Manyetizmada alternatif akım devreleri ile devam ediyoruz.
Birinci durumumuz R'li devre yani direnç bağlanmış bir alternatif akım devremizi hep beraber inceleyelim.
Görmüş olduğunuz gibi alternatif akıma bağladığımız bir direncimiz var.
Direncinin üzerinde oluşan potansiyel ve akımın t anında, t anındaki potansiyel ve akım matematiksel modellerimiz bu şekildeydi. Bundan bir önceki dersimizde bahsetmiştik. Yandaki grafiğimize baktığımızda potansiyel akım-zaman grafiğini incelediğimizde potansiyelle akımın beraber aynı anda maksimum noktalara çıkıp minimum noktalara inip ters yönde maksimum noktalara çıkıp tekrar minimum noktalara indiğini gözlemliyoruz.
Alternatif akımın bir periyotluk halinde, potansiyel ve akım aynı anda maksimum ve minimum noktalarına ulaşıyor.
O halde, biz dirençli alternatif akım devrelerinde potansiyel ile akım aynı fazladır ifadesini kullanırız. Devam edecek olursak R direnci alternatif akım devresine bağlandığında ohm yazısı olduğu gibi akıma karşı gösterilen zorluğa ifade eder. Alternatif akım devrelerinde akıma gösterdiği zorluk sebebiyle sadece ısı kayıpları ile etki gösteren dirence omik direnç denir.
Omik direncimizi sadece ısı kayıpları ile ilgili etki gösteren direnç olarak ifade ediyoruz. Burada direnci üzerinde açığa çıkan enerjiyi ısı enerjisini ifade edeceğimiz zaman ne yapacaktık?
Bundan da bahsetmiştik etkin akımın karesiyle doğru orantılı, direncin büyüklüğü ile doğru orantılı ve zamanla doğru orantılıydı.
Aynı zamanda güç için kullanacak olursak yine etkin akımın karesi ve dirençle doğru orantılıydı. Aynı zamanda burada bütün ohm yasamızın gereğini de yapabiliriz.
Örneğin etkin potansiyel = i-etkin X r ile ya da V-max =i-max X r ile ohm yasamızı da aynı zamanda ifade edebiliriz.
R'li devremizdeki durumumuz bu şekilde.
Alternatif akım devremize bobin bağlarsak nasıl bir durumla karşılaşacağız?
Hemen onu inceleyelim.
L ile ifade ettiğimiz neydi?
Manyetizmayı hatırlayalım bobinin öz indüksiyon katsayısı olarak ifade ediyorduk. Görmüş olduğunuz gibi yine bütün ifadelerimizi aynı şekilde burada da yazabiliriz.
Akımın ve potansiyelin anlık durumlarını şekildeki gibi ifade edebiliriz.
Bobinin bir özelliği vardı. İndüksiyondan hatırlayalım, öz indüksiyondan hatırlayalım.
Artan akımı azaltan azalan akımı artıran bir özelliğe sahipti.
O yüzden akım örneğin şu yönde artmaya başladığında öz indüksiyon akımı ters yönde oluşarak bobinin devre akımını azaltıcı etki yapacak.
O yüzden potansiyel maksimum noktaya ulaştığında akım henüz maksimum noktaya ulaşmamış durumdadır.
Görmüş olduğunuz grafiğe baktığımızda potansiyelimiz maksimum durumdayken akımın değerini inceleyecek olursak akım henüz görmüş olduğunuz gibi maksimum değerine ulaşmış değil.
Akımın maksimum noktada ters yönde maksimum olduğu duruma baktığımızda ise potansiyelin bu noktada olduğunu gözlemliyoruz. O yüzden öz indüksiyon akımı oluşturduğu için akım gerilimden geride kalır.
Yani daha doğrusu şöyle ifade edecek olursak; burada V ile i yani potansiyel fark ile akım arasında faz farkı oluşur.
Şöyle ifade edecek olursak; "Gerilim akımdan öndedir." ifadesini kullanabiliriz. Tabii ki alternatif akım devresine bağlı bobin merkezinde oluşan manyetik alan enerjisini depo eder ve depoladığı enerji tekrar devreye verir. Bu nedenle bobinin omik direnci ihmal edilirse alternatif akım devresinde enerji harcamaz. Bobinin geometrik özelliklerine, ortam ve diğer fiziksel karaktersizliğine bağlı olan büyüklüğüne indüktans denir.
