Ohm Yasası Hesaplama

Ohm Yasası, bir iletkenden akan akımın voltajla doğru orantılı ve dirençle ters orantılı olduğunu belirtir. Formül V = I × R şeklindedir.

Direnci hesaplamak için voltajı akıma bölün: R = V / I. Örneğin, voltaj 12V ve akım 2A ise direnç 6Ω'dur.

Ohm Yasası, diyotlar ve transistörler gibi doğrusal olmayan bileşenler için geçerli değildir. Yalnızca sabit direnç gösteren ohmik malzemeler için geçerlidir.

Bir LED bir direnç değildir; yaklaşık olarak sabit bir ileri voltaj düşümüne sahiptir (kırmızı için yaklaşık 2 V, mavi/beyaz için 3 V) ve akımı sınırlanmazsa yanar. Seri direncin değeri R = (Vsupply − Vled) / I formülünden gelir. 12 V'luk bir kaynak, 2 V'luk bir LED ve 20 mA (0,02 A) hedef akımı için: R = (12 − 2) / 0,02 = 500 Ω. En yakın standart değeri kullanın; genellikle 470 Ω veya 560 Ω. Direncin gücünü de kontrol edin: I²R = 0,02² × 470 ≈ 0,19 W gücü dağıtabilmelidir, bu nedenle çeyrek watt'lık bir direnç yeterlidir, ancak LED'i daha sert sürer veya daha yüksek bir voltajdan beslerseniz, 0,5 W veya 1 W'lık bir parçaya geçin.

Her iletkenin direnci vardır ve Ohm Yasası'na göre bu direnç akımı kayıp voltaja dönüştürür: V = I × R. Telin direnci küçüktür (bir metrelik tipik ev teli, ohm'un yüzde birinin altındadır), ancak uzun mesafelerde birikir. Toplam direnci 0,5 Ω olan ve 10 A taşıyan bir hat, 5 V düşürür; böylece 12 V'luk bir kaynak, yüke yalnızca 7 V olarak ulaşır. Kablo standartları genellikle en fazla %3–5 gerilim düşümüne izin verir. Yetersiz kesitli kablolar, loş ışıklara, zayıf motorlara ve enerjinin ısı olarak boşa harcanmasına neden olur; bu yüzden gerilim düşümü hesaplayıcısı ve doğru tel kesiti tabloları her tesisat için standart araçlardır.

Seri bağlantıda dirençler toplanır: iki adet 10 Ω'luk direnç 20 Ω verir; böylece 12 V'luk bir kaynak, I = V/R = 12/20 = 0,6 A akım sağlar ve gerilim eşit bölünür (her birinde 6 V; akım ikisinden de aynı olduğundan). Paralel bağlantıda birleşik direnç, her birinden daha düşüktür: iki adet 10 Ω'luk direnç R = 10/2 = 5 Ω verir; böylece aynı 12 V, 12/5 = 2,4 A akım sağlar ve her direnç 1,2 A taşır. Genel kurallar, seri için R(total) = R₁ + R₂ ve paralel için 1/R(total) = 1/R₁ + 1/R₂ şeklindedir. Seri gerilimi böler, paralel akımı böler — bu hesaplayıcının seri ve paralel bölümlerinin hesapladığı tam olarak budur.

Tehlike voltajdan değil akımdan gelir ve Ohm Yasası akımı belirler: I = V/R; burada R, insan vücudunun direncidir. Kuru bir vücut yaklaşık 100.000 Ω'dur; bu nedenle 230 V'luk bir temas, yaklaşık 2,3 mA akım verir — birçok insanın hissettiği hafif bir karıncalanmadır. Islak cilt, direnci yaklaşık 1.000 Ω'a düşürür ve aynı 230 V, bu kez 230 mA akım iter; bu, ventriküler fibrilasyona neden olabilen yaklaşık 30 mA'nın ve nefes almayı durdurabilen 50 mA'nın çok üzerindedir. Bu yüzden banyo ve mutfaklarda 30 mA veya altında devreyi kesen artık akım cihazları (RCD) kullanılır ve elektrik işleri kuru eller ve yalıtımlı aletlerle yapılır.

