (1999). Fiziksel. 2. Cilt ^3. İspanyolca. Compañía Editoryal Continental SA de CV
4. Sears, Zemansky. 2016. Modern Fizikle Üniversite Fiziği. 14 ^inci . Ed. Cilt 2.
5. Serway, R., Jewett, J. (2018). Bilim ve Mühendislik için Fizik. Cilt 1. 10 ^ma . Ed. Cengage Learning.