İndüktansı ifade ederken burada bir ifadeden daha bahsedelim. Alternatif akım devresinde bobinin yapıldığı iletkenden dolayı sahip olduğu omik direncin dışında öz indüksiyon akımı nedeniyle devre akımına gösterdiği zorluğa indüktif reaktans denir ve indüktif reaktans ifadesini şu şekilde kullanırız: Biz buna indüktif reaktans deriz.
Omik direncini sıfır alırsak burada, onu da şuraya notumuzu alalım.
Omik direnci 0 alırsak bobin elektrik enerjisi harcamaz olarak ifade edebiliriz.
Aynı zamanda indüktif reaktansı hesaplayacağımız zaman, bobinin devrenin w X L kullanabiliriz.
Burda açısal hızımızı aştığımızda ilk alternatif akımın özelliklerini hatırlayalım.
Bu hesaplayabiliriz.
Aynı zamanda bu durumdan dolayı etkin potansiyel= i-etkin X r yapmamız gerekir.
Burada akım oluşuyor ama direnç yok. Burada direnç olarak kimi kullanacağız artık?
İndüktif reaktansı kullanabiliriz ya da Vmax =i-max X xL'yi de burada kullanabiliriz. Devam edelim alternatif akım devremize sığacığımıza bağladığımızda nasıl bir durumla karşılaşacağız?
Sığacığımızı "c " harfi ile sığacımızın sığasını c harfi ile ifade ediyorduk.
Görmüş olduğunuz gibi sığaçlı devremizde de R'li devreye göre yine potansiyelimizi ve akımımızı bulmakta aynı denklemleri kullanabiliriz.
Fakat burada dikkat etmemiz gereken husus şu sığaçlı devrede etkin gerilimin değeri volt olan görmüş olduğunuz gibi buna epsilon da diyebilirsiniz volt da diyebilirsiniz.
Etkin değeri bağlanmıştır. Alternatif akım değerinin gerilimi sürekli değişken olduğu için sığaçtaki gerilim ile kaynağın gerilimi eşitlenene kadar yük akışı olur ve bu gerilimler eşitlendiğinde yük akışı durur.
Bu esnada gerilim yön değiştirdiği için aynı süre içinde sığaç boşalacaktır.
Alternatif akımın gerilimin yönü sürekli değiştiği için sığaç sürekli dolup boşalacaktır.
Burada alternatif akımımız yön değiştirdiği için sürekli dolup boşalacaktır.
Şöyle ifade edelim; boşalacaktır.
Kim?
Tabii ki sığacımız .Çünkü sığaç yük depolayan bir aygıtımızdı.
Sığacın yük depolama kapasitesine kapasitans diyorduk.
Burada yine omik direnci sıfır olarak kabul edersek omik direncin dışında kabul edersek sığacın uçlarında üzerinde mevcut olan gerilimden daha büyük bir gerilim uygulanırsa sığaç devreden akım çeker ve yüklenir.Alternatif akım devrelerinde sığacın akıma gösterdiği zorluğa kapasitif reaktans denir.
Onu da Xc harfi ile göstereceğiz.
Kapasitif reaktans diyeceğiz ve bunu hesaplarken de 1/(w.c) olduğunu ifade edeceğiz.
Burada sığacığımızın sığasıydı c.
O halde burayı açarsak nasıl bir ifade ile karşılaşırız?
2πf.C ile karşılaşmış oluruz.
Artık Ve= İe.
Xc ya da Vmax= İmax .
Xc ile ne yapmış oluruz?
Ohm yasamızı bu devremizde uygulamış oluruz.
Çünkü direnç yok ama sığaç olduğu zaman da bu şekilde yapıyoruz.
Sığacın özelliği neydi?
Kendisi devrede potansiyeli kullanarak yüklenecek yüklendiği için akımı devreye gönderecek grafiğe baktığımızda da görmüş olduğunuz gibi potansiyel eğrisiyle akım eğrisine baktığınızda potansiyel henüz sıfır noktasındayken görmüş olduğunuz gibi akım maksimum değerinde.
O halde bu devremizde de potansiyel ile akım aynı fazda değildir.
Bu devremizde de akım görmüş olduğunuz gibi gerilimden önde çalışır, öndedir ifadesini kullanabiliriz.
