Gerilim, akım ve direnç arasındaki ilişki
Ohm yasası, bir elektrik devresindeki üç büyüklük arasındaki basit ve doğrusal ilişkiyi tanımlar: gerilim (V), akım (I) ve direnç (R). Yasaya göre bir iletkenden geçen akım, üzerindeki gerilimle doğru, direnciyle ters orantılıdır; bu ilişki genellikle V = I × R biçiminde yazılır. İlişki, Alman fizikçi Georg Simon Ohm tarafından 1827'de yayımlanmıştır ve devre çözümlemesinin temel denklemi olmayı sürdürür.
Üç büyüklüğün standart SI birimleri vardır: gerilim volt (V), akım amper (A), direnç ise ohm (Ω) ile ölçülür. Ohm yasası tam olarak “omik” bileşenlere uygulanır; yani ele alınan gerilim ve akım aralığında direnci sabit kalan malzeme ve aygıtlara — örneğin sıcaklığı sabit bir metal dirence. Gerçek bileşenlerin çoğu omik değildir: bir flamanlı ampulün direnci ısındıkça yükselir, diyot ve transistör gibi yarı iletken aygıtlar ise doğrusal bir gerilim-akım ilişkisi hiç izlemez.
Güç: P = VI
Elektriksel güç — elektrik enerjisinin örneğin ısıya ya da ışığa dönüşme hızı — aynı üç büyüklükten doğrudan P = V × I formülüyle elde edilir; burada P, watt (W) cinsinden güçtür. Ohm yasası (V = I × R) bu güç formülünde yerine konduğunda iki eşdeğer biçim daha ortaya çıkar: P = I² × R ve P = V² ÷ R. Her biri, hangi iki büyüklüğün önceden bilindiğine göre işe yarar.
Bu üç güç formülü aynı devre için her zaman aynı sonucu verir, çünkü bunlar bağımsız olgular değil, aynı temel ilişkinin cebirsel düzenlemeleridir. Hangi biçimin kullanılacağı yalnızca bir hesapta hangi iki büyüklüğün — gerilim ve akım, akım ve direnç ya da gerilim ve direnç — elde bulunduğuna bağlıdır.
Örnek hesap: basit bir devrenin çözümü
3 ohm'luk bir direnç uçlarına bağlanmış 9 voltluk bir pil düşünün. Ohm yasası uygulandığında dirençten geçen akım I = V ÷ R = 9 ÷ 3 = 3 amper olur. Direncin harcadığı güç ise P = V × I = 9 × 3 = 27 watt'tır.
Bu sonuç, alternatif güç formülleriyle denetlenebilir: P = I² × R = 3² × 3 = 9 × 3 = 27 watt ve P = V² ÷ R = 9² ÷ 3 = 81 ÷ 3 = 27 watt. Üç biçim de aynı sonucu vererek hesabı doğrular; bir devre problemi elle çözülürken bu yararlı bir kontroldür.
| Bilinen büyüklükler | Formül | Sonuç |
|---|---|---|
| V = 9 V, R = 3 Ω | I = V ÷ R | 3 A |
| V = 9 V, I = 3 A | P = V × I | 27 W |
| I = 3 A, R = 3 Ω | P = I² × R | 27 W |
| V = 9 V, R = 3 Ω | P = V² ÷ R | 27 W |
Herhangi bir değişkeni çözmek
Ohm yasası ve güç formülü birlikte dört büyüklüğü — gerilim, akım, direnç ve güç — ilişkilendirir; bunlardan herhangi ikisini bilmek, cebirsel düzenlemeyle diğer ikisini bulmaya yeter. Gerilim ve akımdan direnci bulmak için V = I × R ifadesi R = V ÷ I biçiminde düzenlenir; yukarıdaki örneğe uygulandığında R = 9 ÷ 3 = 3 Ω çıkar ve kullanılan direnç değeri doğrulanır.
Güç ve gerilimden akımı bulmak için P = V × I ifadesi I = P ÷ V biçiminde düzenlenir; örnekteki güç ve gerilim kullanıldığında I = 27 ÷ 9 = 3 A çıkar ve özgün akım yine tutar. Bilinmeyen büyüklüğü, diğer üç temel büyüklüğün herhangi bir ikilisinden çözebilme esnekliği, bu nedenle Ohm yasası ile düzenlenmiş biçimlerinin kimi zaman birlikte bir “Ohm yasası çemberi” olarak özetlenmesinin sebebidir.
