Seri Paralel ve Karışık Elektrik Devre Özellikleri

SERİ ELEKTRİK DEVRESİ (SERİ BAĞLANTI)

Seri bağlı devrede, devre elemanları tek bir hat üzerinde ardarda bağlanmıştır. Seri bağlı devrede peş peşe bağlanan devre elemanları; dirençler, lambalar, elektrik motorları, ısıtıcı rezistans vb. olabilir.

Akü, pil, diyot, kondansatör gibi artı (+)  ve eksi (-) kutupları olan elemanlar seri bağlanırken; birinin artı ucu diğerinin eksi ucuna gelecek şekilde bağlanır. Örneğin 2 adet 12 voltluk akü seri olarak bağlanırsa, 24 volt elde edilmiş olur. 1,5 voltluk 2 adet pil seri bağlanırsa 3 volt elde edilmiş olur.

(Seri Bağlı Devrenin Yapılışı ve Hesaplama Formülleri)

Seri devrenin özellikleri şöyledir:

*Elektrik akımı (amper) seri bağlı elemanların tümünde eşittir. Toplam akım şiddeti de, her bir elemana gidene akım şiddetine eşittir.

Toplam Akım Şiddeti  I _T = I₁=I₂=I₃

* Seri bağlı dirençlerde toplam direnç, her bir direncin toplamına eşittir. Seri devre üzerinde bulunan her bir elemanın aslında direnci vardır; örneğin iletken kablonun, bağlantı soketlerinin, açma-kapama anahtarının, fakat bunların direnci oldukça düşüktür. Daha büyük direnç değerleri; devreye bağlı direnç elemanlarının, lambaların, elektrik motorlarının vb.dir. Hangi devre elemanının direnç değeri daha büyükse, o eleman daha fazla gerilim (voltaj) çeker ve  o elemandan daha fazla iş elde edilir. Seri bağlı iki lambadan, direnci fazla olan lambanın çektiği voltaj daha fazladır.

Toplam Direnç  R_T = R₁+R₂+R₃

*Seri bağlı devrede, devrenin toplam gerilimi (volt), her bir elemanın gerilimleri toplamına eşittir. Devrede akım şiddeti her yerde eşittir fakat,  gerilim (voltaj) bağlı bulunan devre elemanlarının dirençlerine bağlı olarak değişir. Direnci büyük olan devre elemanının çektiği voltaj da daha büyük olacaktır. Örneğin seri bağlı bir lambanın kablo soketi korozyon-gevşeme yaparsa, burada direnç artacaktır ve daha fazla gerilim harcayacaktır, bu durumda lambanın çektiği gerilim ve parlaklığı da azalacaktır. Mesela park lambası, far veya stop lambası bu sebeple sönük yanıyor olabilir.

Toplam Gerilim  U_T = U₁+U₂+U₃

*Seri bağlı devrede herhangi bir devre elemanında kopma – arıza meydana gelirse, aynı hat üzerinde ve sağlam olan diğer elemanlar da çalışmaz. Örneğin seri bağlı 3 lambadan biri patlarsa, sağlam olan diğer 2’si de söner; çünkü elektrik akımı, patlamış-yanmış lamba sebebiyle devresini tamamlayamaz.

*Seri bağlı devrede toplam güç, her bir elemanın güçleri toplamına eşittir.

Toplam Güç W_T = W₁+W₂+W₃

Seri Devrede Direnç, Akım ve Gerilim Hesaplaması:

Elektrik devrelerinde gerilim, akım şiddeti ve direnç hesaplamalarında ohm kanunu formülü kullanılır: V= IxR

Örneğin: Seri devrede akım şiddeti (amper) her yerde eşit  olduğuna göre, her bir elemanın voltaj değeri multimetre ile ölçülür. Bu durumda gerilim (volt) ve akım şiddeti (amper) artık biliniyordur. V= IxR formülü, R=V/I haline getirilip kullanılır ve lambanın direnci hesaplanabilir.

