Konu anlatımı
Aynı üretece bağlanan iki farklı telden biri ısınıp kızarırken öbürü ılık kalabilir. Bu alt başlıkta bir iletkenin direncinin neye bağlı olduğunu ve iletkenlerin dirençlerini nitel olarak karşılaştırmayı göreceksin.
Direnç nedir?
Bir iletkenin elektrik akımına karşı gösterdiği zorluğa direnç denir ve R ile gösterilir; birimi ohm'dur (Ω). Aynı gerilim altında direnci büyük olan iletkenden daha küçük akım geçer. İletkendeki elektronlar ilerlerken atomlarla etkileşir; bu etkileşim akıma karşı koyar ve elektrik enerjisinin bir kısmını ısıya dönüştürür. Isıtıcı, ütü ve akkor lambalar bu ısınmadan yararlanır.
Boy, kesit ve madde cinsi
Katı bir iletkenin direnci üç değişkene bağlıdır. İletkenin boyu (L) arttıkça direnç artar. Kesit alanı (A) arttıkça akımın geçebileceği yol genişler ve direnç azalır. Direnç maddenin cinsine de bağlıdır; bunu maddenin özdirenci (ρ) belirler: bakır ve gümüşün özdirenci küçük, nikromunki büyüktür. Bu ilişki R = ρ·L/A bağıntısıyla ifade edilir.
Programdaki sınır
TYT'de R = ρ·L/A bağıntısıyla sayısal hesap yapılmaz; iletkenlerin dirençleri boy, kesit alanı ve madde cinsine bakılarak karşılaştırılır. İletken direncinin sıcaklıkla değişimi ve renk kodlarıyla direnç okuma da programda yer almaz. Elektrik tesisatı tellerinin bakırdan, ısıtıcı tellerinin ise nikrom gibi özdirenci büyük alaşımlardan yapılması bu değişkenlerle açıklanır.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Aynı maddeden yapılmış üç telden K uzun ve ince, L kısa ve kalın, M ise K kadar uzun ve L kadar kalındır. Dirençleri büyükten küçüğe nasıl sıralanır?
Çözüm. K ile M aynı boydadır, ama M daha kalın olduğu için direnci K'ninkinden küçüktür. M ile L aynı kalınlıktadır, ama M daha uzun olduğu için direnci L'ninkinden büyüktür. Sıralama K > M > L olur: en büyük direnç uzun ve ince olan K'ye, en küçük direnç kısa ve kalın olan L'ye aittir.
Örnek 2. Boyları ve kesit alanları aynı olan bakır ve nikrom tellerden hangisinin direnci büyüktür? Ev tesisatında bakır, saç kurutma makinesinin ısıtıcı telinde nikrom kullanılmasının nedeni nedir?
Çözüm. Boy ve kesit alanı aynı olduğunda direnci maddenin özdirenci belirler. Nikromun özdirenci bakırınkinden çok büyük olduğu için nikrom telin direnci daha büyüktür. Tesisat tellerinde enerji kaybı ve ısınma istenmediği için özdirenci küçük bakır kullanılır. Isıtıcıda ise elektrik enerjisinin ısıya dönüşmesi istendiği için direnci büyük nikrom tel tercih edilir.
Sık yapılan hatalar
- Kesit alanı büyüdükçe direncin arttığını sanmak; kalın tellerin direnci küçüktür.
- Direncin yalnızca boya bağlı olduğunu düşünüp madde cinsini göz ardı etmek.
- Direnci R = ρ·L/A bağıntısıyla sayısal olarak hesaplamaya çalışmak.
- Direnç boyla artar, kesit alanıyla azalır, madde cinsine bağlıdır.
- R = ρ·L/A; direncin birimi ohm'dur.
- Bakırın özdirenci küçük, nikromunki büyüktür.