Rezistans Nasıl Çalışır? Elektriksel Rezistansın Çalışma Prensibi
Rezistans Nasıl Çalışır?
Tipik bir rezistans genellikle bir bobin, şerit (düz veya oluklu) veya bir lamba filamanına benzer bir şekilde ısı veren bir tel şerittir. Elektrik akımı içinden geçtiğinde, kırmızı renkte yanar ve içinden geçen elektrik enerjisini her yöne yaydığı ısıya dönüştürür.
Hatırlarsanız ilkokulda bize bazı maddelerin elektriği iyi, bazılarının ise kötü ilettiğini öğrettiler. İyi iletenler iletken, kötü iletenler ise yalıtkan olarak adlandırılıyor. İletkenlerin direnci daha düşük yalıtkanların direnci ise yüksektir. Bir elektrik veya elektronik devresinde, akımın seviyesini kontrol etmek için direnç adı verilen elemanları kullanabiliriz. Örneğin bir hoparlör devresinde sesi azaltmak için direnç kullanmak ve direnç seviyesini artırmak akımı direnç yoluyla kontrol edebilmenin en iyi örneklerinden biridir. Bu yazımızın konusu olan rezistanslar ise bu direnç türlerinden bir tanesidir.
Rezistans, elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştürmede kullanılan sabit dirençtir. Rezistansın içinden elektrik akımı geçtiğinde ısınır. Bir rezistans, Joule ısıtma işlemi yoluyla elektriği ısıya dönüştürür. İçinden geçen elektrik akımı dirençle karşılaştığında ışımaya ve sonrasında da ısı yaymaya başlar.
Sadece rezistans değil herhangi ince bir telin üzerinden bir akım geçirirseniz bu tel de ısınacaktır. Akkor lambaların (ampuller) çalışma prensibi bu temele dayanır. Cam ampulün içinde, filaman adı verilen çok ince bir tel bobin vardır. Filamandan yeterli miktarda elektrik aktığında ısınır ve ışık yayar. Akkor lambalarda enerjinin yaklaşık yüzde 95’i ısıya dönüşür ve tamamen boşa harcanır. (Bu yüzden enerji tasarruflu floresan bir lamba kullanmak daha mantıklıdır. Floresanlarda ısı kaybı daha azdır) Akkor lambalar ısı yaysa da ampule dokunmadığınız sürece bu ısıyı çok hissetmezsiniz ve bu sıcaklık size zarar vermez.
Peki ya elektrikli lamba ile aynı mantıkla çalışan ve elektrikle çalışan bir ısıtıcı oluşturmak istersek? Aynı şekilde yine lamba filamanı gibi bir şeye ihtiyacımız olur; ancak daha kuvvetli ısındığında erimeyen bir maddeye. Böylelikle ısıyı daha fazla hissedebiliriz. Burada bahsettiğimiz şey, bir rezistansın özüdür.
Rezistanslar genel olarak nikel bazlı veya demir bazlıdır. Nikel bazlı olanlar genellikle nikromdur. (yüzde 80 nikel ve yüzde 20 kromdan oluşan bir alaşım) Nikromun rezistanslar için en popüler malzeme olmasının çeşitli nedenleri vardır: 1- Yüksek bir erime noktasına sahiptir (yaklaşık 1400°C), 2-yüksek sıcaklıklarda bile oksitlenmez ve 3-ısındığında çok genleşme yapmaz.
Çok farklı çeşitlerde rezistanslar vardır. Rezistansın içinde bazen nikrom olduğu gibi çıplak olarak kullanılır. Diğer zamanlarda daha sağlam ve dayanıklı hale getirilmek için seramik bir malzemeye gömülüdür (seramikler yüksek sıcaklıklarla başa çıkmak için harikadır). Bir rezistansın büyüklüğü ve şekli büyük ölçüde, içine sığması gereken cihazın boyutları ve ısı üretmesi gereken alan tarafından belirlenir. Saç kıvırma kıskaçları kısa, kıvrılmış elemanlara sahiptir; çünkü saçların etrafına dolanabilecek ince bir tüp üzerinde ısı üretmeleri gerekir. Elektrikli radyatörler uzun çubuk elemanlara sahiptir, çünkü odanın geniş bir alanına ısı yaymaları gerekir. Elektrikli sobalar doğru boyutta sarılmış rezistanslara sahiptir. (Çoğu durumda fırın elemanları metal, cam veya seramik plakalarla kaplıdır, böylece temizlenmesi daha kolaydır)
Bazı cihazlarda, rezistanslar çok daha belirgindir. Elektrikli bir ekmek kızartma makinesinde, makinenin duvarlarına yerleştirilmiş olan nikrom şeritlerini görmek kolaydır, çünkü kırmızı ve sıcak bir biçimde yanar. Elektrikli radyatörler parlayan kırmızı çubuklarla ısınırlar. Elektrikli konvektör ısıtıcıları genellikle elektrikli fanların önüne yerleştirilmiş eş merkezli, dairesel rezistanslara sahiptir. Bazı cihazlarda düşük sıcaklıklarda çalışan ve parlamayan görünür elemanlar vardır. Suyun kaynama noktası üzerinde çalışması gerekmeyen elektrikli su ısıtıcıları buna iyi bir örnektir. Diğer cihazlarda, genellikle güvenlik nedeniyle, rezistanslar tamamen gizlenmiştir. Elektrikli termosifonların ve saç maşalarının rezistansları gizlemiş olduğundan elektrik çarpması riski yoktur.
