Devre Analizi Dersleri-1:Kirchhoff Kanunları

Bugün itibariyle sitemizde Elektrik – Elektronik derslerinin temeli olan Devre Analizi dersini anlatmaya başlayacağız. İlk olarak doğru akım devrelerinde analizler yapacağız. Doğru akım devrelerindeki kanunları tamamladıktan sonra alternatif akım devrelerini de anlatmayı planlıyoruz. Yazı dizimizde okuyuculara daha yararlı olabilmek için konuları mümkün oldukça geniş kapsamlı işleyeceğiz. Umarız yazı dizimizin sonunda Elektrik-Elektronik öğrencilerine ve meraklılarına yararlı bir kaynak oluştururuz. Şimdi dersimize başlayalım.

Kirchhoff kanunları Devre Analizinde bir temel teşkil etmektedir. Öyle ki gelecekte anlatacağımız düğüm analizi gibi konuların temeli Kirchhoff kanunlarına dayanmaktadır. Öncelikle bu kanunlar için kısa bir tanım yapalım.

Kirchhoff yasaları karmaşık devrelerin analizinde kullanılan, elektrik yükünün ve enerjisinin korunumuna dayalı, ilk kez 1845 yılında Gustav Kirchhoff tarafından tanımlanan iki eşitliktir. (kaynak:vikipedi)

Kanunları tanımladıktan sonra ilk Kirchhoff yasamız olan Kirchhoff Akımlar Yasasını anlatmaya başlayalım.

KIRCHHOFF AKIMLAR YASASI (KCL)

Kirchhoff akımlar yasasına göre bir düğüm noktasına gelen akımların toplamı o düğüm noktasını terkeden akımların (cebirsel) toplamına eşittir. Yani aşağıdaki şemaya göre,

düğüm noktasına giren akımlar i2 ve i3, düğüm noktasından çıkan akımlar i1 ve i4’dır. Kirchoff akımlar yasası bu düğüm noktasına uygulanırsa

i2+i3=i1+i4

denklemi elde edilir. Bu teoriyi ORCAD programında ispatlayalım.

Görüldüğü üzere devremizde iki adet DC akım kaynağı ve iki direnç bulunmaktadır. Akım kaynakları düğüm noktasına giren 3 ve 4 amper değerli akımlar üretmektedir. Daha sonra bu akımlar düğüm noktasından çıkıp dirençler üzerinde paylaştırılarak toprağa akmaktadır. Yani akım dirençler üzerinden düğüm noktasından çıkmıştır. Dirençler üzerinden geçen akımları IR1 ve IR2 olarak adlandırırsak.

I1 + I2 – (IR1 + IR2) = 0 eşitliğinin sağlanması gerekmektedir.

Değerler yerine yazılırsa;

3 A + 4 A – (1,750 A + 5,250 A) = 0 eşitliği sağlanır.

Bu örnek sayesinde kirchhoff akımlar yasasını ORCAD üzerinde ispatlamış olduk. Şimdi Kirchhoff Gerilimler Yasasını anlatmaya başlayalım.

KIRCHHOFF GERİLİMLER YASASI (KVL)

Kirchhoff gerilimler kanuna göre kapalı bir göz (çevre) içerisindeki toplam gerilim düşümü sıfırdır. Yani aşağıdaki şemaya göre,

bu çevredeki tüm potansiyel farkların toplamı sıfırdır. Yani V1 + V2 +V3 – V4 = 0 denklemi elde edilir. Bu denklemi elde etmek için kendimiz bir akım yönü belirlemeliyiz. Biz akım yönünü saat yönünde seçtik. Elektriksel devrelerde akımın girdiği yeri + olarak alıyoruz.

Polariteler yazıldıktan sonra şemamız yukarıdaki hali alır. Akım yönü saat yönünde seçilip analiz yapıldığında akımımız dirençlerde + polariteyle, gerilim kaynağında ise – polariteyle karşılaşır. Bu nedenle denklemimiz

V1 + V2 +V3 – V4 = 0 halini alır.

Kanunu daha iyi gözlemleyebilmek için Proteus üzerinde aşağıdaki gibi bir şema oluşturalım.

Ölçülen değerler V1 + V2 +V3 – V4 denkleminde yerine yazılırsa 0 sonucu bulunur. Böylelikle kirchhoff gerilimler yasasını da ispatlamış olduk. Konu hakkında yorumlarınızı bekliyoruz. Yararlı olması dileğiyle.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.