Konu anlatımı
Bir lambanın ne kadar parlak yanacağını harcadığı elektriksel güç belirler. Bu alt başlıkta elektriksel gücü, bir direncin gücünü hesaplamayı, elektrik enerjisinin dönüşümlerini ve seri ya da paralel bağlı lambaların parlaklıklarını karşılaştırmayı göreceksin.
Elektrik enerjisi ve güç
Üreteç, yükleri devrede dolaştırırken onlara enerji aktarır; bu enerji dirençlerde ısıya ve ışığa, motorlarda harekete, şarj olan bir pilde kimyasal enerjiye dönüşür. Bir direncin birim zamanda harcadığı elektrik enerjisine elektriksel güç denir: P = V·I. Ohm yasası kullanılarak P = I²·R ve P = V²/R biçimleri de elde edilir; birimi watt'tır. Mekanik güç gibi elektriksel güç de enerjinin ne hızla dönüştürüldüğünü gösterir. Elektrik faturalarında harcanan enerji kilowattsaat (kWh) birimiyle ölçülür.
Hangi bağıntı ne zaman?
Seri bağlı dirençlerde akım ortak olduğu için P = I²·R kullanmak kolaydır: aynı akımda direnci büyük olan daha çok güç harcar. Paralel bağlı dirençlerde gerilim ortak olduğu için P = V²/R kullanmak kolaydır: aynı gerilimde direnci küçük olan daha çok güç harcar. Lambaların parlaklığı harcadıkları güce bağlı olduğundan bu kurallar parlaklık karşılaştırmasında da geçerlidir.
Lamba etiketleri
Bir lambanın üzerindeki 12 V, 6 W gibi değerler, lamba 12 V'a bağlanınca 6 W güç harcayacağını söyler. Bu değerlerden lambanın direnci R = V²/P bağıntısıyla bulunur: 12²/6 = 24 Ω. Lamba, etiketindeki gerilimden farklı bir gerilime bağlanırsa harcadığı güç de etiketteki değerden farklı olur. Etiket gerilimleri aynı olan lambalardan etiket gücü büyük olanın direnci daha küçüktür.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Direnci 10 Ω olan bir ısıtıcıdan 2 A akım geçiyor. Isıtıcının uçları arasındaki gerilim ve harcadığı güç nedir?
Çözüm. Gerilim V = I·R = 2·10 = 20 V'tur. Güç P = I²·R = 2²·10 = 40 W olur; aynı sonuç P = V·I = 20·2 = 40 W ile de bulunur. Isıtıcı her saniye 40 J elektrik enerjisini ısıya dönüştürür.
Örnek 2. Üzerlerinde 12 V, 6 W ve 12 V, 12 W yazan iki lamba birbirine seri bağlanarak iç direnci önemsiz, 12 V'luk bir üretece bağlanıyor. Hangi lamba daha parlak yanar?
Çözüm. Lambaların dirençleri R = V²/P ile bulunur: 6 W'lık lambanın direnci 144/6 = 24 Ω, 12 W'lık lambanınki 144/12 = 12 Ω'dur. Seri bağlı lambalardan aynı akım geçer: I = 12/(24 + 12) = 1/3 A. Güçler P = I²·R ile 6 W'lık lamba için 24/9 ≈ 2,7 W, 12 W'lık lamba için 12/9 ≈ 1,3 W bulunur. Seri bağlamada direnci büyük olan, yani etiket gücü küçük olan lamba daha parlak yanar.
Sık yapılan hatalar
- Etiket gücü büyük olan lambanın her durumda daha parlak yandığını sanmak; seri bağlamada sonuç tersine döner.
- Seri bağlamada P = V²/R'yi bütün dirençlerin gerilimi ortakmış gibi kullanmak.
- Güç ile enerjiyi karıştırmak: güç watt, enerji joule ya da kWh ile ölçülür.
- P = V·I = I²·R = V²/R.
- Seride büyük direnç, paralelde küçük direnç daha çok güç harcar.
- Lamba parlaklığı harcadığı güce bağlıdır.