Not: Lamba soğukken ölçülen dirençle, lamba yanıyorkenki direnç farklıdır, çünkü sıcaklık arttıkça direnç artar.

Örnek: 12 volt gerilim uygulanan şekildeki seri bağlı devrede,

R1=6 ohm

R2=2 ohm dirence sahip iki ampul vardır.

Toplam akım şiddetini,

U1 ve U2 her bir direnç üzerindeki gerilimi,

UT toplam gerilimi (tekrar) bulunuz.

R_T= R₁+R₂--> R_T=6+2-->R_T=8 ohm

U=I . R-->I= U/R --> I= 12/8-->I=1,5 amper

I_T=1,5 amper ise, I_T=I₁=I₂=1,5 amper olur.

Her bir elemanın için ayrı ayrı ohm kanunu uygulanır.

U₁=I . R₁--> U₁= 1,5 . 6 -->U₁=9 volt

U₂=I . R₂-->U₂= 1,5 . 2 --> U₂= 3 volt

U_T= U₁ + U₂-->U_T = 9 + 3 --> U_T= 12 volt

PARALEL ELEKTRİK DEVRESİ (PARALEL BAĞLANTI)

Elektrik devre elemanlarının paralel olarak iki hat üzerine bağlanmasıyla oluşan bağlantıya paralel bağlantı veya paralel devre denir. Paralel devrede, devre elemanları seri devredeki gibi tek bir hat üzerinde peş peşe değil, artı ve eksi iki hattın arasında alt alta paralel olarak bağlanmıştır.  Paralel devrede; dirençler, alıcılar (lamba, ısıtıcı, motor vb), üreteçler (akü, pil) paralel olarak bağlanabilir. Paralel bağlantı oluşturulurken devre elemanlarının artı (+) uçları, artı uçlara; eksi (-) uçları, eksi uçlara bağlanır. Sonuç olarak paralel bağlanmış elektrik devre elemanlarının artı eksi uçları birer noktada birleşir.

(Paralel Bağlı Devrenin Yapılışı ve Hesaplama Formülleri)

İki akünün paralel bağlanmasında, iki akünün artı ucu artı ucuyla; eksi ucu eksi ucuyla birleştirilir. Toplam gerilim yine 12 volt olur, yani toplam gerilim değişmez. Fakat akım şiddeti (amper) kapasitesi artmış olur. Aküde bu Ah (ampersaat) olarak belirtilir. Aküsü bitmiş-azalmış araca, diğer araçtan akü takviyesi yapmak, bir paralel bağlantı örneğidir; takviye kablolarıyla iki aracın aküsü paralel olarak bağlanır ve motorun marş yapması sağlanır. (Not: Bir motorun marş yapmamasının genel sebepleri; akünün bitmiş olabilmesi gibi, kutup başı bağlantılarının gevşemiş olması, oksit yapmış olması da olabilir.)

İki üreteç (pil, akü) paralel olarak bağlanırken, ikisinin de aynı gerilime (volt) sahip olması gerekir; örneğin 4 adet 3 voltluk pil veya 2 adet 12 voltluk akü.

1,5 voltluk iki adet pil seri olarak bağlanırsa; toplar gerilim 3 volt olur fakat akım şiddeti (amper) değişmez.  1,5 voltluk iki adet pil paralel olarak bağlanırsa; toplam gerilim yine 1,5 volt olur fakat akım şiddeti (amper) iki katına çıkar. Bu durumda paralel bağlı pillerin daha uzun süre dayanacağı söylenebilir.

Paralel olarak bağlanmış devre elemanlarından biri bozulursa, diğerleri çalışmaya devam edebilir. Mesela paralel bağlı lambalardan biri kesilmişse, diğerleri yanmaya devam edecektir. Seri devrede hepsi sönerdi.      

Aynı aküye bağlı aynı iki lamba; seri bağlıyken daha sönük (6 volt gerilim düşer her birine); paralel bağlıyken daha parlak yanar (12 volt gerilim düşer her birine).

