Ohm Kanunu ve Güç

Ohm kanunu, her hangi bir DC elektrik devresini analiz etmek için en çok kullanılan yöntemlerden biridir. Herhangi bir DC elektrik devresinde Gerilim, Akım ve Direnç arasındaki ilişki ilk olarak Alman fizikçi Georg Ohm tarafından keşfedildi.

Georg Ohm, sabit bir sıcaklıkta, sabit bir doğrusal dirençten akan elektrik akımının, uygulanan voltajla doğru orantılı olduğunu ve ayrıca dirençle ters orantılı olduğunu buldu. Voltaj, Akım ve Direnç arasındaki bu ilişki Ohm Kanunun temelini oluşturur.

Voltaj (V) = Akım (I) x Direnç (R)

Voltaj, Akım veya Direnç miktarlarının herhangi iki değerini bilerek , üçüncü eksik değeri bulmak için Ohm Kanunu kullanabiliriz. Ayrıca buradaki hesaplama sayfamız ile hesaplamalarınızı yapabilirsiniz.

Ohm Yasası, elektronik formüllerinde ve hesaplamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır, bu nedenle “bu formülleri anlamak ve doğru bir şekilde hatırlamak çok önemlidir”.

Gerilimi bulmak için, ( V )

[ V = I x R ] V (volt) = I (amper) x R (Ω)

Akımı bulmak için, ( I )

[ I = V ÷ R ] I (amper) = V (volt) ÷ R (Ω)

Direnci bulmak için, ( R )

[ R = V ÷ I ] R (Ω) = V (volt) ÷ I (amper)

Bu Ohm kanunu ilişkisini resimleri kullanarak hatırlamak bazen daha kolaydır. Burada V , I ve R’nin üç miktarı, üstte akım ve aşağıda dirençle gerilim veren bir üçgene (Ohm Yasası Üçgeni olarak adlandırılır) bindirilmiştir. Bu düzenleme, Ohm kanunu formülleri içindeki her bir miktarın gerçek konumunu temsil eder.

Ohm Kanunu Üçgeni

Yukarıdaki standart Ohm Kanunu denklemini farklı kombinasyonlarda yazabiliriz:

Daha sonra Ohm Yasasını kullanarak, 1Ω’luk bir dirence uygulanan 1V’luk bir voltajın 1A’lık bir akımın akmasına neden olacağını ve direnç değeri ne kadar büyük olursa, belirli bir uygulanan voltaj için o kadar az akımın akacağını görebiliriz. “Ohm Yasası”na uyan herhangi bir Elektrikli cihaz veya bileşen, yani içinden akan akım , dirençler veya kablolar gibi üzerindeki voltajla orantılıdır ( I α V ), doğası gereği “Omik” olarak adlandırılır.

Devrelerde Elektrik Gücü

Elektrik Gücü , (  P  ), bir devrede enerjinin emilme veya üretilme hızıdır. Voltaj gibi bir enerji kaynağı, bağlı yük onu emerken güç üretecek veya iletecektir. Örneğin ampuller ve ısıtıcılar elektrik gücünü emer ve onu ısıya, ışığa veya her ikisine de dönüştürür. Watt cinsinden değerleri veya derecelendirmeleri ne kadar yüksek olursa, tüketmeleri muhtemel elektrik gücü o kadar fazla olur.

Gücün miktar sembolü P’dir ve gerilimin akımla çarpımıdır ve ölçü birimi Watt (  W  ) olur. Ön ekler, bir watt’ın çeşitli katlarını veya alt katlarını belirtmek için kullanılır, örneğin: miliwatt ( mW = 10 ^-3 W ) veya kilowatt ( kW = 10 ³ W ).

Daha sonra Ohm yasasını kullanarak ve V , I ve R değerlerini değiştirerek elektrik gücü formülü şu şekilde bulunabilir:

Gücü (P) bulmak için

[ P = V x I ] P (watt) = V (volt) x I (amper)

Ayrıca:

[ P = V ²  ÷ R ] P (watt) = V ²  (volt) ÷ R (Ω)

Ayrıca:

[ P = I ²  x R ] P (watt) = I ²  (amper) x R (Ω)

Yine, bu üç miktar, üstte güç ve altta akım ve voltaj olan bir Güç Üçgeni adı verilen bir üçgene bindirilebilir. Yine, bu düzenleme, Ohm yasası güç formülleri içindeki her bir miktarın gerçek konumunu temsil eder.

