Elektrik akımı, potansiyel farkı ve direnç, elektrik devreleri ve elektriksel sistemlerin temel bileşenleridir. Günlük hayatta kullandığımız pek çok elektrikli cihaz bu temel fiziksel kavramlarla çalışır. Bu kavramları anlamak, elektrik devrelerini çözümlemek ve elektriğin nasıl işlediğini kavramak açısından çok önemlidir.

10. sınıf  Elektrik Akımı, Potansiyel Farkı ve Direnç Ders Notu

ELEKTRİK AKIMI

Bu başlıkta hareket eden yükleri inceleyeceğiz. Şekildeki K, L iletken küreleri —q_K, —q_L yüklü olsun. S anahtarı kapatılınca yük dengesi kuruluncaya kadar K’den L’ye elektron geçişi olur. Burada (+) yükler hareket etmez; (—) yüklerin hareket yönünün tersi, oluşan elektrik akımının yönüdür.

İletkenin kesitinden birim zamanda geçen yük miktarına akım denir.

Burada q’nun birimi Coulomb (C), t’nin birimi saniye (s), i’nin birimi de amperdir (A).

POTANSİYEL FARK

Elektrikli bir aracın çalışması için elektrik akımına ihtiyaç vardır. Elektrik akımının oluşması için de gerilime (potansiyel farkına) ihtiyaç vardır.

Bir ampulü çalıştıran basit bir elektrik devresini şöyle modelleyebiliriz:

Gerçekte elektrik akımında elektronlar çok yer değiştirmez. Potansiyel farkından kaynaklı elektronların kinetik enerjisi artar. Elektronlar da bu enerjiyi diğer elektrona aktarır ve art arda dizilmiş bilyelere bir bilyenin çarpması gibi enerji aktarılır.

DİRENÇ

Elektronların iletkenlerde kolay ya da zor gitmesi iletkenin cinsine bağlı olarak değişir. İletkenlerin elektrik akımına karşı gösterdiği zorluğa direnç denir.

Boyu L , kesiti A olan bir iletkenin direnci; boyu ve yapıldığı maddenin özdirenci (p) ile doğru, kesit alanıyla ters orantılıdır.

dır. Birimi ohm (©) dur.

Ohm Yasası

Bir elektrik devresinde potansiyel farkın akıma oranı sabittir. Bu sabit orana iletkenin direnci denir. Elektrik devresinin direnci arttıkça akım azalır.

Direnç R=V/i ifadesiyle bulunur ve birimi Ohm (Ω)=Volt / Amper

Bir İletkenin Direnci

İletkenin elektrik akımına karşı gösterdiği zorluktur. İletkenin direnci yapıldığı malzemenin cinsine, boyuna, kesitine bağlıdır. İletkenin direnci

Elektrik ve Manyetizma

• Elektrik Akımı, Potansiyel Farkı ve Direnç
• Elektrik Devreleri
• Mıknatıs ve Manyetik Alan
• Akım ve Manyetik Alan

Konu Özeti

Elektrik Akımı Nedir?

Elektrik akımı, elektrik yüklerinin bir iletken boyunca hareket etmesidir. Bu yükler genellikle elektronlardan oluşur ve hareketin nedeni, elektrik devresi üzerindeki potansiyel farkıdır. Akım, birim zamanda iletkenin bir kesitinden geçen elektrik yükü miktarıyla ölçülür. Birimi amper (A) olup, bir iletkenin iki ucu arasında potansiyel farkı olduğunda elektrik akımı oluşur.

Elektrik akımının yönü, pozitif yüklerin hareketi yönünde kabul edilir, ancak gerçekte iletkende hareket edenler negatif yüklü elektronlardır. Elektrik akımının yönü geleneksel olarak pozitiften negatife doğrudur, ancak elektronlar bu yönün tersine hareket eder.

Elektrik Akımının Özellikleri:

• Sembolü: I
• Birimi: Amper (A)
• Ölçüm Aracı: Ampermetre

Potansiyel Farkı Nedir?

Elektrik devresindeki potansiyel farkı, elektriksel olarak yükleri hareket ettiren kuvvettir. Potansiyel farkı, elektriksel yüklerin yüksek potansiyel enerjiden düşük potansiyel enerjiye hareket etmesine sebep olur. Bu fark, elektrik akımının oluşmasını sağlar. Potansiyel farkı aynı zamanda voltaj olarak da bilinir ve birimi volt (V) ile gösterilir.

Potansiyel farkı, elektrik devresinde yüklerin hareket etmesi için gerekli enerjiyi sağlar. Bu fark olmazsa, yükler hareket edemez ve elektrik akımı oluşmaz.

Potansiyel Farkının Özellikleri:

• Sembolü: V
• Birimi: Volt (V)
• Ölçüm Aracı: Voltmetre

Direnç Nedir?