(Paralel Bağlı Devrenin Yapılışı ve Hesaplama Formülleri)

Paralel Bağlı Devrenin Özellikleri:

*Her bir devre elemanının gerilimi (volt), toplam gerilime eşittir.Toplam Gerilim U_T = U₁=U₂=U₃

*Toplam akım şiddeti (amper), her bir devre elemanının çektiği akım şiddetlerinin toplamına eşittir. Toplam Akım Şiddeti I _T= I₁+I₂+I₃

*Toplam direnç formülü ise şöyledir: Toplam Direnç: 1/R_T = 1/R₁+1/R₂+1/R₃

Paralel devrenin detaylı özellikleri ve açıklamaları:

*Her bir devre elemanının gerilimi (volt), toplam gerilime eşittir. Yani gerilim her yerde aynıdır. Örneğin aküde 12 volt gerilim ölçülürse, paralel bağlı lambalarda da 12 volt gerilim ölçülür.

Toplam Gerilim U_T = U₁=U₂=U₃

*Toplam akım şiddeti (amper), her bir devre elemanının çektiği akım şiddetlerinin toplamına eşittir.

Toplam Akım Şiddeti I _T = I₁+I₂+I₃

Paralel devrede akım şiddeti birçok kola ayrılır ve bu kollardaki devre elemanlarını besler. Akım şiddeti bir elektron akışı olduğuna göre, elektronlar vardan yok, yoktan var olamayacağına göre, devredeki elektron sayısı değişmez, 4 kola ayrılan 1 amperlik akım şiddeti, paralel bağlantının diğer ucunda tekrar birleşip, tekrar 4 amper akım şiddetini meydana getirir. Buna Kirchoff (kirşof) kanunun ilk maddesi denir. Yani toplam akım, kollara ayrılan akımların toplamına eşittir. I _T = I₁+I₂+I₃

Paralel Devrede Akım Şiddeti (amper) ve Direnç İlişkisi

Paralel bağlı devrede akım şiddetinin (amper) hangi hatta ne kadar gideceğini, o hattaki direnç belirler. Hattaki direnç ile, geçen akım şiddeti ters orantılıdır. Direnç yüksekse, akım şiddeti (amper) daha düşüktür; direnç düşükse, akım şiddeti (amper) daha yüksektir. Akım şiddeti yani elektronların akışı (hareketi) her zaman kolay yolu, daha az dirençli olan yoldan geçmeyi severler, paralel bağlı devrede birden çok kollara ayrılmış ve sonuçta aynı hedefe (diğer kutuba) bağlanan yollar vardır, bu durumda akım şiddeti en kolay yol hangisiyse oradan akmak isteyecektir.

Örneğin direnci daha düşük bir lamba varsa, daha çok oradan akar, yani o lambanın çektiği akım daha fazla olur. Mesela paralel bağlı 3 adet lamba olsun, bir iletken tel ile 4. Paralel hat çekilirse, akımın tamamı bu telden geçecektir, çünkü bu iletken telin direnci çok çok azdır. Bu durumda diğer lambalardan akım geçmeyeceği için sönecektir. Bu durumunun aslında kısa devrenin tanımı olduğu da görülmektedir.

Paralel devrede akımın daha düşük dirençli devre elemanından daha fazla geçmesini, su tesisatı örneğiyle de açıklayabiliriz. Bir su borusu 3 kola ayrılsın ve daha sonra tekrar birleşsin, iki su borusu çapı küçük olsun, bir boru ise çok kalın olsun, bu durumda suyun akışı daha büyük çaplı borudan gerçekleşecektir, küçük çaplı dar borulardan daha az su akacaktır. Akan suyun toplam miktarı ise değişmez ve her bir boru hattından akan suyun toplam miktarına eşittir.Tıpkı elektrik akımının yapacağı gibi.

