İletken Telin Uzunluk, Kesit ve Cinsine Bağlı Olarak Direncinin Hesaplanması Örnek Problem Çözümü ve Konu Anlatımı

İletken Telin Uzunluk, Kesit ve Cinsine Bağlı Olarak Direncinin Hesaplanması

Bir iletkenin ektrik akımına gösterdiği zorluk (yani o iletkenin direnci), iletken içinde hareket eden elektronlarla, o iletken içindeki atom ve diğer parçacıklar arasındaki sürtünmelerden meydana gelir. Bu konuda, bir borudan akan suyun karşılaştığı zorluğu örnek olarak gösterebiliriz. Boru dar ve iç yüzeyi fazla girintili çıkıntılı ise suyun akışına karşı belli bir zorluk ortaya çıkaracaktır. Aynı şekilde borunun uzunluğu arttıkça, içinden geçen suya gösterdiği direnç artacaktır.

Bir iletkenin direnci de, o iletkenin boyuna, çapına ve cinsine göre değişir.

* Bir iletkenin uzunluğu ile direnci doğru orantılıdır. İletkenin uzunluğu arttıkça direnç de artar.

* Buna karşılık iletkenin kesiti ile direnç ters orantılıdır. Buna göre iletkenin kesiti arttıkça direnç azalır, kesiti azaldıkça direnç artar.

* Bunlardan başka, direnç, iletkenin cinsine göre de değişir. Örneğin aynı uzunlukta ve aynı kesitte bakır ile alüminyum iletkenin dirençleri birbirinden farklıdır. Burada öz direnç kavramı karşımıza çıkar.

Özdirenç, 1 metre uzunluğunda ve 1 mm2 kesitindeki bir iletkenin direncidir ve bütün iletkenin özdirençleri birbirinden farklıdır.

Özdirenç ρ sembolü ile gösterelir ve ro olarak okunur.

Bütün bunlardan başka, ortamın sıcaklığıda iletkenin direncini etkileyen faktördür.

Bu tablodaki değerler, iletkenlerin oda sıcaklığındaki (20 C) özdirençleridir.

Bir iletkenin direnci aşağıdaki formülden hesaplanır.

R = L  . ρ
       S

Bu formüldeki harflerin anlamı ve birimleri;
R: İletkenin direnci (ohm)
L: İletkenin uzunluğu (metre)
ρ: İletkenin özdirenci (ohm)
S: İletkenin kesiti (mm2)

 

Örnek: Uzunluğu 20 metre, kesiti 2 mm2 olan bakır telin direncini hesaplayınız.

Çözüm: Bakırın özdirenci ρ=0,017 ohm

R = L  . ρ
       S 
              
R = 20  . 0,017
       2

R = 0,17 Ω olarak bulunur.

Örnek: Uzunluğu 50 metre, kesiti 3mm2 olan alüminyum telin direncini hesaplayınız.

Çözüm: Alüminyumun özdirenci 0,028 ohm dur.

R = L  . ρ
       S 
              
R = 50  . 0,028
       3

R = 0,47 Ω olarak bulunur.

Elektrik Elektronikte Kullanılan İletkenler, Özellikleri ve İletkenlik Sıralaması

İyi iletkenlerin özdirençleri küçük, öziletkenlik katsayıları yüksek olmalıdır. Tabloda görüldüğü gibi bu durumda en iyi iletken gümüştür. İyi iletken olarak gümüş pahalı olduğu için daha çok bakır kullanılır.

Gümüş

Saf gümüş, beyaz parlak renkte ve yumuşaktır. Elektrik akımını en iyi ileten gereç olmasına rağmen pahalı olması nedeniyle iletken tel olarak kullanılmaz. Ölçü aletleri, kontaktör ve şalterlerin kontak kısımlarının yapımında kullanılır. Öz direnci 0,016 mm²/m, özgül ağırlığı 10,5 kg/dm³, ergime derecesi 961 °C’dir.

