Kaynak Dönüşümü İle Devre Çözümü

Bu yöntemi kullarak devredeki herhangi bir elemana ilişkin akım veya gerilim hesaplanırken, theve ve norton eşdeğer devreleri adım adım birbirine dönüştürülür. Bazı durumlarda bu yöntemle bu yöntemle istenilen sonuca tam olarak ulaşılamayabilir. Fakat oluşan son halde bile devre oldukça basit hale gelmiş olur.

Bir örnek ile nasıl olduğunu göstermeye çalışacağım:

Bize verilen çözülmesi gereken devremiz 1 numaralı devre oluyor. Devremize baktığımızda sarı ile gösterilen alanı norton eşdeğer devresine çevirebileceğimizi görüyoruz. Ve 1 numaralı devredeki sarı bölümü, 2 numaralı devredeki sarı alana çeviriyoruz.

Bu işlemlerde sonra 2. devremizde 2 tane birbirine paralel direnç oluşuyor. Bu iki direncin eş değeri alındığında 2 ohm çıkıyor ve bu durumda 2. devredeki yeşil alanı, 3. devremizdeki yeşil alana çevirmiş oluyoruz.

3. devremizdeki yeşil alan norton eşdeğer devresi oluyor. Biz bunu theve eşdeğer devresine çeviriyoruz ve 4. devremizdeki yeşil alana çevirmiş oluyoruz.

En son birbirine ters seri iki gerilim kaynağı ile bir direnç oluşuyor. Turuncu bölgede olan bu elemanlar da en son çözüldüğünde 5. devredeki gibi 20 V gerilim üreten bir gerilim kaynağı ile bir dirence sahip son bir devre oluşmuş oluyor.

Bu son devreye bakarak devremizden;

20 / 2 = 10 A akım aktığını hesaplayabiliyoruz.

Theve ve Norton Eş Değer Devreleri

Theve Eş Değeri: Eş değer gerilim devresi

Norton Eş Değeri: Eş değer akım devresi

Akım Kaynağı

Daha önce gerilim kaynağından bahsetmiştik. Örneğin pil bir gerilim kaynağıdır. Aynı şekilde akım kaynağı da bulunmaktadır. Gerilim kaynağı bağlı devrenizde dirence göre devreden akan akım değeri değişmekteydi. Fakat akım kaynağı devrenize sabit bir akım sağlanmaktadır. Akım kaynakları akımlarını devreye kendi bağlandıkları yönde kabul ettirirler. Yani ters yönde akım akışı olmaz. Fazla zorlanırsa akım kaynağı yanabilir.

Eş Değer Devreler

Bir iç direnci bulunan gerilim kaynağı ile kendisine paralel bağlı iç direnci olan bir akım kaynakları birbirlerine eş değer olarak kullanılabilirler.

Şekilde gördüğünüz Rt ve Rn dirençleri iç direnç, Et gerilim kaynağının EMK kuvveti ve In değeri akım kaynağının akım değeridir. (N = Norton; T = Theve)

Gerilim kaynağı bulunan bir devrenizde Et ve Rt değerlerini biliyorsanız;

In = Et / Rt

Rn =Rt

şeklinde çevrim uygulanır.

Akım kaynağı bulunan devrenizde In ve Rn değerlerini biliyorsanız;

Et = In x Rn

Rt = Rn

şeklinde çevrim uygulanır.

Gerilim Kaynaklarının Seri ve Paralel Bağlanması

Seri Bağlama

Gerilim kaynaklarının birbirlerine seri bağlanmasındaki amaç daha yüksek gerilim elde edebilmektir.

E1, E2, E3 gerilim değerleri pillerimizin EMK değerleridir. Ri1, Ri2, Ri3 değerleri pillerimizin iç direnç değerleridir. Bu bilgileri kullanarak şu eşitlikleri elde edebiliriz:

Etoplam = (E1 + E2 + E3) - Ix(Ri1 + Ri2 + Ri3)

Paralel Bağlama

Gerilim kaynaklarının birbirlerine paralel bağlanmasındaki amaç daha uzun süreli gerilim elde etmektir.

Paralel bağlama için şu şartların sağlaması gerekir:

1. Tüm kaynakların EMK değerleri eşit olmalıdır.
2. Tüm kaynakların iç dirençleri eşit olmalıdır.

Ek = E1 = E2 = E3

Rik = Ri1 = Ri2 = Ri3

Ik = I1 = I2 = I3

Bu durumda devreye sağlanan toplam gerilim;

Etoplam = E1 - (I1 x Ri1) = E2 - (I2 x Ri2) = E3 - (I3 x Ri3)

Toplam akım ise;

Itoplam = I1 + I2 + I3

olacaktır. Buna göre paralel bağlamanın daha fazla akım verebilen gerilim elde etmek olduğuda anlaşılabilir.

Not: Ters yönde bir gerilim kaynağı bağlandığında, işlemleri de ters işaret alınarak yapılır.

Teknik yönden akım, direnç, gerilim

İlk önce akım değerinin ne ile ölçüldüğünden bahsedelim.

Biz diyoruz ki, atomlardan elektronlar akınca akım oluşuyor. 1 saniyede 6.02 x 10^23 tane elektron bir iletken içerisinden geçtiğinde ise akan akım 1 Amperdir diyoruz.

Amper'in A harfi ile gösterilir.

Bunun as katları mevcuttur.

1 A = 1.000 mA (10^3 mA) (mili Amper)

1 A = 1.000.000 µA (10^6 µA) (mikro Amper)

Burada 1 saniye içerisinde, iletken içerisinden geçen elektron sayısına göre işlem yaptık. Peki direnç ne yapıyordu? İletken içerisinden elektronların geçişini yavaşlatıyordu. Örneğin 1 saniye içerisinde 100 elektron geçerken, bir direnç koyduk ve 1 saniye de ancak 50 elektron geçebilmeye başladı. Bu durumda akım azaldı diyoruz. Demek ki akım ile direnç arasında ters bir orantı var. Yani biri artarken diğeri azalıyor.

Peki, elektronların iletkende iletken üzerinden sürekli ileri doğru gitmelerini sağlayan ne idi? Pil. Yani gelirim. Eğer pil elektronları çok hızlı olarak ileri iterse ne olur? Akım artar. Bu durumda akım ile gerilim arasında doğru orantı görülüyor. Yani biri artarken diğeri de artıyor.

Tüm bunları formülsel hale getirirsek;

Gerilim = Akım x Direnç

Biz bunu sembollerle gösterdiğimizde ise;

V = I x R

V: Volt

I: Amper (A sembolü değerini belirtirken kullanılıyor. Formülde I ile gösterilir.)

R: Direnç

Direncin değeri ohm ile belirtilir ve sembolü Ω dur.

Volt aynı şekilde yine volt ile belirtilir.

Tüm bu 3 sembolün de mili ve mikro değerleri aynı şekilde kullanılabilir.

Nedir bu akım dedikleri?

Kimyadan hatırlarsınız. Bir atom elektron alınca (-) yüklendirdi. Elektron verdiğinde ise (+) yüklenirdi.

Şimdi bir atomunuz var ve (-) yüklenmiş. Yani normal halinden daha fazla elektron içeriyor. Bu fazlalığı kendisinden alabilecek bir atomu, bu atomun yanına koyduğumuzda, elektron diğer atoma kayacaktır.

Peki bu aşamadan sonra elektron tekrar neden geriye eski atomun üstüne gelmiyor. Bu da pilimizden kaynaklanıyor.

Pil ile atomlardaki elektronları sürekli ileri ittiriyoruz. Bu sayede atomların üzerinden elektronları akıp gidiyor ve en sonunda pilimizin (+) kutbuna ulaşıyorlar.

Kablomuzda atomlardan oluştuğuna göre, kablomuzun uçları pile bağlandığında, elektronlar bu kablo üzerinden akacaktır.

İşte elektronların bir iletken içerisinden akmasına "Akım" diyoruz.