Ohm Kanunu nedir? Formülleri ve uygulama örnekleri

Elektrik dünyasını keşfetmeye başladığınızda gerilim, akım ve direnç kavramlarını anlayarak başlamak çok önemlidir. Bu üç kavram elektriğin yapı taşıdır. İlk başta bu kavramları anlamak zor olabilir; çünkü onları “göremeyiz”. Çıplak gözle bir iletkenin içinden akan enerjiyi veya bir pilin gerilimini göremezsiniz. Bu enerjilerin ne olduğunu tespit etmek ve sistemdeki yük ile ilişkisini görselleştirmek için multimetreler, enerji analizörleri ve osiloskoplar gibi ölçüm araçlarını kullanmalıyız.

Elektrik, elektronların hareketidir. Elektronlar, iş yapmak için kullanabileceğimiz bir yük yaratır. Çevremizde çalışan tüm elektrikli ve elektronik aletlerin hepsi aynı temel güç kaynağını kullanarak çalışır: Elektronların hareketi

Bu makaleye başlamadan önce üç temel kavramı anlamalıyız.

Gerilim: İki nokta arasındaki potansiyel farktır.

Akım: Bir iletken içerisinden serbest elektron miktarıdır.

Direnç: Bir malzemenin elektrik akımına karşı koyma eğilimidir.

Bir elektrik devresi, enerjinin bir yerden diğerine taşınmasını sağlayan kapalı bir döngüdür. Devredeki tüm bileşenler, bu enerjiyi kontrol etmemizi ve işi yapmak için kullanmamızı sağlar. Devredeki temel bileşenler olan akım, gerilim ve direnç kavramlarını anlatırken hortum örneğini kullanacağız.

Gerilimi hortumdaki su miktarı, akımı hortumdaki suyun basıncı, direnci de hortumun çapı olarak düşünelim.

Bu iki hortumdan aynı miktarda su geçirdiğimizi düşünelim. Eğer horumun çapını düşürürsek su daha basınçlı akacaktır. (Bahçe sulayanlar bilir. Hortumun ucunu sıktığınızda daha tazyikli bir su elde edersiniz) Artırırsak da daha az basınçlı. Ohm Kanunu’nun çalışma şekli de yukarıdaki iki horuma benzer.

Ohm Kanunu’nun açıklamasına tanımı ile başlayalım.

Ohm Kanunu nedir?

Ohm Kanunu, bir DC elektrik devresindeki gerilim, akım ve direnç arasındaki ilişkiyi açıklayan ve ilk olarak Alman fizikçi Georg Ohm tarafından keşfedilen yasanın genel adıdır.

Temel fizik literatüründe Einstein’ın görelilik kanunu kadar değerli bir kanundur.

Georg Ohm, sabit bir sıcaklıkta sabit bir doğrusal dirençten geçen elektrik akımının, uygulanan gerilim ile doğru orantılı, dirençle ise ters orantılı olduğunu bulmuştur. Gerilim, akım ve direnç arasındaki bu ilişki, Ohm Yasasının temelini oluşturur ve formülü de aşağıda gösterilmiştir:

Gerilim (V) = Akım (I) x Direnç (R)

Gerilim, akım ve direnç büyüklüklerinin herhangi ikisinin değerini bilerek, üçüncü eksik değeri bulmak için Ohm Yasasını kullanabiliriz. Ohm Yasası elektronik formüllerde ve hesaplamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle bu formülleri anlamak ve doğru bir şekilde hatırlamak çok önemlidir.

Gerilim = V, Akım = I, Direnç = R

olarak düşünürsek formüller şöyle olur:

Gerilim (V)

V = I x R

V (volt) = I (amper) x R (Ω)

Akım (I)

I = V ÷ R

I (amper) = V (volt) ÷ R (Ω)

Direnç (R)

R = V ÷ I

R (Ω) = V (volt) ÷ I (amper)

Ohm Yasasının formüllerinin ilişkisini resimler kullanarak hatırlamak bazen daha kolaydır. “Ohm Yasası Üçgenleri” olarak da adlandırılan üçgenler şu şekildedir.

Ohm Yasası’nı kullanarak, 1 Ohm’luk bir dirence uygulanan 1V’lık bir gerilimin 1A’lık bir akımın akmasına neden olacağını ve direnç değeri arttıkça, sabit bir gerilim için daha az akımın akacağını görebiliriz.

Ohm kanunu ile ilgili çözümlü sorular ile bu kanunu biraz daha pekiştirelim:

Örnek 1:

Yukarıdaki devredeki I1 akımını hesaplamak istersek

RT= R1+R2+R3 = 1 Ω + 3 Ω + 4 Ω = 8 Ω

I =V / R formülünden;

I = 24 / 8 = 3A

Örnek 2:

Örnek 3:

Ohm kanunu günlük hayatta nerelerde kullanılır?

Günlük hayatta kullandığımız cihazların bazıları Ohm Yasaları prensiplerine göre çalışır. İşte ohm kanunu ve uygulamaları:

1-Piller

Piller DC ile çalışan cihazlardır ve direkt olarak Ohm yasası prensibine göre çalışır.

2-Tüketici elektroniğinde dirençlerin boyutlandırılması

Güç kaynakları, ütü, su ısıtıcısı, televizyonlar ve benzeri elektronik cihazlar, kontrol devrelerinde çok sayıda direnç kullanırlar. Direnç, akım değerini değiştirir.

3- Elektronik cihazlar

Dizüstü bilgisayar ve cep telefonları gibi elektronik cihazlar için bir dc güç kaynağı gerekir. Tipik cep telefonu bataryaları 0,7 – 1 A ile çalışır. Bu bileşenlerden geçen akımı kontrol etmek için bir direnç kullanılır.

4-Elektrikli ısıtıcılar

Isıtıcılarda direnci değiştiren bir potansiyometre vardır. Bu potansiyometreler sabit gerilim altında direnci değiştirerek akımı artırır veya azaltır. Isıtıcı da daha fazla veya daha az ısı yayar. Ohm Yasaları geçerlidir.