Bir multimetre, Ohm Yasası'nı üç farklı modda uygular. Voltaj için, devre canlıyken metreyi bileşene paralel bağlayın — voltaj her zaman iki nokta arasında ölçülür. Akım için metre seri bağlanmalıdır ki akım gerçekten içinden geçsin; akımı, yanlış modda canlı bir devreye bağlanan metre kısa devre gibi davrandığı için en yüksek aralıktan başlayarak ölçün. Direnç için bileşen, güç kaynağından ayrılmalı ve ideal olarak devreden çıkarılmalıdır; çünkü metre, R = V/I'yi ölçmek için kendi test voltajını uygular. Canlı bir devrede asla direnç ölçmeyin ve akım ölçümlerinden sonra uçları her zaman voltaj konumuna geri getirin.

Direnç, malzeme ve geometri tarafından belirlenir: R = ρL/A; burada ρ malzemenin özdirenci, L uzunluk ve A kesit alanıdır. Bakırın özdirenci yaklaşık 1,7 × 10⁻⁸ Ω·m'dir; bu onu mükemmel bir iletken yapar; ısıtıcılarda kullanılan nikrom ise yaklaşık 60 kat daha yüksektir; kauçuk ve cam ise özdirençleri milyarlarca kat daha büyük olan yalıtkanlardır. Bir telin uzunluğunu iki katına çıkarmak direncini iki katına çıkarır; kesit alanını iki katına çıkarmak ise yarıya indirir — kalın kabloların (büyük A) yüksek akımları düşük kayıpla taşımasının nedeni budur. Sıcaklık da önemlidir: çoğu metal, ısındığında direnci artar ve Ohm Yasası'nın kesin olarak yalnızca sabit sıcaklıkta geçerli olmasının nedeni tam olarak budur.

Dirençten geçen akım ısı üretir; çünkü dağıtılan güç P = I²R'dir. Direnci 0,5 Ω olan ve 20 A taşıyan bir kablo, 0,5 × 20² = 200 watt ısı üretir; tel bunu dağıtamazsa ciddi bir yangın riskidir. Yetersiz kesitli kablolar, yük altında ılık, sıcak ve hatta akkor hale gelir. Kontroller Ohm Yasası'nı izler: kaynakta ve yükte voltajı ölçün — büyük bir fark, aşırı tel direnci anlamına gelir; kabloyu 30 dakikalık tam yükün ardından elinizle yoklayın; ve çalışma akımını telin taşıma kapasitesi değerinin altında tutacak şekilde iletkenleri boyutlandırın. Isınma, sigortaların ve devre kesicilerin atmasının nedenidir: akımın I²R ısısını, kablonun toleransının ötesine taşıyamayacağı şekilde boyutlandırılırlar.

Ohm Yasası'nın basit biçimi V = IR, doğru akım (DC) için ve ısıtıcılar ile akkor ampuller gibi tamamen dirençli yüklere sahip AC devreleri için doğrudan geçerlidir. Ancak motorlar, transformatörler ve kapasitörler içeren AC devreleri, reaktans içerir — voltaj ve akım değiştikçe depolanan ve salınan enerji — bu nedenle voltajın akıma oranı, düz direnç değil empedans Z olur ve V = IZ olarak yazılır. Reaktans frekansa bağlıdır; Ohm Yasası'nın tek başına endüktif veya kapasitif bir devredeki akımı tahmin edememesinin nedeni budur. Bunlar için mühendisler, faz açıları ve güç faktörleriyle empedansı kullanırken, DC elektroniği, piller ve basit ısıtma devreleri doğrudan Ohm Yasası alanındadır.