Direnç Nedir Ne İşe Yarar? Direnç Nasıl Ölçülür?

Direnç Nedir?

Bölüm 1 - 2
Elektrik akışına gösterilen zorluğa direnç denir. Bir elektrik devre elemanı olarak direnç ise; elektrik akımının geçişine zorluk gösteren elemandır. Elektrik devresinde bulunan direnç elemanı, üzerinde bulunduğu hattan çok daha yüksek bir direnç değerine sahiptir. Elektrik devrelerinde direnç elemanları; devredeki akım şiddetini (amper) sınırlamak için kullanılır.

Direnç, elektronların birbirleriyle ve atomlarla çarpışmasından kaynaklanır, kablo inceldikçe elektronlar birbirlerine daha çok çarparak geçmekte zorlanırlar; sonuç olarak direnç artar.

Bir elektrik ölçü birimi olarak "direnç" ve bir elektrik devre elemanı olarak "direnç" olmak üzere, motorlu araçlar açısından direnç konusu aşağıda incelenmiştir. 

Bir devrede, direnç elemanı akımı sınırlandırma için kullanılır veya başka bir deyişle tesisatta direnç oluşursa akım şiddeti azalır. Direnç artarsa, çekilen akım şiddeti (amper) azalır. Direnç azalırsa akım artar.

   

Elektrik devrelerindeki tüm devre elemanlarının da kendi dirençleri vardır. Örneğin; pilin-akünün, iletken kablonun, anahtarın, lambanın, bobinin vb. Mesela basit bir lamba devresinde, bir lamba kablolarla aküye bağlanmış ve yanıyor olsun. Akünün iç direnci çok çok küçüktür, iletken kablonun da direnci çok küçüktür; fakat lambanın direnci ölçüldüğünde en fazla direncin lambada olduğu görülecektir, zaten bu yüzden enerji lambada harcanır, ısıya ve ışığa dönüşür. 

Elektrik tesisatlarındaki iletkenlerin direnç değerleri farklılık gösterebilir veya iletken malzemelerin direnç değerleri farklılık gösterebilir. Örneğin bakırın direnci, demirin direncinden daha düşüktür, yani elektriği daha kolay iletir.

Direnç, voltaj ve akım şiddeti arasındaki V= I x R bağıntısına ohm kanunu denir.

Bir devrede gerilim (voltaj) sabitse; direnç arttıkça akım şiddeti azalır, direnç azaldıkça akım şiddeti yani çektiği amper artar. Bu bir lamba ise daha parlak yanar.

Aşağıdaki animasyona bakınız. 

Soldaki ampul direnci 3 ohm olsun. Gerilim sabit 6 volt. V= I x R formülünde 6= I x 3 ise, I= 2 amper bulunur.

Sağdaki ampul direnci 1 ohm olsun (düşük dirençli). Gerilim sabit 6 volt. V= I x R formülünde 6= I x 1 ise, I= 6 amper bulunur. Yani sağdaki lamba daha fazla akım (amper) çeker, daha parlak yanar.

Direnç Ne İşe Yarar?

Elektrik devrelerinde, görevi direnç oluşturup elektrik akımını sınırlamak olan, “direnç elemanları” kullanılır. 

Direnç Nasıl Ölçülür?

Direnç, multimetre (ohmmetre) ile ölçülür. Bu sırada direnç elemanında elektrik olmamalıdır. Multimetre skalası uygun büyüklüğe getirilir. (Bkz: Multimetre ile Direnç Ölçümü) Sıcaklık değiştikçe direnç değeri değişen bir direnç elemanının direncinin değişimi aşağıda gösterilmiştir. Direnç elemanı bir PTC direnç olduğundan, sıcaklık arttıkça direnci de artıyor.

Direnç değişimi bir seri devrede gerilimin değişmesine sebep olur. Motor soğutma suyu sıcaklık sensörü bir NTC direnç elemanından oluşur. Sıcaklık arttıkça, direnç değeri azalır, öyleyse bu direnç elemanında oluşan gerilim düşmesi (voltaj) da azalır. Yüksek direnç; yüksek gerilim düşmesi (voltaj) demektir, düşük direnç düşük gerilim düşmesi (voltaj) demektir. Direnç değişiminin gerilimi değiştirmesi Multimetre (burada ECU) tarafından okunur ve yorumlanabilir. 

