Dirençler |
1.Bölüm

Hangi devreyi incelersek onlara rastlarız. Elektrik sistemlerinin modellenmesinde onlardan yararlanırız.Evet dirençlerden bahsedeceğiz, elektriğin olmazsa olmazı dirençler. Ünlü Alman fizikçi George Simon Ohm'un 1847 yılında bilim dünyasına sunduğu teoremi ile dirençler, elektrik devrelerinin hala en temel elemanlarıdır.Peki dirençleri ne kadar iyi tanıyoruz,onlar hakkında neleri biliyoruz neleri bilmiyoruz.Daha fazlası için yazı serimize bir göz atalım.

A- A+

10.05.2015 tarihli yazı 42798 kez okunmuştur.

Direnç Elektronik Özdirenç İletkenlik Ohm Omik Omik Yük Ohm Kanunu Frekans Enerji Tolerans Gerilim

Giriş

Elektrik–elektronik devrelerinde en yaygın olarak kullanılan eleman dirençtir. Direnç, elektronik devrelerde akımı sınırlayan ve gerilimi bölen, iki uçlu bir elemandır.Kısaca dirence; elektrik akımına gösterilen zorluk diyebiliriz. Kullanım amaçlarına; akım sınırlamak,gerilim düşürmek,devrenin yükünü ve akımını ayarlamak gibi maddeleri örnek verebiliriz. Elektronik devrelerde kullanılan dirençler, çeşitli film malzemeler ve alaşımların (nikel-krom gibi yüksek dirençli alaşımlar) yanında tel gibi malzemelerden de yapılırlar. Tümleşik sayısal devrelerden analog devrelere kadar hemen hemen tüm elektronik devrelerde karşımıza çıkarlar.

Direncin iki önemli parametresi vardır. Bunlar, direncin omik değeri ve direncin gücüdür. Piyasadaki dirençler birkaç ohm değerinden megaohm mertebelerine kadar üretilmektedirler. Piyasada çeşitli omik değerlerde ve güçlerde dirençler bulunmaktadır. Direncin omik değeri ile fiziksel boyutu arasında bir ilişki yoktur. 100 Ω değerindeki bir direnç ile 1 MΩ değerindeki bir direnç aynı boyutta olabilir. Direncin boyutunu belirleyen unsur direncin gücüdür. Yüksek güçlü dirençlerin boyutları da büyük olur.

Dirençler, doğru akım ve alçak frekanslarda omik bir büyüklük olarak göz önüne alınabildikleri halde yüksek frekanslarda kaçak kapasite ve endüktif etkilerini de göz önüne almak gerekir. SI (Systeme international d'unites) birim sistemine göre direncin birimi ohm (Ω)'dur. R ile gösterilir. Direncin omik değeri, akıma karşı gösterilen zorluğu belirler. Direncin bir elektrik devresindeki davranışı Ohm Kanunu ile belirlenir:

Şekil 1: Ohm Kanunu

► İlginizi Çekebilir : Ohm Kanunu

Buna göre direncin değeri arttıkça, direncin akıma karşı gösterdiği zorluk artar ve dirençten geçen akım azalır. Buna karşılık direncin uçlarındaki gerilim artar. Direncin tersi için; bir iletkenin, içinden geçen akıma karşı gösterdiği kolaylığa iletkenlik (kondüktans) denir. Bir iletkende ne kadar çok serbest elektron bulunursa iletkenin direnci o kadar düşük olur ve akımın akması kolaylaşır. İletkenlik "G" ile gösterilir. Direncin tersi olduğu için;

ile ifade edilir. Birimi Ω-1 (ters omega, veya mho) veya Siemens (S)'tir. Bir iletkenin direnci, aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır:

►ρ = İletkenin özdirenci [Ω mm2/m]
►l = İletkenin uzunluğu [m]
►S = İletkenin kesidi [mm2]

Özdirenç, bir iletkenin birim uzunluk ve birim kesitli parçasının direncidir.

Tablo 1:Bazı iletkenlerin özdirençleri

► İlginizi Çekebilir : Direnç Hesaplamaları

Tabloda görüleceği gibi en iyi iletken gümüştür. Ancak maliyetler gereği ve sağlamlık bakımından bakır en sık kullanılan iletkendir. Herhangi bir uygulama için direnç seçimi yapılırken direncin değeri belirlendikten sonra güç kaybı, kararlılığı ve toleransına dikkat etmek gerekir.

Güç Kaybı

Direncin diğer parametresi güçtür. Direncin içinden geçen akım ısınmaya yol açar. Direncin dayanabileceği ısı miktarı direncin gücü ile orantılıdır. Direncin gücünün birimi watt (W)'tır. P ile gösterilir. Dirençte harcanmasına müsaade edilen maksimum elektrik güç kaybı;

bağıntısı ile hesaplanır. Belirli bir süre içerisinde direncin verdiği enerji:

denklemi ile belirlenir. Piyasadaki dirençlerin büyük bir bölümü 1 W'ın altında güç değerlerine sahiptir. Tipik dirençlerin güçleri 1/10 W, 1/8 W ya da 1/4 W değerindedir.

Özellikle güç kaynakları, güç amplifikatörleri gibi yüksek akımlı uygulamalarda kullanılan dirençler, güç dirençleri olarak adlandırılırlar. Bunlar genellikle 1 W ve üstü dirençlerdir ve piyasada bulunan düşük güçlü dirençlerden daha farklı standart omaj değerlerine ve kılıflarına sahiptirler. Ayrıca güç değeri büyüdükçe direncin fiziksel boyutu da artar.

Dirençteki güç kaybı ısıya dönüşeceğinden, direnç üzerinde harcanan güç arttıkça direncin sıcaklığı da yükselir. İmalatçı firmalar tarafından belirlenmiş olan güç kaybı, 2000C ile 4000C arası sıcaklıklar için geçerlidir. Daha yüksek sıcaklıklardaki güç kayıpları yine imalatçı firmalar tarafından yayınlanmış karakteristikler yardımı ile bulunur. Örneğin 7000C'de müsaade edilen güç kaybı, 20-4000C arasındaki güç kaybının % 50'si kadardır.

Kararlılık

Kararlılık, belirli bir depolama süresi sonuna kadar ve bundan sonraki kullanma süresince direncin kararlı bir değerde kalabilme özelliğidir. Direncin kararlılığına etki eden değişkenler çok olduğundan bunu basit bir şekilde ifade etmek mümkün değildir. Ancak gerilim seviyesi, sıcaklık katsayısı ve yük değişimi gibi büyüklüklerin verilmesi ile kararlılık hakkında fikir edinilebilir.

Toleranslar

Tolerans, herhangi bir direncin maksimum ve minimum değerlerini belirten bir büyüklük olup, yapım hatası şeklinde yüzde olarak belirtilir. Direnç toleransları; % 20, % 10, % 5, % 2, % 1 değerlerinde olabilir. 2 W'tan küçük dirençler % 1 ve % 0,5'ten daha küçük toleranslarda imal edilebilir.