Elektrik Devresi Nedir?

Elektrik devresi

Bir üretecin iki ucu iletken bir telle birleştirilerek, düzeneğe bir ampul yerleştirilirse, üretecin negatif (-) kutbundan çıkan elektronlar pozitif (+) kutba giderler. Kurulmuş olan bu düzeneğe bir elektrik devresi denir.

Elektrik devresinden akım geçişi;

Diğer bir tanım; direnç, kondansatör, iletim hatları, güç kaynağı ve anahtarlar gibi çeşitli devre elemanlarının bir araya gelerek meydana getirdiği devrelere elektrik devresi denir. Bir elektrik devresi, içinden geçen akımın tam bir döngü yapmasını sağlayan kapalı bir devredir. Eğer bir elektrik devresi aktif bir elektronik eleman içeriyorsa buna elektrik devresi denir. Elektrik akımının yönü, elektronların hareket yönünün tersi yönedir.

Elektrik devresinin özelliği; Elektrik akımını oluşturan elektronlar, elektrik devresinden geçer ve almaçta (alıcı) başka bir enerjiye dönüşür. Elektrik almaçlarının çalışması için sürekli elektrik akımı geçmesi gerekir. Bu akım alıcının devresine bağlanan elektrik enerji kaynağıyla sağlanır. Elektronlar, enerji kaynağın ucundan çıkarak iletken, alıcı, iletken yolunu izleyerek diğer ucuna ulaşır. Elektrik devresi; sigorta, üreteç, anahtar, iletken, ve alıcıdan oluşan kapalı bir sistemde, akımın izlediği yoldur.

Elektrik Devresi Elemanları

Basit bir elektrik devresini meydana getiren elemanlar şunlardır: Elektrik devresi elemanları, üreteç, anahtar, ampul.

Basit elektrik devresi elemanları

Üreteç

Bu elektrik devresinde elektrik akımının kaynağı olan piller devredeki üreteçlerdir.

Anahtar

Devreye akım vermeye ve akımı kesmeye yarar. Devreyi açan ve kapatan cihazdır. Anahtar açıldığı zaman alıcıya giden akımı kesen, kapandığı zaman akım geçmesini sağlayan yani devreye kumanda eden bir araçtır.

Ampul

Elektrik akımı sonucu bize ışık ve ısı veren ampullerdir. Yapılan elektrik devresinde ampuller ve de piller seri bir şekilde bağlanmıştır. Seri bağlı devrelerde akımın gidebileceği sadece bir yol vardır.Bu akım üretecin kutupları arasındaki elektron akışı ile oluşur.

Devre Elektrik

Bir elektrik donanımını meydana getiren bağlantıların ve bileşenlerin hepsini anlatan terimdir. Elektrik devresi elektrik akımına (elektrik yüklü akışına) yol sağlamak amacı ile biri birine bağlanmış bileşenlerden meydana gelir. Elektrik çoğu defa ses, ısı veya ışık gibi farklı bir enerji türü üretmek için kullanılır.

Devrenin Bölümleri

Elektrik devresinin bölümleri;

Üreteç, kimyasal pil veya güneş pili gibi bir elektrik enerjisi kaynağı
Motor, ampul veya da hoparlör gibi bir yük (veya çıktı cihazı)
Elektrik enerjisi kaynaktan yüke taşımak için alüminyum veya bakır tel gibi iletkenler
Enerjinin yüke akışını denetlemek için röle, anahtar veya termostat gibi denetim cihazı.

Basit bir elektrik devresi elektriksel bileşenlerin çizimlerini kapsayan resimsel bir şekille (A) veya elektrikçilerin belirli bileşenleri ifade etmekte kullandıkları bağlantılı standart simgelerden meydana gelen bir çizimle (B) gösterilebilir.

Gerek DA (yönü değişmeyen doğru akım) gerek AA (yönü periyodik olarak terselen dalgalı akım yada alternatif akım) olabilen kaynak devreye bir elektromotor kuvvet (EMK) uygular. Bu EMK volt (V) olarak ölçülür ve basınca benzer; belli bir devreden geçecek (amper olarak ölçülen ) akım oranını saptar. Dünyanın çeşitli ülkelerinde kullanılan normal voltajlar genel olarak 50 – 60 hertz frekansta 110 veya 220 Volt’ dur.

Devreler seri paralel seri-paralel ve karmaşık olarak dört genel tipe ayrılabilir. Bunların hepsi DA ya da AA bir kaynaktan beslenebilir. Yılbaşı ağacı ampulleri gibi seri bağlanmış bir doğru akım devresinde tüm ışıklar (ampüller) veya dirençler art arda bağlanır. Her ışıkta meydana gelen voltaj düşmesi elektrik akışına gösterdiği dirence bağlıdır. Aynı akım tüm ışıklardan geçtiği için ampullerden biri sönerse diğer ampullere akım geçişi kesilir.