Bütün bunlar, rezistansların çok basit ve anlaşılır olmasını sağlar; ancak bu elemanlar tasarlanırken göz önünde bulundurması gereken birçok farklı faktör vardır. Konuyla ilgili mükemmel kitabında Thor Hegbom, gerilim, akım, elemanın uzunluğu ve çapı gibi parametreler de dahil olmak üzere tipik bir rezistansın performansını etkileyen yaklaşık 20-30 farklı faktörü listeler. Malzeme türü ve çalışma sıcaklığı da mutlaka göz önünde bulundurulmalıdır. Her farklı öğe türü için hesaba katılması gereken özel faktörler vardır. Örneğin, yuvarlak telden yapılmış bir sarmal eleman ile telin çapı ve sarmalların şekli (çap, uzunluk, eğim, gerilme vb.) performansı kritik olarak etkileyenler arasındadır. Bir şerit elemanı ile şerit kalınlığı ve genişliği, yüzey alanı ve ağırlık, hepsi hesaba katılmalıdır.
Rezistanslar izole olarak çalışmadığından daha büyük bir cihaza nasıl sığacağını ve kullanım sırasında nasıl davranacağı düşünmelidir. Örneğin, eleman cihazın içindeki yalıtkanlar tarafından nasıl desteklenecek? Ne kadar büyük ve kalın olmaları gerekecek ve bu yapılan cihazın boyutunu etkileyecek mi? Destek izolatörleri arasında “bol dökümlü” bir eleman varsa, ısınırken ne olacak? Çok fazla sarkar mı ve bu sarkma sorunlara neden olur mu? Bu olayı durdurmak için daha fazla izolatöre mi ihtiyaç var veya malzemenin boyutlarının mı değiştirmesi gerekiyor? Birden fazla rezistansın birbirine yakın olduğu bir elektrikli soba gibi bir şey tasarlanıyorsa, bu elemanlar bireysel olarak ve bir arada kullanıldığında ne olacak? Üzerine hava üfleyen bir rezistans tasarlanıyorsa (konvektör ısıtıcı veya saç kurutma makinesi gibi bir şeyde), elemanın aşırı ısınmasını durdurmak için yeterli hava akımı oluşturulabilir mi? Tüm bu faktörlerin etkili, ekonomik, dayanıklı ve güvenli bir ürün yapabilmesi için birbirlerine karşı dengelenmeleri gerekir.
Bir rezistansın gerçekten yüksek bir dirence sahip olması gerektiğini düşünebilirsiniz ama ısıyı üreten direnç değil eleman boyunca akan akımdır.
Diyelim ki rezistansın direncini mümkün olduğu kadar büyük yaptınız. O zaman Ohm kanunu (voltaj = akım × direnç veya V = IR) bize elemanınızdan akan akımın sonsuz küçük olması gerektiğini söyler. Çok büyük bir dirence sahip bir rezistans üzerinden akım akmaz dolayısıyla ısı üretilmez. Tam tersi küçük bir direnç kullanımında ise akım çok yükselir ve bir süre sonra kontrol edilemez hale gelip tüm devreyi mahveder. Bu nedenle bir rezistansta ihtiyacımız olan, direnç ve akım arasındaki bir dengedir. Bu yüzden nikrom harika bir seçimdir. Nikrom hem direnci hem de iletkenliği yüksek bir elementtir.
Parafudr Çeşitleri ve Kullanım Alanları: Tüm Teknik Detaylar ile! 
Asenkron Motorun Parçaları: Görevleri ile Birlikte! 
Asenkron Motor Çeşitleri: Kapsamlı Analiz! 
Senkron ve Asenkron Motor Arasındaki Farklar 
Elektriksel Direnç Nedir? Nasıl Çalışır? Nerelerde Kullanılır? 
Kaçak Akım Rölesi Neden Sürekli Atar? Tüm Sebepleri ile! 
Kondansatör Çeşitleri ve Özellikleri: Teknik Analiz 
Güneş Paneli Nasıl Çalışır? Elektriği Nasıl Üretir? 
Güneş Paneli Çeşitlerinin Detaylı Bir İncelemesi!