Aşağıda güç kaynağı ve NTC dirençten oluşan bir seri devre oluşturulmuştur. Devrede biri sabit diğeri değişken iki direnç bulunur. Devrede direnci daha büyük olan elemanda daha büyük gerilim düşmesi oluşur ve burada yapılan ölçümde daha büyük voltaj (gerilim) okunur. Bu değer ECU tarafından bir sıcaklık bilgisi olarak okunup yorumlanır.

Potansiyometre Nedir? (Potansiyomete ile Voltaj Değişimi)

Direnci değiştirilebilen-ayarlanabilen elektrik devre elemanlarına “potansiyometre” denir. Otomotivde gaz kelebeği, gaz pedalı konum sensöründe, yakıt seviye göstergesi şamandıra devresinde potansiyometreler kullanılır.

 

Gaz kelebeği veya pedalı konum sensörleri potansiyometre prensibiyle çalışır. Potansiyometre bir değişken dirençtir,  direnç pistinin (direnç elemanının) boyu uzadıkça direnç artar, kısaldıkça direnç azalır. Direnç değişimi voltaj değişimine sebep olur. ECU tarafından okunan voltaj değeri, ilgili fiziksel değişimin (bir milin dönmesi, bir kelebeğin açılması-kapanması) yorumlanması için kullanılır. 

Örneğin pedala basılma miktarı, depodaki yakıt seviyesi, gaz kelebeğinin açılma miktarı gibi. Gerilim ölçümünün yapıldığı aralıktaki direncin boyu ne kadar uzunsa, direnç o kadar yüksektir.

Her direnç, gerilim kaynağının toplam geriliminden, direnci oranında pay alır. Büyük kısmi dirence büyük gerilim, düşük kısmi dirence düşük gerilim.

 

Direncin Birimi ve Sembolü Nedir?

Direncin birimi “Ohm”dur ve “Ω” (omega) harfiyle ifade edilir. Formülde sembolü “R” harfiyle gösterilir. Ohm kanunu formülü U=IxR olduğuna göre, direnci bulmak için R= U / I formülü kullanılır.

Direnç birim ohm (Ω)’un as katları (mili ohm - (mΩ)  ve üs katları (Kilo ohm (KΩ), Mega ohm (MΩ) ) vardır.

1 Kilo ohm (KΩ)= 1000 ohm (Ω)

1 Megaohm (MΩ)= 1000.000ohm (Ω) = 1000 Kilo ohm(KΩ)

1 Ohm [Ω] = 1 000 miliohm (mΩ)

İnsan derisi 1 (MΩ)megaohm’dur.

Otomobilin aküsünün iç direnci 5 miliohm(mΩ dur.

Elektrik kablolarının dirençleri de mili ohm mertebesindedir.

Öte yandan direnç elemanlarının değerleri yüzlerce ohm ile kilo ohm arasında olabilir.

Direnç ölçümü yaparken, direnç değer aralığı doğru seçmek gerekir. 

Direncin Özellikleri (Direnç Değişimi Nelere Bağlıdır?)

Bir iletkenin sıcaklığı arttıkça direnci de artar.

Bir iletkenin boyu uzadıkça direnci artar. Basit örnek: uzun bir koridordan kalabalık öğrenciler geçerken birbirine çarpar ve hızları azalır.

Bir iletkenin kesit alanı arttıkça, direnç azalır. Yani daha kalın kablo kullanmak direnci azaltacaktır. Bir iletken kablonun kesit alanı inceldikçe (ince kabloda) direnç artar. Basit örnek: 50 öğrencinin dar bir kapıdan çıkması gibidir, kapıda yığılma olur ve buradan geçerken öğrenciler birbirlerine çarpar ve geçiş yavaşlar. Elektronlarda da böyle olur.

Bir iletkenin öz direnci arttıkça, direnci de artar.

Bir iletken kablonun boyu ne kadar uzunsa ve tel ne kadar inceyse (küçük kesit alanı), direnç o kadar büyük olacaktır.