Ev içi kullanıma dair bir güvenlik notu
Ohm yasası kesin bir matematiksel ilişkidir; oysa gerçek ev tesisatına uygulanması formülün ötesinde pratik etkenler içerir: iletken direnci sıcaklıkla değişir, bileşenlerin üretim toleransları vardır ve şebeke elektriği yanlış ele alındığında ciddi yaralanma ya da yangın riski taşır. Bu rehberdeki hesaplar eğitim ve tahmin amaçlıdır; canlı bir elektrik tesisatını açmak, değiştirmek ya da üzerinde çalışmak için bir yetki belgesi değildir.
Ev tesisatı, devreler ya da sabit elektrik tesisatlarında yapılacak her iş, yerel elektrik yönetmeliklerine uygun olarak yetkin ve ruhsatlı bir elektrikçi tarafından yapılmalı ya da kontrol edilmelidir. Yukarıdaki gibi bir hesap basit görünse bile bu geçerlidir, çünkü gerçek devrelerde koruma cihazları, kablo kesiti ve akım taşıma kapasitesi değerleri ile yönetmeliğe özgü gereklilikler de vardır; basit bir Ohm yasası hesabı bunların hiçbirini ele almaz.
Sıkça Sorulan Sorular
Ohm yasasının formülü nedir?
Ohm yasası V = I × R'dir; burada gerilim (V, volt cinsinden), akım (I, amper cinsinden) ile direncin (R, ohm cinsinden) çarpımına eşittir. Hangi iki değerin bilindiğine göre üç büyüklükten herhangi biri için düzenlenebilir: I = V ÷ R ya da R = V ÷ I.
Ohm yasasıyla gücü nasıl hesaplarım?
Güç, watt cinsinden P = V × I olarak hesaplanır. V = I × R olduğundan bu ifade P = I² × R ya da P = V² ÷ R biçiminde de yazılabilir; böylece hangi iki büyüklüğün — gerilim, akım ya da direnç — bilindiğine göre gücü hesaplamanın üç eşdeğer yolu doğar. Örneğin 3 Ω üzerindeki 9 V, üç biçimin herhangi biriyle 3 A ve 27 W verir.
Gerilim ve akımı biliyorsam direnci nasıl bulurum?
Ohm yasasını R = V ÷ I biçiminde düzenleyin. Örneğin bir bileşenden 3 A akım geçiren 9 V'luk bir kaynak, 9 ÷ 3 = 3 ohm'luk bir direnç anlamına gelir. Bu düzenleme, bilinen herhangi bir gerilim-akım ikilisi için geçerlidir.
Ohm yasası her elektrik bileşeni için geçerli mi?
Hayır. Ohm yasası tam olarak yalnızca “omik” bileşenler için geçerlidir; yani ele alınan gerilim ve akım aralığında direnci sabit kalanlar için, örneğin sıcaklığı sabit standart bir direnç için. Flamanlı ampuller, diyotlar ve transistörler dâhil omik olmayan aygıtlar bu doğrusal gerilim-akım ilişkisini izlemez.
Ev tesisatı projelerinde Ohm yasası hesaplarını kullanmak güvenli mi?
Ohm yasası hesapları devre davranışını anlamak ve tahmin etmek için yararlıdır, ancak yetkin elektrik işinin yerini tutmaz. Ev tesisatı, devre ya da sabit tesisatla ilgili her iş, yerel elektrik yönetmeliklerine uygun olarak yetkin ve ruhsatlı bir elektrikçi tarafından yapılmalı ya da kontrol edilmelidir.
Kaynaklar
- Ohm GS. Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet. Berlin, 1827 — original statement of Ohm's law.
- Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). The International System of Units (SI Brochure), 9th edition, 2019 — definitions of the volt, ampere, ohm and watt.
- Horowitz P, Hill W. The Art of Electronics, 3rd edition, Cambridge University Press, 2015 — Ohm's law and non-ohmic devices.