Elektronikte Temel Taş: Ohm Kanunu Nedir?

Bir önceki yazımızda elektronikte elektrik trafiğini düzenleyen "direnç" kavramına yakından bakmıştık. Peki, bir devrede ne kadar direnç kullanmamız gerektiğini nasıl belirliyoruz? Rastgele bir direnç takıp geçebilir miyiz? Tabii ki hayır.

İşte bu noktada elektronikteki tüm hesaplamaların anası sayılan, adeta elektroniğin alfabesi olan bir formül devreye giriyor: Ohm Kanunu (Ohm Yasası). Gözünüz hemen korkmasın; bu yasa aslında günlük hayattan kolayca bağ kurabileceğiniz, mantığı çok basit ve uygulaması bir o kadar eğlenceli bir kuraldır. Gelin, formüllerin arkasındaki mantığı birlikte çözelim.

1. Ohm Kanunu Nedir?

1827 yılında Alman fizikçi Georg Simon Ohm tarafından keşfedilen bu kanun, bir elektrik devresindeki üç temel kavram arasındaki ilişkiyi açıklar: Voltaj (Gerilim), Akım ve Direnç.

"Bir devreden geçen akım, o devreye uygulanan voltaj ile doğru orantılı; devredeki direnç ile ters orantılıdır."

Yani:

·        Voltajı (itme gücünü) artırırsanız, akım da artar.

·        Direnci (zorluğu) artırırsanız, akım azalır.

2. Muhteşem Üçlü: V, I ve R

Ohm Kanunu'nu formüle dökmeden önce, bu formülde kullanacağımız üç ana aktörü tekrar hatırlayalım:

3. Sihirli Üçgen ve Formül

Ohm Kanunu'nun tek bir temel formülü vardır:Ohm Kanunu'nun tek bir temel formülü vardır:

V = I x R

Bu formülü ezberlemek ve ihtiyacınız olduğunda evirip çevirmek için elektronik dünyasında "Ohm Üçgeni" adı verilen sihirli bir yöntem kullanılır. Bulmak istediğiniz harfin üzerini kapattığınızda formül ortaya çıkar:

·        V'yi kapatırsanız: Yan yana I ve R kalır. Formül: V = I x R (Voltajı bulmak için)

·        I'yi kapatırsanız: Üstte V, altta R kalır. Formül: I = V / R (Akımı bulmak için)

·        R'yi kapatırsanız: Üstte V, altta I kalır. Formül: R = V / I (Direnci bulmak için)

4. Pratik Örneklerle Ohm Kanunu Uygulamaları

Örnek 1: Klasik Arduino LED Yakma Projesi (Direnç Hesaplama)

Elimizde 5V çıkış veren bir Arduino pini var. Bu pine kırmızı bir LED bağlamak istiyoruz. Kırmızı LED'ler genellikle 2V gerilimle çalışır ve üzerinden en fazla 20mA (0.02 Amper) akım geçmesi istenir. Fazlası LED'i yakar.

Soru: LED'imizin yanmaması için seri olarak kaç Ohm'luk bir direnç bağlamalıyız?

1.      Çözüm:

2.      Öncelikle direncin üzerine düşmesi gereken voltajı bulalım. Kaynağımız 5V, LED ise 2V tüketiyor. Demek ki direnç 5V - 2V = 3V'luk bir gerilimi üzerine almalı. (V = 3V)

3.      Devreden geçmesini istediğimiz akım: I = 0.02A

4.      Üçgenimizden R'yi kapatıyoruz: R = V / I

5.      Hesaplayalım: R = 3 / 0.02 = 150 Ω

Sonuç: En az 150 Ohm'luk bir direnç kullanmalıyız. Piyasada en yaygın bulunan 220 Ohm'luk bir direnç takarsak LED'imiz hem güvenle çalışır hem de yeterince parlak yanar.

Örnek 2: Akım Hesaplama

12 Voltluk bir aküye, iç direnci 6 Ohm olan bir DC motor bağlıyorsunuz. Bu motor çalışırken aküden kaç amper akım çeker?

6.      Çözüm:

7.      Bilinenler: V = 12V, R = 6 Ω

8.      Akımı bulmak için I'yı kapatıyoruz: I = V / R

9.      Hesaplayalım: I = 12 / 6 = 2 Amper

Sonuç: Motorumuz devreden 2A akım çekecektir. Seçeceğimiz kablo kalınlığını veya sürücü kartını bu akım değerine göre seçmemiz gerektiğini Ohm Kanunu sayesinde öğrenmiş olduk!

5. Özet: Ohm Kanunu Bize Ne Anlatır?

Eğer elektronikle uğraşıyorsanız, Ohm Kanunu sizin pusulanızdır. Bu kanun sayesinde:

• Devre elemanlarınızın aşırı akımdan dolayı zarar görmesini engellersiniz.
• Güç kaynaklarınızın (pil, adaptör vb.) devrenize yeterli gelip gelmeyeceğini hesaplarsınız.
• Doğru kablo, sigorta ve sürücü seçimleri yaparak güvenli tasarımlar oluşturursunuz.