Birinci durumumuz R'li devre yani direnç bağlanmış bir alternatif akım devremizi hep beraber inceleyelim.
Görmüş olduğunuz gibi alternatif akıma bağladığımız bir direncimiz var.
Direncinin üzerinde oluşan potansiyel ve akımın t anında, t anındaki potansiyel ve akım matematiksel modellerimiz bu şekildeydi. Bundan bir önceki dersimizde bahsetmiştik. Yandaki grafiğimize baktığımızda potansiyel akım-zaman grafiğini incelediğimizde potansiyelle akımın beraber aynı anda maksimum noktalara çıkıp minimum noktalara inip ters yönde maksimum noktalara çıkıp tekrar minimum noktalara indiğini gözlemliyoruz.
Alternatif akımın bir periyotluk halinde, potansiyel ve akım aynı anda maksimum ve minimum noktalarına ulaşıyor.
O halde, biz dirençli alternatif akım devrelerinde potansiyel ile akım aynı fazladır ifadesini kullanırız. Devam edecek olursak R direnci alternatif akım devresine bağlandığında ohm yazısı olduğu gibi akıma karşı gösterilen zorluğa ifade eder. Alternatif akım devrelerinde akıma gösterdiği zorluk sebebiyle sadece ısı kayıpları ile etki gösteren dirence omik direnç denir.
Omik direncimizi sadece ısı kayıpları ile ilgili etki gösteren direnç olarak ifade ediyoruz. Burada direnci üzerinde açığa çıkan enerjiyi ısı enerjisini ifade edeceğimiz zaman ne yapacaktık?
Bundan da bahsetmiştik etkin akımın karesiyle doğru orantılı, direncin büyüklüğü ile doğru orantılı ve zamanla doğru orantılıydı.
Aynı zamanda güç için kullanacak olursak yine etkin akımın karesi ve dirençle doğru orantılıydı. Aynı zamanda burada bütün ohm yasamızın gereğini de yapabiliriz.
Örneğin etkin potansiyel = i-etkin X r ile ya da V-max =i-max X r ile ohm yasamızı da aynı zamanda ifade edebiliriz.
R'li devremizdeki durumumuz bu şekilde.
Alternatif akım devremize bobin bağlarsak nasıl bir durumla karşılaşacağız?
Hemen onu inceleyelim.
L ile ifade ettiğimiz neydi?
Manyetizmayı hatırlayalım bobinin öz indüksiyon katsayısı olarak ifade ediyorduk. Görmüş olduğunuz gibi yine bütün ifadelerimizi aynı şekilde burada da yazabiliriz.
Akımın ve potansiyelin anlık durumlarını şekildeki gibi ifade edebiliriz.
Bobinin bir özelliği vardı. İndüksiyondan hatırlayalım, öz indüksiyondan hatırlayalım.
Artan akımı azaltan azalan akımı artıran bir özelliğe sahipti.
O yüzden akım örneğin şu yönde artmaya başladığında öz indüksiyon akımı ters yönde oluşarak bobinin devre akımını azaltıcı etki yapacak.
O yüzden potansiyel maksimum noktaya ulaştığında akım henüz maksimum noktaya ulaşmamış durumdadır.
Görmüş olduğunuz grafiğe baktığımızda potansiyelimiz maksimum durumdayken akımın değerini inceleyecek olursak akım henüz görmüş olduğunuz gibi maksimum değerine ulaşmış değil.
Akımın maksimum noktada ters yönde maksimum olduğu duruma baktığımızda ise potansiyelin bu noktada olduğunu gözlemliyoruz. O yüzden öz indüksiyon akımı oluşturduğu için akım gerilimden geride kalır.
Yani daha doğrusu şöyle ifade edecek olursak; burada V ile i yani potansiyel fark ile akım arasında faz farkı oluşur.
Şöyle ifade edecek olursak; "Gerilim akımdan öndedir." ifadesini kullanabiliriz. Tabii ki alternatif akım devresine bağlı bobin merkezinde oluşan manyetik alan enerjisini depo eder ve depoladığı enerji tekrar devreye verir. Bu nedenle bobinin omik direnci ihmal edilirse alternatif akım devresinde enerji harcamaz. Bobinin geometrik özelliklerine, ortam ve diğer fiziksel karaktersizliğine bağlı olan büyüklüğüne indüktans denir.
İndüktansı ifade ederken burada bir ifadeden daha bahsedelim. Alternatif akım devresinde bobinin yapıldığı iletkenden dolayı sahip olduğu omik direncin dışında öz indüksiyon akımı nedeniyle devre akımına gösterdiği zorluğa indüktif reaktans denir ve indüktif reaktans ifadesini şu şekilde kullanırız: Biz buna indüktif reaktans deriz.
Omik direncini sıfır alırsak burada, onu da şuraya notumuzu alalım.
Omik direnci 0 alırsak bobin elektrik enerjisi harcamaz olarak ifade edebiliriz.
Aynı zamanda indüktif reaktansı hesaplayacağımız zaman, bobinin devrenin w X L kullanabiliriz.
Burda açısal hızımızı aştığımızda ilk alternatif akımın özelliklerini hatırlayalım.
Bu hesaplayabiliriz.
Aynı zamanda bu durumdan dolayı etkin potansiyel= i-etkin X r yapmamız gerekir.
Burada akım oluşuyor ama direnç yok. Burada direnç olarak kimi kullanacağız artık?
İndüktif reaktansı kullanabiliriz ya da Vmax =i-max X xL'yi de burada kullanabiliriz. Devam edelim alternatif akım devremize sığacığımıza bağladığımızda nasıl bir durumla karşılaşacağız?
Sığacığımızı "c " harfi ile sığacımızın sığasını c harfi ile ifade ediyorduk.
Görmüş olduğunuz gibi sığaçlı devremizde de R'li devreye göre yine potansiyelimizi ve akımımızı bulmakta aynı denklemleri kullanabiliriz.
Fakat burada dikkat etmemiz gereken husus şu sığaçlı devrede etkin gerilimin değeri volt olan görmüş olduğunuz gibi buna epsilon da diyebilirsiniz volt da diyebilirsiniz.
Etkin değeri bağlanmıştır. Alternatif akım değerinin gerilimi sürekli değişken olduğu için sığaçtaki gerilim ile kaynağın gerilimi eşitlenene kadar yük akışı olur ve bu gerilimler eşitlendiğinde yük akışı durur.
Bu esnada gerilim yön değiştirdiği için aynı süre içinde sığaç boşalacaktır.
Alternatif akımın gerilimin yönü sürekli değiştiği için sığaç sürekli dolup boşalacaktır.
Burada alternatif akımımız yön değiştirdiği için sürekli dolup boşalacaktır.
Şöyle ifade edelim; boşalacaktır.
Kim?
Tabii ki sığacımız .Çünkü sığaç yük depolayan bir aygıtımızdı.
Sığacın yük depolama kapasitesine kapasitans diyorduk.
Burada yine omik direnci sıfır olarak kabul edersek omik direncin dışında kabul edersek sığacın uçlarında üzerinde mevcut olan gerilimden daha büyük bir gerilim uygulanırsa sığaç devreden akım çeker ve yüklenir.Alternatif akım devrelerinde sığacın akıma gösterdiği zorluğa kapasitif reaktans denir.
Onu da Xc harfi ile göstereceğiz.
Kapasitif reaktans diyeceğiz ve bunu hesaplarken de 1/(w.c) olduğunu ifade edeceğiz.
Burada sığacığımızın sığasıydı c.
O halde burayı açarsak nasıl bir ifade ile karşılaşırız?
2πf.C ile karşılaşmış oluruz.
Artık Ve= İe.
Xc ya da Vmax= İmax .
Xc ile ne yapmış oluruz?
Ohm yasamızı bu devremizde uygulamış oluruz.
Çünkü direnç yok ama sığaç olduğu zaman da bu şekilde yapıyoruz.
Sığacın özelliği neydi?
Kendisi devrede potansiyeli kullanarak yüklenecek yüklendiği için akımı devreye gönderecek grafiğe baktığımızda da görmüş olduğunuz gibi potansiyel eğrisiyle akım eğrisine baktığınızda potansiyel henüz sıfır noktasındayken görmüş olduğunuz gibi akım maksimum değerinde.
O halde bu devremizde de potansiyel ile akım aynı fazda değildir.
Bu devremizde de akım görmüş olduğunuz gibi gerilimden önde çalışır, öndedir ifadesini kullanabiliriz.