Güç Üçgeni

ve yine, güç için yukarıdaki temel Ohm Yasası denklemini transpoze etmek, çeşitli bireysel miktarları bulmak için bize aynı denklemin aşağıdaki kombinasyonlarını verir:

Böylece bir devredeki elektrik gücünü hesaplamak için üç olası formül olduğunu görebiliriz. Herhangi bir formül için hesaplanan güç pozitif, (+P) değerinde ise, bileşen gücü emer, yani güç tüketiyor veya kullanıyor olur. Ancak hesaplanan güç negatif ise (–P) değerinde ise bileşen güç üretir, yani pil ve jeneratör gibi bir elektrik güç kaynağıdır.

Elektrik Gücü Derecesi

Elektrikli bileşenlere, bileşenin elektrik gücünü ısı, ışık veya hareket gibi diğer enerji biçimlerine dönüştürdüğü maksimum hızı belirten watt cinsinden bir “güç derecesi” verilir. Örneğin, 1/4W’lık bir direnç, 100W’lık bir ampul vb.

Elektrikli cihazlar, bir güç biçimini diğerine dönüştürür. Örneğin, bir elektrik motoru elektrik enerjisini mekanik bir kuvvete dönüştürürken, bir elektrik jeneratörü mekanik kuvveti elektrik enerjisine dönüştürür. Bir ampul, elektrik enerjisini hem ışığa hem de ısıya dönüştürür.

Ayrıca, artık güç biriminin WATT olduğunu biliyoruz , ancak elektrik motorları gibi bazı elektrikli cihazların eski “Beygir Gücü” veya hp ölçümünde bir güç derecesi vardır. Beygir gücü ile watt arasındaki ilişki şu şekilde verilir: 1hp = 746W. Örneğin, iki beygir gücünde bir motor 1492W, (2 x 746) veya 1.5kW değerine sahiptir.

Ohm Kanunu Pasta Grafiği

Çeşitli değerler arasındaki ilişkiyi biraz daha anlamamıza yardımcı olmak için , Voltaj , Akım , Direnç ve tabii ki Gücü bulmak için tüm Ohm Yasası denklemlerini yukarıdan alabilir ve bunları kullanım için basit bir Ohm Yasası pasta grafiğinde yoğunlaştırabiliriz.

Yukarıda gösterilen Ohm Kanunu Pasta Grafiği’ni kullanmanın yanı sıra, bilinmeyen bir değeri hesaplarken kolay referans için gösterildiği gibi bireysel Ohm Yasası denklemlerini basit bir matris tablosuna da koyabiliriz.

Ohm Kanunu Matris Tablosu

Ohm Kanunu Soru Örneği 1

Aşağıda gösterilen devre için Gerilim (V), Akım (I), Direnç (R) ve Gücü (P) bulun.

Gerilim [ V = I x R ] = 2 x 12Ω = 24V

Akım [ I = V ÷ R ] = 24 ÷ 12Ω = 2A

Direnç [ R = V ÷ I ] = 24 ÷ 2 = 12 Ω

Güç [ P = V x I ] = 24 x 2 = 48W

Bir elektrik devresindeki güç, yalnızca hem voltaj hem akım mevcut olduğunda mevcuttur. Örneğin, bir açık-devre durumunda, besleme gerilimi mevcut olsada herhangi bir akım akışı yoktur I = 0 (sıfır), bu nedenle V * 0 = P = 0. Benzer şekilde, bir kısa devre durumumuz varsa, akım akışı varDIR ama voltaj yoktur V = 0 , bu nedenle 0 * I = 0 yani yine devrede harcanan güç 0’dır.

Elektrik gücü V * I’nin ürünü olduğundan, devrede yüksek voltaj ve düşük akım veya düşük voltaj ve yüksek akım akışı olup olmadığına bakılmaksızın bir devrede harcanan güç aynıdır.