Direnç, bir elektrik devresindeki iletkenin, elektrik akımına karşı gösterdiği zorluktur. Bir iletkenin direnci ne kadar yüksekse, elektrik akımının o iletkenden geçmesi o kadar zor olur. Direnç, elektrik devrelerinde akımı kontrol etmek için kullanılır. Birimi ohm (Ω) ile gösterilir.

Direnç, iletkenin malzemesine, uzunluğuna ve kesit alanına bağlıdır. İletken uzunluğu arttıkça direnç artar, kesit alanı arttıkça direnç azalır. Ayrıca, farklı maddeler farklı dirençler gösterir; örneğin, bakır gibi iletkenler düşük direnç gösterirken, cam gibi yalıtkanlar yüksek direnç gösterir.

Direncin Özellikleri:

• Sembolü: R
• Birimi: Ohm (Ω)
• Ölçüm Aracı: Ohmmetre

Ohm Kanunu

Elektrik akımı, potansiyel farkı ve direnç arasındaki ilişkiyi tanımlayan temel yasa Ohm Kanunu olarak bilinir. Ohm Kanunu, sabit sıcaklıkta bir iletkenden geçen elektrik akımının, iletkenin uçları arasındaki potansiyel farkı ile doğru, direnci ile ters orantılı olduğunu söyler. Ohm Kanunu matematiksel olarak şu şekilde ifade edilir:

V = I × R

Bu denklemde:

• V: Potansiyel farkı (Volt, V)
• I: Elektrik akımı (Amper, A)
• R: Direnç (Ohm, Ω)

Bu yasaya göre, bir devredeki direnç sabitken potansiyel farkı artarsa, elektrik akımı da artar. Aynı şekilde, potansiyel farkı sabitken direnç artarsa, akım azalır.

Çözümlü Örnek Test Soruları

Elektrik akımı, bir iletken üzerinden yüklerin hareketi ile oluşan bir enerji akışıdır. Potansiyel farkı (voltaj) ise bu akımı harekete geçiren kuvvettir. Direnç, devredeki akımın geçişine karşı koyan bir büyüklüktür ve Ohm Kanunu ile hesaplanır.

1. Bir iletken üzerinden geçen elektrik akımının büyüklüğü nasıl hesaplanır?

A) V = I / R
B) I = V / R
C) R = I / V
D) I = R / V

Çözüm: Ohm Kanunu’na göre elektrik akımı (I), potansiyel farkın (V) dirence (R) bölünmesi ile hesaplanır. Bu durumda doğru cevap B şıkkıdır.

2. Bir devredeki potansiyel farkı 12 V ve direnç 4 Ω ise, devreden geçen akım kaç amperdir?

A) 1 A
B) 2 A
C) 3 A
D) 4 A

Çözüm: Ohm Kanunu’na göre I = V / R. Burada V = 12 V ve R = 4 Ω olduğuna göre:
I = 12 / 4 = 3 A.
Doğru cevap C şıkkıdır.

3. 6 Ω’luk bir direnç üzerinden 2 A’lik akım geçmektedir. Bu devredeki potansiyel farkı kaç volttur?

A) 3 V
B) 6 V
C) 12 V
D) 18 V

Çözüm: Ohm Kanunu’na göre V = I x R. Burada I = 2 A ve R = 6 Ω olduğuna göre:
V = 2 x 6 = 12 V.
Doğru cevap C şıkkıdır.

4. Bir devredeki akım 5 A ve direnç 10 Ω ise, potansiyel farkı kaç volttur?

A) 10 V
B) 50 V
C) 100 V
D) 150 V

Çözüm: Ohm Kanunu’na göre V = I x R. Burada I = 5 A ve R = 10 Ω olduğuna göre:
V = 5 x 10 = 50 V.
Doğru cevap B şıkkıdır.

5. 24 V’luk bir potansiyel farkı altında 3 A’lik akım geçen bir devrede direnç kaç Ω’dur?

A) 6 Ω
B) 8 Ω
C) 10 Ω
D) 12 Ω

Çözüm: Ohm Kanunu’na göre R = V / I. Burada V = 24 V ve I = 3 A olduğuna göre:
R = 24 / 3 = 8 Ω.
Doğru cevap B şıkkıdır.

6. 12 Ω’luk bir direnç üzerinden geçen akım 1.5 A ise, devredeki potansiyel farkı kaç volttur?

A) 8 V
B) 12 V
C) 18 V
D) 24 V

Çözüm: Ohm Kanunu’na göre V = I x R. Burada I = 1.5 A ve R = 12 Ω olduğuna göre:
V = 1.5 x 12 = 18 V.
Doğru cevap C şıkkıdır.

7. Direnci 15 Ω olan bir devrede 30 V’luk bir potansiyel farkı uygulanırsa devreden geçen akım kaç amper olur?

A) 1 A
B) 2 A
C) 3 A
D) 4 A

Çözüm: Ohm Kanunu’na göre I = V / R. Burada V = 30 V ve R = 15 Ω olduğuna göre:
I = 30 / 15 = 2 A.
Doğru cevap B şıkkıdır.