Doğru Akım Devreleri

Doğru akım devreleri: Yönü ve şiddeti zamana göre değişmeyen akıma doğru akım (DA – Direct Current) denir. Bu akımın üretilmesi ve iletilmesi zor olduğundan çok yaygın kullanılmamaktadır. Aküler, piller, DC dinamoları, DC kaynaklarına birer örnek olarak verilebilir.

Elektrik devreleri, devreden geçen akımın, alıcıdan geçmesine göre; açık devre, kapalı devre ve kısa devre olarak da adlandırılırlar.

Seri Devre

Seri devrede akımın gideceği sadece bir yol vardır. Akım kaynağın bir ucundan çıkar. Yükten geçerek kaynağın diğer ucuna döner. Metal iletkenli bir devrede bu akım, kaynağın negatif (-) kutbundan pozitif (+) kutbuna doğru çok yavaş elektron akışından oluşur.

Bazı yarı iletkenli cihazlarda, artı yükler ters yönde hareket eder. Örneğin diyotlar ve transistörler. Oysa artıdan eksiye doğru aktığı sanılan akımla ters düşer. En basit doğru akım devrelerinden el feneri seri devreye örnek verilebilir.

Akım ampulün flamanını ısıtarak akkor haline getirir. Ampul ısının yanında bir de ışık yayar. Akım geçen bir devreye seri bağlanmış bir ampermetre Ohm kanunu ile hesaplanabilir. Bu kanun doğru akım elektrik devresindeki üç durum arasında bağıntı kuran bir denklemdir.

Bu denklemde voltaj “V”, akım şiddeti “I”, direnç “R” ile gösterilir. Buna göre Ohm kanunu birbiri ile eş değerli 3 şekilde yazılabilir:

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

Örnek;

Voltaj iki pile bağlanan bir voltmetre ile ölçülür.

El fenerinin 6 Volt luk kaynaktan aldığı akım 0.1 A ise ampulün R direnci 60 W olur. Ampule bir ohmmetre bağlanarak anahtar açıkken direnci ölçülür. Soğuk direncin değeri 60W’ un altında bulunur. Çünkü flaman yüksek bir sıcaklığa ulaştığında direnç artar. Yine seri devrede ışık teline bağlanan küçük ampullerin biri sönerse elektriksel yol kopar ve tüm ışıklar söner. Bu bağlantıda bir lamba söndüğünde kısa devre oluşturan yani akıma direnci sıfır olan ampuller kullanılmalıdır. Bu ampullerden biri söndüğünde diğeri yanmaya devam eder.

Kirchhoff kanunu sebebiyle kalan ampullerin hepsinde daha çok voltaj vardır. Bu durumda devreden daha çok akım geçer. Kirchhoff kanuna göre tamamlanmış bir devredeki voltaj düşüşlerinin toplamı uygulanan EMK’ ya eşit olmalıdır. Seri bağlanmış bir devreye Ohm kanunu uygulandığında 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 DC paralel elektrik devresine örnek verilebilir. Aküden 12 Volt’ luk bir voltaj gelir. Bu da aynı anda park lambaları, ateşleme sistemi, radyo, klima ve farlara elektrik enerjisi sağlar.

Paralel bir sisteme başka bir yük ilave edilirse akım için yeni bir yol oluşturur. Böylece 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 oluşur. Doğru akımlı bir paralel devrede tüm rezistörler veya yükler paralel dallar ile ortak bir güç kaynağına bağlanır. Her yük aynı voltajdadır. Ama direncine bağlı olarak farklı oranda akım çeker.

Seri-Paralel Devre

Seri-paralel devreler bazı bileşenlerle paralel, bazı bileşenlerle seri bağlandığı devrelerdir. Kaynağa seri bağlanmış anahtar, sigorta veya devre kesici ile paralel bağlanan bir çok bileşen böyle bir devre oluşturur.

Karmaşık Devreler

Sadece seri veya paralel bileşimlerden oluşan bölümlere ayrılabilen bir devreye karmaşık devre denir. Bir direncin ölçülmesinde kullanılan Wheatstone köprüsü, örnek olarak verilebilir. Bu devre temelde bir karenin dört kenarını oluşturan birbirine bağlı dört rezistörden oluşur. 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. Çünkü doğru akım bakımından bir kondansatör (sürekli durum şartlarında) açık devre demektir.