Doğru Akım Devreleri

Seri Devre

Seri devrede akımın gideceği sadece bir yol mevcuttur; akım kaynağın bir ucundan çıkar yükten (çıktıdan) geçerek kaynağın diğer ucuna döner. Metal iletkenli bir devrede bu akım kaynağın negatif (-) kutbundan pozitif (+) kutbuna doğru çok yavaş elektron akışından meydana gelir.

Bazı yarı iletkenli cihazlarda örnek olarak iletken diyotlar da ve transistörler de artı yüklerde ters yönde hareket eder. Bu geleneksel diye ad verilen ve artıdan eksiye doğru aktığı sanılan akımla ters düşer. En basit doğru akım devrelerinden biri olan el feneri seri devreye örnek verilebilir. Böyle bir ifade için devre bileşenlerinin fiziksel görünüşlerini benzer çizimlerin yer aldığı resimsel bir şekil kullanılabilir. Teknisyenlerin ve elektrikçilerin tercih ettikleri bir yöntem, bağlantılı sembollerden meydana gelen bir çizim kullanmaktır; böyle bir çizimde her sembol bir elektriksel bileşeni temsil etmektedir.

El fenerinde elektrik kaynağı her birinin EMK’ sı 1’5 V olan ve devreye 3 Volt sağlayan seri bağlanmış iki kuru pildir. 3 V’ luk bir ampul devrenin çıktısını meydana getirir ve kaynak ile çıktı (yük) arasına sürgülü bir anahtar bağlanır. Bu halde içine kuru pillerin konulduğu tüp şeklindeki metal gövde iletim yolunu meydana getirir. Anahtar açık iken akım geçmediğinden ampul yanmaz. Ancak anahtar kapalı iken devre tamamlanır ve devreden akım geçerek ampulü yakar.

Akım ampulün flamanını ısıtarak akkor haline getirir; bu halde ampul ısının yanında bir de ışık yayar. Böyle bir devreden geçen akım ampulle seri bağlanmış bir ampermetre ile ölçülürse kızgın flamanın direnci Ohm kanunu ile hesaplanabilir. Bu kanun doğru akım elektrik devresindeki üç durum arasında bağıntı kuran bir denklemdir.

Bu denklemde voltaj (gerilim) V ile akım şiddeti I ile direnç R ile gösterilirse buna göre Ohm kanunu birbiri ile eş değerli olan 3 şekilde yazılabilir:

V = I . R R = V / I I = V / R

Örnek; el fenerinin 6 Volt luk kaynaktan aldığı akım 0.1 A ise ampulün R direnci 60 W olur. Voltaj iki pile bağlanan bir voltmetre ile ölçülür. Ampulün direnci ampule bir ohmmetre bağlanarak anahtar açıkken ölçülür. Soğuk direnç denilen bu değer 60W’ un altında bulunur. Zira flaman yüksek bir sıcaklığa ulaştığı zaman direnç artar. Seri devre için başka bir örnek verirsek; yılbaşı ağaçlarını süslemede kullanılan küçük ampuller bağlanan ışık telidir. Böyle organizasyonun mahzuru bir ampul sönerse elektriksel yol kopar ve tüm ışıklar söner. Daha iyi bir organizasyon söndüğünde kısa devre meydana getiren yani akıma direnci sıfır olan ampuller kullanmaktır. Bu ampullerden biri söndüğünde diğeri yanmaya devam eder.

Kirchhoff kanunu sebebiyle kalan ampullerin hepsinde daha çok voltaj mevcuttur ve devreden daha çok akım geçer. Zira Kirchhoff kanuna göre tamamlanmış bir devredeki voltaj düşüşlerinin toplamı uygulanan EMK’ ya eşit olmalıdır. Seri bağlanmış bir devreye Ohm kanunu uygulandığı zaman tüm seri dirençlerin toplam direnci R dir. Bu devrede tüketilen toplam güç, ampullerin her birinde harcanan ayrı ayrı güçlerin toplamıdır.

Paralel Devre

Paralel bağlı bir devrenin ayırıcı özelliği tüm çıktıların (veya yüklerin) kaynakla aynı voltajda ve birbirinden bağımsız olarak çalışmasıdır. Yani çıktıların biri devreden çıkarılırsa diğerleri bundan etkilenmez. Otomobillerde kullanılan elektrik sistemi DA paralel elektrik devresine örnek olabilir; bu sistemde aküden gelen 12 V’ luk voltaj aynı anda park lambalarına, ateşleme sistemine, radyo, klima ve farlara klimaya elektrik enerjisi sağlar.

Paralel bir sisteme başka bir yük (çıktı) ilave edilirse akım için yeni bir yol meydana getirir. Bu sebeple kaynaktan gelen toplam akım artar. Bu Kirchhoff’un akım yasasının bir uygulamasıdır; yasaya göre herhangi bir noktadan devreye giren akımların toplamı o noktadan çıkan akımların toplamına eşittir. Diğer bir direnç paralel bağlandığı zaman paralel devrenin birleşik direnci açık şekilde azalır. Seri devrede olduğu gibi paralel devrede de toplam güç ayrı ayrı güçlerin toplamından meydana gelir. Otomobilin elektrik sistemi gibi doğru akımlı bir paralel devrede tüm rezistörler veya yükler paralel dallar ile ortak bir güç kaynağına bağlanır. Her yük aynı voltajdadır; fakat direncine bağlı olarak farklı oranda akım çeker.

