7. Sınıf Fen Bilimleri - Gerilim ve Akım İlişkisi (Ohm Yasası - Kavramsal) şarkısı (1)

Elektrik devrelerini anlamak için önce üç temel kavramı yerleştirelim: gerilim, akım ve direnç. Gerilim, bir devredeki elektronları “itmek” için sahip olduğumuz enerji farkıdır; birimi Volt (V). Akım, bir noktadan birim zamanda geçen elektron sayısının ölçüsüdür; birimi Amper (A). Direnç ise malzemenin akıma ne kadar zorluk çıkardığını gösterir; birimi Ohm (Ω). Bu üçünü birbirine bağlayan, basit ama çok güçlü bir ilişki vardır: Ohm yasası. V = I × R. Yani gerilim, akım ile direncin çarpımıdır. Eşdeğer biçimde I = V / R ve R = V / I yazabiliriz. Ohm yasası devrede gerçekten gerçekleşenleri modelleyen bir kural gibi düşünülmeli; devre çalışırken ölçtüğümüz gerilim ve akımın ilişkisini anlatır. Ancak bu yasa her zaman geçerli değildir. “Doğrusal” veya “omik” dirençler (örneğin saf karbon dirençler) için akım gerilimle doğru orantılı olduğundan yasa çok iyi uyar. Fakat lambalar, LED’ler, transistörler gibi elemanlarda akımın gerilime oranı değişir; bu durumda Ohm yasasını “doğrudan” uygulayamayız. O halde Ohm yasasını, akım ve gerilim ölçümlerinden direnci hesaplamak için veya bir bağıntı kurarak düşünmek için kullanalım. Devre tipleri de önemlidir. Dirençler seri bağlandığında, toplam direnç artar: Rtoplam = R1 + R2 + ... Paralel bağlandığında, toplam direnç düşer ve 1 / Rtoplam = 1 / R1 + 1 / R2 + ... eşitliği geçer. Seri devrelerde akım her yer için aynıdır; paralel devrelerde her koldan geçen akım farklı olabilir ama düğüm noktalarında Kirchhoff’un akım yasası geçerli: giden akımların toplamı gelen akımların toplamına eşittir. Ayrıca bir döngüde gerilimler için Kirchhoff’un gerilim yasası vardır: üzerinden geçtiğimiz döngüde gerilimlerin cebirsel toplamı sıfırdır. Bu iki kural, karmaşık devreleri de çözebilmemizi sağlar. Örnekleri düşünelim. 9 V’luk bir pili 10 Ω’luk bir dirence bağladığımızda, Ohm yasamıza göre I = V / R = 9 / 10 = 0,9 A akım akar. Pilin gerilimi ikiye katlanırsa (18 V), aynı dirençte akım 1,8 A’ya çıkar. Direnç ikiye katlanırsa, akım yarıya düşer. Aynı devrede gerilim bir noktadan diğerine düşerken, Kirchhoff bize “giderken düştüğünü, dönerken tekrar toplayacağımızı” söyler. Tüm bu kavramlar, ölçüm aletlerimizi (voltmetre ve ampermetre) doğru bağlamayı da gerektirir. Voltmetreyi paralel, ampermetreyi seri bağlamak, ölçümü doğru yapabilmenin anahtarıdır. Bu dersin şarkılı anlatımı, “V, I, R” üçlüsünü ve Ohm yasasının basit ama etkili mantığını ezberlemek için çok yardımcı olur. Devre düşünürken enerji farkını (gerilim), akışı (akım) ve yoldaki engelleri (direnç) bir arada tutmak, soruları daha hızlı çözmenizi sağlar.