KONU 1-DİRENÇ VE İLETKENLİK
BÖLÜM 1-ÖZDİRENÇ VE ÖZİLETKENLİK
Bölüm 1 - Bölüm 2 - Bölüm 3 - Bölüm 4 - Bölüm 5 - Bölüm 6
ÖZDİRENÇ
Elektrik iletiminde kullanılan kablolar, insan vücudu, kağıt, plastik, su, cam vb. akla gelebilecek tüm maddeler, elektrik akımına karşı direnç gösterir. Gösterilen direncin büyüklüğü
- Maddesel özelliklere (atom numarası, kriztalize yapı vb.),
- Fiziksel özelliklere (şekle ve boyutlara vb.) ve
- Ortam şartlarına (sıcaklık, nem vb.)
bağlı olarak değişir.
Diğer tüm şartlar aynı tutulsa dahi, farklı maddesel özelliklere sahip nesneler elektrik akımına farklı miktarlarda direnç gösterir. Örneğin, aynı şekil ve boyutlardaki cam ve bakır parçaları, aynı ortamda karşılaştırıldığında, camın elektrik akımına bakırdan daha fazla direnç gösterdiği ölçülebilir. Maddesel özelliklere bağlı olarak, elektrik akımına karşı gösterilen direnç farklılıkları, özdirenç ismi verilen bir değerle ifade edilir.
Düşük dirençli bakır kablo
Yüksek dirençli cam
Özdirencin yüksek olması, bu maddenin elektrik akımına karşı daha fazla direnç gösterdiği anlamına gelir. Oda sıcaklığında bakırın özdirenci 1.72 × 10-8 Ω.m (0.0000000172 Ω.m) iken, camınki 1010 Ω.m (10 000 000 000 Ω.m) seviyelerindedir. Normal şartlar altında, aynı geometrik şekle sahip cam ve bakır karşılaştırıldığında, elektrik akımına karşı camın bakırdan 1018 (bir milyar çarpı bir milyar) kat daha fazla direnç gösterdiği gözlemlenebilir.
Aynı dirence sahip bakır ve demir kablolar
Bir maddenin direnci sadece o maddenin iç yapısına değil, aynı zamanda geometrik yapısına bağlı olarak da değişir. Örneğin, biri bakır diğeri demirden yapılmış, aynı kalınlığa sahip iki kablo düşünelim. Demirin özdirenci bakırınkinin yaklaşık 6 katıdır. Yani, demir bir kablo, aynı uzunluktaki bakır kablonun 6 katı dirence sahiptir. Aynı dirence sahip olabilmeleri için bakır kablonun, demirin 6 katı uzunluğunda olması gerekir.
DİRENÇ FORMÜLÜ
Şekildeki gibi A kesit alanına, l uzunluğuna ve ρ özdirencine sahip bir maddenin direnci,
...
formülüyle bulunur.
Direcin birimi Ohm’dur ve Ω sembolüyle gösterilir. Özdirenç ise Ohm.Metre (Ω .m) cinsinden ifade edilir. Direnç formülünde, uzunluk (l) metre ve kesit alan (A) metrekare cinsinden yazılırsa, sonuç Ω cinsinden çıkar.
Direnç formülüne göre
- Uzunluk ile direnç doğru orantılıdır. Maddenin uzunluğu arttıkça, direnci de artar.
- Kesit alanı ile direnç ters orantılıdır. Kesit alanı arttıkça, direnci düşer. Örneğin, daha kalın bir kablonun direnci daha düşüktür.
ÖRNEK:
1 mm2 kesit alanına sahip 100 m bakır kablonun direncini hesaplayalım. (Bakırın özdirenci, 1.72 × 10-8 Ω.m’dir)
Sonucun Ω cinsinden çıkması için kesit alanını metrekare cinsinden yazalım. 1 mm = 10-3 m olduğu için 1 mm2 = 10-3 × 10-3 = 10-6 m2’dir. Özdirenci, kesit alanını ve uzunluğu formülde yerlerine koyacak olursak, istenilen direncin 1.72 Ω olduğunu buluruz.
... ... Ω
Aynı soruyu, özdirenci 1 × 10-7 Ω.m olan 100 m demir kablo için çözersek, bu kablonun direncini 10Ω olarak buluruz.
... ... Ω
ÖZİLETKENLİK
Öziletkenlik, özdirencin çarpmaya göre tersidir. σ ile gösterilir ve birimi Siemens/metre (S/m)'dir.
...
Öziletkenliğin yüksek olması, maddenin elektrik akımına düşük miktarda direnç gösterdiği anlamına gelir. İyi bir iletken olan bakırın öziletkenliği yüksek, yalıtkan bir madde olan camın öziletkenliği düşüktür.