Seri-Paralel Devre

Seri-paralel devreler bazı bileşenlerin birbirleriyle paralel bağlandığı paralel birleşimlerin ise diğer bileşenlerle seri durumda bulunduğu devreler olarak ifade edilebilir. Kaynağa seri bağlanmış bir anahtar ve bir sigorta veya devre kesici ile paralel bağlanan bir çok bileşen böyle bir devre meydana getirir.

Karmaşık Devreler

Sadece seri veya paralel bileşimlerden meydana gelen bölümlere ayrılabilen bir devreye karmaşık devre adı denir. Bir direncin ölçülmesinde kullanılan Wheatstone köprüsü adı verilen devre buna bir örnek olarak verilebilir. Bu devre temelde bir karenin dört kenarını meydana getiren birbirine bağlı dört rezistörden meydana gelir. Çapraz köşelerin ikisine bir voltaj kaynağı, diğer ikisine de belli bir direnci olan bir galvanometre bağlanır. Ancak köprü devresi dengede olduğunda galvanometreden hiç akım geçmediğinde devre seri paralel bileşimidir.

Toplam direnci bulmak için böyle bir devreyi açıklığa kavuşturmak için özel teknikler gerekir. Fotoğraf makinesinin foto flaşında veya otomobilin ateşleme sisteminde olduğu gibi doğru akım devrelerine kondansatör bağlanır. Bu uygulamalarda önemli olan geçici tepkidir; zira doğru akım bakımından bir kondansatör (sürekli durum şartlarında) açık devre demektir.

Elektrik Devresi Çeşitleri

Elektrik devresi çeşitleri, devreden geçen akımın, alıcıdan geçmesine göre üç kısma ayrılır.

Açık devre
Kapalı devre
Kısa devre

Alıcı Çeşidine Göre Elektrik Devresi

Bu elektrik devreleri; motor devresi, ışık devresi, ateşleme devresi akü şarj devresi, ışıklı reklam devresi, zil devresi gibi isimler alırlar. Elektrik devresi yapımı sırasında dikkat edilmesi gerekenler;

Devreler kurulurken enerjiyi kesiniz ve enerji varken çalışmayınız.
Elektrik enerjisinin düşük gerilimi ve akımı da tehlike yaratır.
Elektrik devre elemanları uygun nitelikte olmalı ve devrelerde muhakkak sigorta kullanılmalıdır.

Basit Elektrik Devresi Nasıl Yapılır ?

Basit elektrik devresi

Elektrik devresi yapımı sırasında öncelikle kurulacak elektrik devresi elemanları seçilir. Yapılacak bu basit elektrik devreleri elemanları iletken, sigorta, anahtar, alıcı ve üreteçdir. Uygun olan devre malzemeleri seçilmelidir. Seçilen üreteç (adaptör güç kaynağı yada pil) düşük gerilimli (9v pil- 12 v pil) olmalıdır.

Devrede cam sigortayı tercih ediniz. 0,5 mm² yalıtılmış iletken kullanarak devreyi bağlayınız. Basit bir elektrik devresi kurunuz. Almaç olarak, küçük güçlü motor yada ampul kullanınız. Devreye mutlaka sigorta koyunuz. Anahtarı kapatarak alıcıyı çalıştırınız. Alıcı kısa bir süre, kısa devre ederse sigortanın attığını göreceksiniz. Kısa devre arızasını gidermeden devreye enerji vermeyiniz. İş güvenliği kurallarına mutlaka uyunuz.

Elektrik Devresi İle Su Devresini Karşılaştıralım

Su devresiyle elektrik devresinin karşılaştırılması

Elektrik devresinin anlaşılır olması için su devresiyle karşılaştırdığımızda, su molekülleri borular vasıtası ile vana, pompa ve türbin üzerinden devresini tamamlar, buna su devresi adı verilir. Elektrik yüklerinin alıcı, anahtar, üreteç, iletkenler, sigorta üzerinden tamamladıkları yol da elektrik devresini meydana getirir. Su devresinde; kaynaktaki su bir pompadan verilen enerji yardımıyla vana açıldıktan sonra meydana gelen kinetik enerji türbine hareketlilik kazandırır.

Elektrik devresinde ise; anahtar kapatıldığında oluşan kapalı devrede, iletkenler üstünden geçen elektrik yükleri, enerjilerini alıcıya vererek devrelerini üreteçten tamamlamasıdır. Yukarıda bulunan şeklimizde, su devresindeki pompa, elektrik devresindeki batarya gibi iş yapar. Yine su devresindeki vanayla elektrik devresindeki anahtar benzer görevleri yaparlar. Vana suyun, anahtar elektrik akımının geçişini kontrol eder.