Örneğin araçlarda kullanılan çift flamanlı stop (fren) ve park lambası. Tek bir ampul içerisinde birbirine paralel bağlı iki adet ampul teli (flaman) bulunur.

Parklar açıldığında daha ince telli olan ve direnci daha yüksek (3ohm) olan park lambası teli yanar, daha az akım (amper) çeker, daha sönüktür. (Yüksek direnç, düşük akım çeker)

Fren pedalına basıldığındaysa, daha kalın telli ve direnci daha düşük (1ohm) olan tel yanar, daha çok akım çeker, daha parlaktır. (Düşük direnç, yüksek akım çeker)

Bu durum ohm kanunu formülüyle de açıklanabilir. V=IxR olduğuna göre I= V/R olur, yani akım eşittir gerilim  bölü direnç, gerilim 12Volt sabit olduğuna göre, direnç arttıkça akım şiddeti düşer, direnç azaldıkça akım şiddeti artar. Paralel bağlı devrede her bir devre elemanı için I=V/R formülü uygulanırsa, her birinin çektiği akım hesaplanabilir.

Motorlu araçlarda (otomobillerde) bulunan onlarca elektrik devresi, örneğin; park lambası, stop lambası, sinyal, fan, far devresi, hepsi aküden beslenir ve araç tesisatı göz önüne alınırsa bir birlerine göre bir paralel devre oluştururlar. Farlar bozulduğunda fan çalışması etkilenmez, tümü 12 volt gerilimle beslenir, çektikleri akım (amper) toplam olarak aküden (alternatörden) karşılanır.

*Toplam direnç formülü ise şöyledir: Toplam Direnç: 1/R_T = 1/R₁+1/R₂+1/R₃bu formüldeki R_Tdeğeri bize toplam direnci verir.

Paralel bağlı devrede birden fazla devre elemanı paralel olarak bağlanmıştır ve her birinin direnci farklı farklı (aynı da) olabilir. Tüm dirençlerin toplamı (R_T) (yani eşdeğer direnç), her zaman, devredeki en düşük direnç değerine sahip elemanın direncinden daha küçüktür.

Paralel Devre Eşdeğer (Toplam) Direnç Hesaplaması

Örnek: R₁= 3 ve R₂ = 8 ohm’ luk iki direnç paralel bağlanmış olsun ve 12 V gerilimle beslensin.

I₁ve I₂ akımlarını, toplam akımı, R₁ ve R₂yerine geçen toplam direnci hesaplayınız.

U_T=U₁=U₂Devre gerilimi her bir elemana eşit uygulanır.

Ohm kanunu her bir devre elemanına teker teker uygulanarak, I akım şiddeti değerleri bulunur.

U=I.R ise I=U/R formülünden;

  I₁=U/R₁--> I₁=12/3 -->I₁=4 amper

  I₂= U/R₂--> I₂=12/8 -->I₂= 1,5 amper

Toplam akım: I_T= I₁ + I₂--> I_T= 4 + 1,5 -->I_T= 5,5 amper.

Eşdeğer (toplam) direnç;

1/R_T= 1/R₁ +1/R₂--> 1/R_T = 1/3+ 1/8 -->1/R_T=11/24-->R_T=24/11 -->R_T= 2,18 ohm

Seri ve Paralel Bağlı Devre Arasındaki Farklar:

(Seri ve Paralel Devre Arasındaki Farklar)

KARIŞIK DEVRE

Paralel ve seri devrenin bir arada bulunduğu elektrik devre çeşidine karışık devre denir.

Elektrik Devresinde Eşdeğer Direncin Hesaplanması

Bir karışık devrede eşdeğer direnç hesaplanırken, en içten dışa doğru, seri veya paralel devre (hangisiyse) özelliklerine göre formüller kullanılarak direnç hesaplaması yapılır. Aşağıda iki örnekteki görsellerde yapılan işlemler gösterilmiştir.
(Bakınız: Seri-Paralel-Karışık Devrede Direnç Akım ve Gerilim Hesaplamaları)