Öz direnç (ρ “ro”): Bir metre boyunda bir milimetre kesitinde ve 25 ºC sıcaklıktaki bir malzemenin direnci, o malzemenin özdirenci olarak tanımlanır. Özdirenç ρ ( ro ) harfi ile gösterilir. Örneği elektrik devrelerinde en çok kullanılan iletken olan bakırın öz direnci: 0,0178Ω. mm²/m’dir.

Elektrik devre elemanlarının direnç değerleri, sıcaklıktan çok fazla etkilenir. Bu sebeple ölçüm yaparken, bu elemanın sıcaklığının 25 derece civarında olması gerekir.

Bir iletkenin direnç değeri, o iletkenin;

*ρ: Öz direncine (ρ: ro diye okunur) (Ω. mm²/m)

*l: boyuna (metre)

*S: İletkenin kesit alanı (mm²)

göre değişir.

Direnç formülü: R= (ρ x l) / s

Direnç Çeşitleri

*Sıcaklığa bağlı olarak direnç değeri değişen elektrik devre elemanına "termistör" denir. Bunlar PTC ve NTC olarak iki çeşittir.

PTC Direnç:  Sıcaklık arttıkça direnç değeri artan, sıcaklık azaldıkça direnç değeri azalan dirençlere PTC direnç denir. Buna Pozitif katsayılı direnç (Positive Temprature Coefficient) denir. Otomotivde egzoz gazı sıcaklık sensörü ptc tip dirençten oluşur.

NTC Direnç: Sıcaklık arttıkça direnç değeri azalan, sıcaklık azaldıkça direnç değeri artan dirençlere NTC direnç denir. Buna negatif katsayılı direnç (Negative Temperature Coefficient) denir. Otomotive motor su sıcaklık sensörü (hararet müşürü), emilen hava sıcaklık sensörü, yakıt sıcaklık sensörü ntc tip dirençten oluşur.

*Işık şiddetinin değişimiyle, direnç değeri değişen devre elemanlarına "foto direnç" denir. Bu tip dirençle LDR (Light Dependent Resistor) olarak adlandırılır. Foto dirençler üzerine düşen ışık şiddeti azaldıkça direnç artar, ışık şiddeti arttıkça direnç azalır. Örneğin far sensörlerinde foto direnç kullanılır ve ışık azaldığında farlar otomatik olarak yakılır. 


*Isıtıcı Direnç (Rezistans): Isıtıcı direncin kullanılma amacı ısı üretmektir, elektrik akımı uygulandığında ısı üretir. Bu örneğin arka cam buğu çözücü rezistansı veya dizel motorda kızdırma bujisi olabilir.

Direnç Nasıl Ölçülür? Ohmmetre (Multimetre – Avometre) ile Direnç Ölçümü

Direnç ölçmek için kullanılan alete “ohmmetre” denir. Günümüzde gerilim, akım ve direnç ölçme işini yapan multimetre (avometre) isimli aletle de direnç ölçümü yapılabilir. Avometre ile direnç ölçülecekse; komütatör (ayar butonu), direnç ölçme (Ω) bölümüne çevrilmeli ve doğru direnç değer aralığı (MΩ, kΩ, Ω) seçilmelidir.

Direnç ölçümü sırasında, kesinlikle devrede elektrik akımı olmamalıdır. Devrenin elektrik bağlantısı kesilmelidir.

Multimetrenin içinde kendi pili vardır ve direnç ölçümü sırasında bu pilden gelen akımı kullanır.

Daha doğru direnç ölçümü için, iliği devre elemanı devreden sökülüp çıkarılmalı ve daha sonra direnç değeri ölçülmelidir.

Ölçüm yaparken bağlantı uçlarına parmaklar temas etmemelidir.

Bağlantı uçları (problar), devre elemanın iki ucuna tam olarak (gevşek olmayacak şekilde) temas etmeli ve ölçüm yapılmalıdır.

(Multimetre (Avometre) ile Direnç Ölçümü)

Otomotivde bir lambanın, bir bobinin, bir sensörün standart bir direnç değeri vardır. Bu katalog direnç değeri bilinirse, ilgili devre elemanının direnci bir multimetre (avometre) ile ölçülerek, arıza durumu hakkında karar verilebilir. Devamı: (Bkz: Multimetre ile Direnç Ölçümü)

Bölüm 1 - 2