Bir devredeki elektrik akımı nasıl ölçülür, yönü nasıl anlaşılır? Devredeki akımın özellikleri, direnç, gerilim, akım şiddeti hakkında bilgi.
Bir Devredeki Akım Nasıl Ölçülür?
Elektrik akımı, normal olarak atomların en dış kısımlarını meydana getiren ve elektro adı verilen küçük parçacıkların taşıdığı elektriğin akışıdır, Payına düşen sayıdan daha az elektronu bulunan bir atom başka atomlardan elektronları çeker, böylece bir telde elektron akışı (elektrik akımı) meydana gelir ve telin bir ucundaki atomların elektron kazanmasını, öteki ucundaki atomlardaysa paylarına düşen sayıdan az elektron kalmasına sebep olur. Bu durum, telin uçları arasında bir elektriksel «basınç» meydana getirmesine yol açar ve elektronların atomdan atoma sıçrayarak tel boyunca sürekli olarak sürüklenmesi sonucuna varır.
Pile seri bağlanmış olan 3 lambada parlak olarak yanmaktadır.(solda) Ama devreye 3 lamba daha bağlanırsa elektrik gelimi aynı kaldığı halde direnç 2 katına çıktığı için lambalar sönük yanar. Akım şiddeti küçülmüştür (ortada) 6 lambadan 5 i devreden çıkarılırsa, direnç altıda beş azalır ama elektrik basıncı aynı kalır, bu yüzden akım şiddeti artar ve lamba bozulur. (sağda)
Direnç, bir cismin, içinden akan elektriğe karşı gelişine verilen addır. Her cismin yapıldığı maddenin cinsine, şekline, boyutlarına ve sıcaklığına bağlı bir direnci vardır. Bakır gibi iyi bir iletkenin direnci küçüktür, çünkü elektronlardan bazıları atomlara çok gevşek olarak bağlıdır. Örneğin, lastik gibi kötü bir iletkende bütün elektronlar atomlara sıkı sıkıya bağlıdır ve gerçekten direnç de çok yüksektir.
Birkaç tane elektrik lambası (ya da başka elektrikli gereçler), elektrik akımı önce birinden sonra ötekinden akacak şekilde bağlanmışsa, bunlara «seri» bağlı denir. Her bir lamba içerisinden geçen elektriğe karşı bir direnç gösterir ve toplam direnç, ayrı ayrı lambaların dirençlerinin toplamı (artı bağlantı tellerinin terk edilebilecek kadar küçük olan dirençleri) olur. Devreden elektriği akıtmak için (devreye birkaç tane pil koyarak) yeterli bir elektrik basıncı (gerilimi) meydana getirebilir ve (daha fazla pil ekleyerek) akımı, elektriğin aktığı hız (yani akım şiddeti) filamanları ısıtmaya ve onların ışık vermesini sağlamaya yetinceye kadar artırılabilir. Eğer bu noktada devrede bir tek lamba bırakıp diğerleri çıkartılırsa (ve devredeki kesiklikler birbirine bağlanırsa) elektriğin akışına karşı gelen direnç önemli derecede azalmış olur. Bununla beraber, elektrik gerilimi değişmez ve böylece akımın şiddeti artar (yani elektrik daha büyük bir hızla akar). Bunun sonucunda, yalnız kalan lambanın filamanı aşırı derecede ısınıverir ve erir ya da başka bir deyimle «bozulur». Öte yandan lambaların bazılarını çıkartacak yerde devreye daha fazla lamba konursa elektriğin akışına karşı direnç artar, akımın şiddeti azalır (yani elektriğin akış hızı azalır). Bu durumda lambaların filamanları o kadar fazla ısınmaz ve o kadar parlak gözükmez.
Bu deneyler gösteriyor ki, akımı akıtan elektrik gerilimi ve elektriğin akış hızı (akım şiddeti) ile içinden akım geçen cismin ya da cisimlerin direnci arasında belirli bir bağıntı vardır. Bu durum, 1826’da, Bavyeralı bir öğretmen olan Georg Ohm tarafından düşünülmüştür. Ohm elektrik geriliminin belirli bir sıcaklıkta belirli bir cisimden akan akıma oranının her zaman sabit olduğunu ( ki bu sabit dirençtir) keşfetmiştir. Uygulamada kolaylık için Ohm kanunu biraz değiştirilmiştir. Direncin ölçüldüğü birime ohm denir. Elektriğin akışına sebep olan elektrik gerilimi volt adı verilen birimle tanımlanır ve elektriğin akış hızı (akım şiddeti) amper ile ölçülür. Ohm’un işaret ettiği gibi, bu üç büyüklük arasındaki bağlantı her zaman sabit olduğu için bunlardan ikisi bilinirse üçüncüsü hesaplanabilir. Bu şekliyle Ohm kanunu direnç (ohm olarak) eşittir. Elektrik gerilimi (volt olarak) bolü akım şiddeti (amper olarak) ya da:
şeklinde tamamlanır. Aynı şekilde:
