Ohm Kanunu Nedir?

Güvenlik sınırı. Elektrik tesisatında ölçüm, sökme ve bağlantı işleri yetkili kişilerce ve enerji kesilerek yapılır. tam notu oku

Ohm kanunu nedir

Bir iletkenin uçlarına gerilim uygulandığında içinden bir akım geçer; bu akımın büyüklüğü rastgele değildir, gerilimin büyüklüğüne ve iletkenin direncine bağlıdır. Ohm kanunu tam bu bağı kurar: bir iletkenden geçen akım, uçlarındaki gerilimle doğru, direnciyle ters orantılıdır. Gerilim büyüdükçe akım büyür, direnç büyüdükçe aynı gerilimde akım küçülür.

Bu bir ölçüm sonucu değil, üç büyüklüğü birbirine bağlayan bir tanım bağıntısıdır. Devrenin neresinde durursanız durun — bir lamba, bir ısıtıcı direnci, bir bobinin sarım teli — akım, gerilim ve direnç arasındaki ilişki aynı kalıba oturur. Adını, ilişkiyi 1827’de yayımlayan Alman fizikçi Georg Simon Ohm’dan alır.

Akım, gerilim ve direnç arasındaki bağıntı: V = I × R

Bağıntı üç harfle yazılır: V = I × R. V gerilimi, I akımı, R direnci temsil eder. Aynı bağıntı iki yönde daha okunabilir: I = V / R, yani akım gerilimin dirence bölümüdür; R = V / I, yani direnç gerilimin akıma oranıdır. Üçü de aynı ilişkinin farklı yönden yazılışıdır, hangisinin kullanılacağı elde hangi iki büyüklüğün bilindiğine göre değişir.

Bağıntının söylediği şey bir sayı değil bir davranıştır. Direnç sabitken gerilim artarsa akım da artar; gerilim sabitken direnç artarsa akım düşer. Bu, bir devrede akımı sınırlayan şeyin direnç olduğunu, gerilimi ise akımı iten şey olduğunu gösterir. V = I × R bir tesisata “şu kesit şu akımı taşır” ya da “şu yükte şu değer okunur” gibi bir sayı vermez; hangi üç büyüklüğün birbirine nasıl bağlı olduğunu söyler. Bir devrede hangi büyüklüğün sabit tutulup hangisinin değiştiği, o devrenin kendi tasarımına bağlıdır.

İletkenin direnci neye bağlıdır

Bağıntıdaki R sabit bir sayı değil, iletkenin kendi özelliklerinden doğan bir büyüklüktür. Bir iletkenin direncini belirleyen üç şey vardır: uzunluğu, kesiti ve yapıldığı malzeme. Uzun bir iletken, elektronların önünde daha fazla mesafe demektir; aynı malzeme ve aynı kesitte, iletken uzadıkça direnci büyür. Kesit ise tam tersi yönde etkir: kesit genişledikçe akımın geçebileceği yol genişler ve direnç küçülür — ince ve uzun bir iletkenin direnci, kısa ve kalın bir iletkene göre büyüktür.

Malzeme bu iki geometrik etkinin üstüne binen üçüncü değişkendir. Bazı malzemeler elektron akışına doğası gereği daha az direnç gösterir, bazıları daha fazla; bu özellik iletkenin özdirenci olarak anılır ve malzemeden malzemeye değişir. Aynı uzunluk ve kesitte bile farklı malzemeden yapılmış iki iletken farklı direnç gösterebilir. Bu üç etken bir arada, bir iletkenin direncinin neden sabit bir “kablo direnci” değil, o kablonun geometrisine ve cinsine bağlı bir sonuç olduğunu açıklar; hangi kesitin bir tesisatta yeterli olduğu ayrı bir seçim sürecinin konusudur, burada anlatılan yalnız direncin neye bağlı olarak büyüyüp küçüldüğüdür.

Gerilim düşümü nereden doğar

Bir devrede akım bir dirençten geçtiğinde, direncin iki ucu arasında bir gerilim farkı oluşur; buna gerilim düşümü denir. Kaynak bu düşümü değil, bağıntının kendisidir: V = I × R, aynı zamanda “bir dirençten I akımı geçerken, o direncin uçları arasında I × R kadar bir gerilim oluşur” cümlesinin matematiksel karşılığıdır. Akım sıfırsa düşüm de sıfırdır; akım büyüdükçe aynı dirençte düşüm de büyür.

Bir devrede birden fazla direnç art arda bağlıysa, kaynağın verdiği gerilim bu dirençler arasında paylaşılır — her direnç üzerindeki düşüm, o direncin akıma karşı koyduğu payla orantılıdır. Bu paylaşım bir tesisatın hattında da aynı mantıkla işler: iletkenin kendisi de bir dirence sahip olduğu için, üzerinden akım geçtiğinde iletkenin iki ucu arasında da bir gerilim farkı doğar. Bu farkın bir tesisatta ne kadar önemli sayıldığı ve seçime nasıl gireceği, kablo kesitiyle ilgili ayrı bir konudur (Gerilim düşümü seçime nasıl girer?^yazılmadı); burada sabit kalan şey, gerilim düşümünün akımın bir dirençten geçmesinin doğrudan ve kaçınılmaz sonucu olduğudur.

Seri ve paralel bağlantıda direncin davranışı

Birden fazla direnç bir devrede iki temel biçimde bir araya gelir: seri ya da paralel. Seri bağlantıda dirençler art arda dizilir ve aynı akım hepsinden sırayla geçer; bu durumda toplam direnç, tek tek dirençlerin toplamıdır. Bir dirençten geçen akım artık başka bir yola sapamadığı için, seri koldaki her direnç aynı akımı taşır ama her biri kendi payına düşen gerilimi düşürür.

Paralel bağlantıda ise dirençler aynı iki nokta arasına, yan yana bağlanır; akım bu noktalar arasında birden fazla yoldan geçebilir. Her paralel kol kendi direncine göre bir pay akım taşır — küçük dirençli kol daha çok akımı üstüne çeker, büyük dirençli kol daha azını. Toplam direnç bu durumda tek bir kolun direncinden küçüktür, çünkü akıma birden fazla yol açılmıştır. Bir devrenin seri mi paralel mi kurulacağı, o devrenin hangi büyüklüğün sabit kalmasının istendiğine bağlıdır: seri bağlantı akımı ortak tutar, paralel bağlantı gerilimi ortak tutar. İkisi de aynı V = I × R bağıntısının, farklı bir devre topolojisinde nasıl işlediğini gösterir.

Direnç sıcaklıkla neden değişir

İletkenin direnci sabit bir sayı olarak kalmaz; sıcaklıkla birlikte değişir. Çoğu metal iletkende sıcaklık arttıkça direnç de büyür — iletken ısındıkça, içindeki atomların hareketi elektron akışının önüne daha fazla engel çıkarır. Bu, akımın kendisinin de bir ısınma kaynağı olduğu anlamına gelir: bir dirençten akım geçmesi direnci ısıtır, ısınan direnç ise büyür.

Bu ilişki bir geri besleme döngüsü kurar: akım ısıtır, ısı direnci büyütür, büyüyen direnç aynı gerilimde akımı bir miktar sınırlar. Bu döngünün bir tesisatta ne zaman bir koruma mekanizmasına dönüştüğü ve bir cihazın bu ısınmayı nasıl algılayıp devreyi kestiği ayrı bir konudur (Termik röle nasıl çalışır? Bimetal ve açma sınıfı^yazılmadı); burada anlatılan yalnız direncin sıcaklıkla neden değiştiğidir. Isınmanın kendisi sigortanın da izlediği bir büyüklüktür, çünkü sigortanın açması da bu ısıl etkinin biriktiği ya da aniden büyüdüğü anlardan doğar (Sigorta Neden Atar? Aşırı Yük ile Kısa Devre Ayrımı).

Alternatif akımda sınır: empedans devreye girer

Ohm kanunu, doğru akımın ya da alternatif akımın yalnızca büyüklüğü sabit kaldığı andaki değeriyle çalıştığı devrelerde temiz bir bağıntıdır. Doğru akımda yön zamanla değişmediği için (Alternatif Akım Nedir? Doğru Akımla Arasındaki Pratik Fark), direnç tek başına akım ile gerilim arasındaki ilişkiyi tam olarak açıklar.

Alternatif akımda durum değişir. Akım ve gerilim sürekli yön ve büyüklük değiştirdiği için, devrede yalnız direnç değil, bobin ve kondansatör gibi elemanların da akıma karşı koyduğu bir etki devreye girer; bu bileşik etkiye empedans denir. Empedans direnç gibi davranmaz — akım ile gerilim arasında bir zaman kayması da doğurur, ve bu kaymanın sonucu reaktif güç olarak adlandırılan bileşenle ölçülür (Reaktif Güç Nereden Doğar, Neden Ayrıca Ölçülür?). Bu yazının konusu doğru akım direncinde geçerli olan temel bağıntıdır; alternatif akımda empedansın nasıl hesaplandığı ve reaktif bileşenin nereden doğduğu ayrı bir mekanizmanın konusudur.

Ohm kanununu kim buldu

Bağıntıyı 1827’de yayımlayan kişi Alman fizikçi Georg Simon Ohm’dur. Ohm, farklı uzunluk ve kalınlıktaki tellerden geçen akımı inceleyerek gerilim, akım ve direnç arasındaki ilişkiyi deneysel olarak ortaya koymuş ve bu bağıntı onun adıyla anılmıştır. Direncin ölçü birimi olan ohm de aynı isimden gelir.

Özet

Ohm kanunu, bir iletkenden geçen akımın, uçlarındaki gerilimle direncine bağlı olduğunu söyleyen bir tanım bağıntısıdır: V = I × R. Bir iletkenin direnci onun uzunluğuna, kesitine ve malzemesine bağlıdır; bir dirençten akım geçtiğinde uçları arasında bir gerilim düşümü oluşur; seri bağlı dirençler akımı ortak tutup gerilimi paylaştırır, paralel bağlı dirençler ise gerilimi ortak tutup akımı paylaştırır. Direnç sıcaklıkla değişir ve bu değişim akımın kendisinin ürettiği bir ısınmadan beslenir. Bağıntı doğru akım direncinde temiz çalışır; alternatif akımda yerini empedansa bırakır.

Sık sorulanlar