Devrelerde Elektrik Enerjisi

Elektrik Enerjisi iş yapma kapasitesidir ve iş veya enerji birimi joule’dür (  J  ). Elektrik enerjisi, tüketilen zamanın uzunluğu ile çarpılan gücün ürünüdür. Yani Watt cinsinden ne kadar güç tüketildiğini ve kullanıldığı süreyi saniye cinsinden bilirsek, kullanılan toplam enerjiyi watt-saniye olarak bulabiliriz. Başka bir deyişle, Enerji = güç x zaman ve Güç = voltaj x akım. Bu nedenle elektrik gücü enerji ile ilgilidir ve elektrik enerjisi için verilen birim watt-saniye veya joule’dür .

Enerji = Güç (W) x Zaman (s)

Elektrik gücü, enerjinin aktarılma oranı olarak da tanımlanabilir. Bir joule iş bir saniyelik sabit bir hızda emilir veya verilirse, karşılık gelen güç bir watt’a eşdeğer olacaktır, bu nedenle güç “1 Joule/sn = 1Watt” olarak tanımlanabilir. O zaman bir watt’ın saniyede bir joule’ye eşit olduğunu söyleyebiliriz ve elektrik gücü, iş yapma veya enerji aktarma hızı olarak tanımlanabilir.

Elektriksel Güç ve Enerji Üçgeni

veya çeşitli bireysel miktarları bulmak için:

Daha önce elektrik enerjisinin watt/saniye veya joule olarak tanımlandığını söylemiştik. Elektrik enerjisi Joule cinsinden ölçülse de, bir bileşen tarafından tüketilen enerjiyi hesaplamak için kullanıldığında çok büyük bir değer haline gelebilir.

Örneğin, 100 watt’lık bir ampul 24 saat boyunca “AÇIK” bırakılırsa, tüketilen enerji 8.640.000 Joule (100W x 86.400 saniye) olur, bu nedenle kilojul ( kJ = 10 ³ J ) veya megajul ( MJ = gibi önekler ) yerine 10 ⁶ J  kullanılmıştır ve bu basit örnekte tüketilen enerji 8.64MJ (mega-joule) olacaktır.

Ancak elektrik enerjisini ifade etmek için joule, kilojul veya megajul kullanmaktansa Kilowatt-saat olarak ifade etmek çok daha kolaydır.

Tüketilen (veya üretilen) elektrik gücü watt veya kilowatt (bin watt) olarak ölçülüyorsa ve zaman saniyelerle değil saatlerle ölçülüyorsa, elektrik enerjisinin birimi kilowatt-saat (kWh) olacaktır. O zaman yukarıdaki 100 watt’lık ampulümüz 2.400 watt saat veya 2.4kWhr tüketecektir.

1 kWh, 1000 watt değerinde bir cihazın bir saatte kullandığı elektrik miktarıdır ve genellikle “Elektrik Birimi” olarak adlandırılır. Bu, elektrik sayacı tarafından ölçülen ve tüketiciler olarak faturalarımızı aldığımızda elektrik tedarikçilerimizden satın aldığımız şeydir.

Kilowatt-saat, kullandığımız elektrik enerjisi miktarını ve dolayısıyla ne kadar ödediğimizi hesaplamak için evlerimizdeki elektrik sayacının kullandığı standart enerji birimidir. Yani 1000 watt değerinde bir ısıtma elemanı açar ve 1 saat boyunca açık bırakırsanız, 1 kWh elektrik tüketmiş olursunuz. Yarım saat boyunca her biri 1000 watt elemanlı iki elektrikli aleti açarsanız, toplam tüketim tam olarak aynı miktarda elektrik olacaktır – 1kWh.

Yani bir saatte 1000 watt tüketmek, yarım saat (yarı zaman) için 2000 watt (iki katı) ile aynı miktarda güç kullanır. Daha sonra 100 watt’lık bir ampulün 1 kWh veya bir birim elektrik enerjisi kullanması için toplam 10 saat (10 x 100 = 1000 = 1 kWh) açık kalması gerekir.

Artık bir devredeki voltaj, akım ve direnç arasındaki ilişkinin ne olduğunu bildiğimize göre, DC Devreleri ile ilgili bir sonraki öğreticide, bu değerleri hesaplamamızı ve görmemizi sağlamak için elektrik ve elektronik mühendisliğinde kullanılan Standart Elektrik Birimlerine bakacağız. her değer, standart birimin katları veya alt katları ile temsil edilebilir.