Konu anlatımı
Bir oyuncakta birden çok pilin hangi biçimde bağlandığı hem lambanın parlaklığını hem de pillerin ne kadar dayanacağını belirler. Bu alt başlıkta üreteçlerin bağlanma biçimlerini, iç direnci, pilin tarihini ve elektrik akımının tehlikelerine karşı alınan önlemleri göreceksin.
Seri ve paralel bağlama
Özdeş üreteçler seri bağlanırsa, yani birinin + kutbu öbürünün − kutbuna bağlanırsa toplam gerilim üreteçlerin gerilimlerinin toplamı olur. Aynı lambadan daha büyük akım geçer ve lamba daha parlak yanar; ama her üreteçten bu büyük akım geçtiği için üreteçler daha çabuk tükenir. Seri bağlı üreteçlerden biri ters bağlanırsa onun gerilimi toplamdan çıkarılır. Özdeş üreteçler paralel bağlanırsa toplam gerilim tek bir üretecinkine eşittir; lamba tek üreteçle yandığı kadar parlak yanar, ama akım üreteçlere paylaştırıldığı için üreteçler daha geç tükenir.
İç direnç ve pilin tarihi
Gerçek bir üretecin içindeki maddeler de akıma karşı koyar; buna iç direnç denir. Akım çekildikçe enerjinin bir kısmı üretecin içinde ısıya dönüşür, pil ısınır ve uçları arasındaki gerilim biraz azalır; TYT'de iç direnç yalnızca kavram olarak bilinir. 18. yüzyılda Galvani, kurbağa bacağının metallere dokununca kasıldığını görerek elektriğin canlı dokuda oluştuğunu (hayvansal elektrik) düşünmüştür. Volta ise etkinin iki farklı metalden ve aralarındaki nemli maddeden kaynaklandığını savunmuş ve 1800'de ilk pili yapmıştır.
Elektrik güvenliği
Vücuttan geçen akımın etkisi akımın şiddetine ve vücutta izlediği yola bağlıdır; küçük akımlar bile kalp ritmini bozabilir. Sigorta, devreden aşırı akım geçtiğinde devreyi keserek tellerin ısınıp yangın çıkarmasını önler. Kaçak akım rölesi, akımın bir kısmı insan vücudu üzerinden toprağa kaçtığında elektriği çok kısa sürede keser. Topraklama, cihazın metal gövdesine geçen akımı toprağa iletir. Islak elle cihazlara dokunmamak, bir prize çok sayıda cihaz bağlamamak, hasarlı kablo kullanmamak, prizlere çocuk koruyucusu takmak ve yüksek gerilim hatlarından uzak durmak gerekir.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Gerilimi 1,5 V olan özdeş üç pil seri bağlanarak bir lambaya bağlanıyor. Toplam gerilim nedir? Pillerden biri ters bağlanırsa toplam gerilim ve lambanın parlaklığı nasıl değişir?
Çözüm. Seri bağlı pillerin gerilimleri toplanır: 1,5 + 1,5 + 1,5 = 4,5 V. Pillerden biri ters bağlanırsa onun gerilimi öbürlerininkine karşı yönde etki eder ve toplamdan çıkarılır: 1,5 + 1,5 − 1,5 = 1,5 V. Lambanın gerilimi azaldığı için akımı ve gücü azalır; lamba daha sönük yanar.
Örnek 2. Aynı lamba önce tek bir pille, sonra bu pilin özdeşi iki pilin paralel bağlanmasıyla, en son aynı iki pilin seri bağlanmasıyla yakılıyor. Lambanın parlaklığını ve pillerin tükenme sürelerini karşılaştırınız.
Çözüm. Paralel bağlı özdeş pillerin toplam gerilimi tek pilinkine eşittir; lamba tek pille yandığı kadar parlak yanar. Akım iki pile paylaşıldığı için piller, tek pilin kullanıldığı duruma göre daha geç tükenir. Seri bağlamada gerilim iki katına çıkar, lambadan daha büyük akım geçer ve lamba en parlak bu durumda yanar; her pilden bu büyük akım geçtiği için piller en çabuk bu durumda tükenir.
Sık yapılan hatalar
- Paralel bağlı pillerin lambayı daha parlak yaktığını sanmak; paralel bağlama tükenme süresini uzatır, parlaklığı artırmaz.
- Ters bağlanan pilin geriliminin toplama eklendiğini düşünmek.
- Sigorta ile kaçak akım rölesini aynı şey sanmak; sigorta aşırı akıma, röle toprağa kaçan akıma karşı korur.
- Seri bağlı özdeş pillerde gerilim artar, piller daha çabuk tükenir.
- Paralel bağlı özdeş pillerde gerilim değişmez, piller daha geç tükenir.
- Sigorta, kaçak akım rölesi ve topraklama elektrik kazalarını önler.