Bakır

Kırmızı renkte olan bakır, kolayca bükülür, çok ince tel ve levha hâline getirilebilir. Öz direnci 0,0178 mm²/m (1/56), özgül ağırlığı 8,93 kg/dm³, ergime derecesi 1083 °C’dir. Elektrikçilikte daha çok % 99,9 saflıkta elektrolitik bakır kullanılır.

Altın

Altın, kimyada Au sembolü ile gösterilen yumuşak, parlak sarı renkte metalik bir elementtir. Altın asitlere karşı dayanıklı olduğu için havadan ve sudan etkilenmez. Bu yüzden hiçbir zaman paslanmaz, kararmaz ve donuklaşmaz. Bu özelliğinden dolayı genellikle iletkenlerin oksitlenmemesi için kaplama amaçlı kullanılır. Çok iyi bir iletken olduğu ile ilgili yanlış bir kanı vardır. Pahalı olduğu için iletken olarak kullanılmaz.

Alüminyum 

Gümüş beyazı, mavimtrak renkte yumuşak bir metal olan alüminyum, daha çok orta ve yüksek gerilim hatlarında içerisine çelik tel konarak kullanılır. Öz direnci 0,028 mm²/m (1/35), özgül ağırlığı 2,7 kg/dm³, ergime derecesi 658 °C’dir.

Demir

Parlak gri renkte yumuşak bir metaldir. Elektrik makinalarının gövde kısmının yapımında kullanılır. İçerisinde bulunan karbonun miktarına göre font (dökme demir), yumuşak demir ve çelik isimlerini alır. Öz direnci 0,1 mm²/m, özgül ağırlığı 7,86 kg/dm³, ergime derecesi 1526 °C’dir.

Platin

Parlak beyaz renkli yumuşak bir metaldir ve havada oksitlenmez. Elektrot, kontak, direnç ve paratoner uçları yapımında kullanılır.

Kurşun

Gri, mavimtrak renkte ve mekaniki direnci az olan kurşun, pillerde elektrot olarak; akümülatör plakalarında, yer altı kablolarında ve lehim yapımında kullanılır.

Kalay

Beyaz, sarımtrak renkte ve yumuşak olan kalay, sigorta buşonlarının ergiyen tellerinde, akümülatör plakalarında, çıplak iletkenlerin kaplanmasında, kondansatör levhalarının yapımında, ağaç direklerin emprenye edilmesinde ve lehim yapımında kullanılır.

Çinko

Beyaz, mavimtrak renkte mekaniki direnci az ve yumuşak olan çinko, havadan ve sudan etkilenmez. 100-125 °C de ısıtılarak işlenir. Direnç yapımında, pillerde negatif elektrot olarak; ölçü aletlerinde, çinko klorür eriyiği olarak ağaç direklerin emprenye edilmesinde kullanılır.

Krom

Gümüş beyazı renginde sert ve parlak bir metaldir. Oksitlenmediği ve mıknatıstan etkilenmediği için direnç yapımında ve maden kaplamacılığında kullanılır.

Kadmiyum

Gümüşi mavimtrak renktedir ve kurşun ile birleştirilerek yumuşak lehim yapımında kullanılır.

Molibden 

Korozyona ve ısıya dayanıklı sert bir metaldir. Lambalarda flaman taşıyıcı olarak kullanılır. Cama kaynak edilebilir. Özgül ağırlığı 10,2 kg/dm³, ergime derecesi 2610 °C’dir.

Tungsten

Korozyona dayanıklı sert bir metal olan tungsten, 3410 °C gibi yüksek ergime derecesi nedeniyle lamba flamanı, direnç tefi yapımında, elektrik fırınlarında kullanılır.

Wolfram

Çelik rengindedir. 3500 °C gibi yüksek bir ergime derecesine sahip olduğundan lamba flamanlarının yapımında kullanılır.

Su

Saf su yalıtkandır. Su içersine asit-metal tuzları katılarak iletken hâle getirilebilir. Akümülatör, pil ve galvano banyolarında elektrolit olarak kullanılır (nehir şebekesindeki su, içerisindeki tuz, mineral vb. maddeler nedeniyle iletken olarak kabul edilebilir.).