Elektrik'te Bazı Kanunlar

KANUNLAR :
Elektrik ve elektronikle ilgili konuları daha iyi anlayabilmek için,
biraz hesap biraz da kanun bilgisine ihtiyaç vardır Tabii bunlar
o kadar zor hasaplar değil, yalnızca Aritmetik düzeyinde hesaplar
ve çok basit kurallar…
Temel kanunlardan bizi ilgilendirenler şunlardır:
1-) Ohm kanunu
2-) Joule kanunu
3-) Kirchhoff kanunu
4-) Norton teoremi
5-) Thevenin teoremi
OHM KANUNU: Bir elektrik devresinde; Akım, Voltaj ve Direnç
arasında bir bağlantı mevcuttur Bu bağlantıyı veren kanuna Ohm
kanunu adı verilir
1827 yılında Georg Simon Ohm şu tanımı yapmıştır:
“Bir iletkenin iki ucu arasındaki potansiyel farkının,iletkenden geçen akım
şiddetine oranı sabittir”
R = V / İ ( 1 )
V = İ x R ( 2 )
İ = V / R ( 3 )
şeklinde ifade edilir Burada R dirençtir Bu direnç resistans veya
empedans olabilir V volttur İ de akım yani Amperdir
Su dolu bir depo olsun, bunun dibine 5 mm çapında bir delik açalım,
bir de 10 mm çapında bir delik açalım Büyük delikten daha çok
suyun aktığını yani bu deliğin suyu daha az engellediğini görürüz
Burada deliğin engellemesi dirence, akan suyun miktarı akıma,
depodaki suyun yüksekliği voltaja karşılık gelir
Elektrik devrelerinde de, bir gerilimin karşısına bir direnç koyarsanız,
direncin müsaade ettiği kadar elektron geçebilir, yani akım akabilir,
geçemeyen itişip duran bir kısım elektron ise, ısı enerjisine dönüşür
ve sıcaklık olarak karşımıza çıkar
Direnç birimi “Ohm“dur bu değer ne kadar büyük ise o kadar çok
direnç var anlamına gelir
Örnek: Bir elektrik ocağı teli 440 Ohm olsun, bununla yapılan
elektrik ocağı ne kadar akım akıtır?
Cevap: Kullandığımız şebekede gerilim 220 volttur 220 = 440 x İ olur,
buradan İ'nin de
05 Amper olduğunu görürüz
JOULE KANUNU: James Prescott Joule 1818 ile 1889 yılları arasında
yaşamış bir İngiliz Fizikçidir Esasen Isı enerjisi ile Mekanik enerjinin
eşdeğer olduğunu göstermiştir ve “Joule” adı enerji birimine verilmiştir
Bizi ilgilendiren Joule Kanunu şöyledir:
“Bir iletkenden bir saniyede geçen elektriğin verdiği ısı: iletkenin direnci ile,
geçen akımın karesinin çarpımına eşittir”

W = R x İ2 ( 4 ) dir
Esasen formül kalori olarak şu şekildedir:
Kalori = 02388 x R x İ x İ x t saniye
Bir kalori 41868 Joule eşittirO halde
Joule = R x İ x İ x t saniye olur
Güç birimi olan Watt, İskoç mühendis
James Watt'tan (1736 - 1819 ) isim almıştır
Watt = Joule / saniyedir O halde;
yukarıdaki 4 nolu formül ortaya çıkar

W = R x İ2 olur
Ohm kanununda ki R = V / İ eşitliğini burada yerine koyarsak,
bir formülümüz daha olur:
W = V x İ ( 5 )
Örnek: 10 ohm değerinde bir direnç 10 Volt luk bir gerilime bağlanıyor
Bu direncin gücü ne olmalıdır?
V = R x İ olduğundan bu dirençten 1 Amper akım geçtiğini görüyoruz
Bu direncin 1 Amper akıtması için gücünün,

W = R x İ2 den
W = 10 x 1 x 1 10 watt olması gerekir

KİRCHHOFF KANUNLARI :
Gustav Robert Kirchhoff (1824 - 1887) bir Alman fizikçidir
Bizi ilgilendiren iki kanunu vardır Bunlar birinci kanun veya düğüm
noktası kanunu ile ikinci kanun veya kapalı devre kanunudur
DÜĞÜM NOKTASI KANUNU: Bir düğüm noktasına gelen akımların
toplamı ile bu düğüm noktasından giden akımların cebirsel toplamı eşittir

1, 4, 5 nolu akımlar giden, 2 ve 3 nolu akımlar gelen olduğuna göre;
İ 1 +İ 4 + İ 5 = İ 2 + İ 3 olur

Şekilde görüldüğü gibi, gelen İ akımı giden İR1+İR2+İR3 akımları
toplamına eşittir Burada:R1 =10 ohm R2 = 20 Ohm ve R3 = 20 Ohm
olsun, devre gerilimini de 50 V kabul edelim Devreye gelen İ akımı
10 amper olur ve bu 10 amper lik akım, dirençler üzerinden şu
şekilde geçer İ = V / R olduğundan :
İR1 = 5 A İR2 ve İR3 = 25 A dir
Böylece dirençler üzerinden giden akımların toplamı da 10 A olur
ve gelen ile giden akımların toplamı aynı kalır
KAPALI DEVRE KANUNU:
Kapalı bir elektrik devresinde bulunan gerilim kaynakları toplamı ile bu
devredeki dirençler üzerinde düşen gerilimlerin toplamları eşittir



Devrede 20 ve 10 V'luk iki gerilim kaynağı mevcut olsun ve ters yönde
bağlı olsunlarGerilim kaynaklarının toplamı 20 - 10 = 10 volt eder
R1 2 , R2 3 , R3 de 5 Ohm ise, her bir direncin uçlarında düşen
gerilim nedir ?
Toplam direnç 10 Ohm olduğu için devreden 1 Amper akım geçer,
her dirençten bu akım geçtiği için;
V = İ x R den
V1 = 1x2 volt
V2 = 1x3 volt
V3 = 1x5 volt
Olur, böylece toplam voltaj düşümleri de 10 V‘a eşit demektir

THEVENİN TEOREMİ:
Leon Thevenin (1857 - 1926) bir Fransız fizikçisidir 1883'de adı ile
anılan teoremi ortaya atmıştır Buna göre:

“Doğrusal direnç ve kaynaklardan oluşan bir devre, herhangi iki
noktasına göre bir gerilim kaynağı ve ona seri bağlı bir direnç
haline dönüştürülebilir”

Elde edilen devreye “Thevenin”in eşdeğer devresi denir
Bu teoremin bize ne faydası vardır? Faydası şudur:
Devrenin herhangi bir kolundan geçen akımı, diğer kollardan
geçen akımı hesaplamadan bulabiliriz

Örnek: Aşağıdaki gibi bir devremiz olsun

Devre no 1
R2 ve R3 3 Ohm R1 ve R4 2 Ohm olsunV1 gerilim kaynağı 120 Volt ,
V2 gerilim kaynağı zıt yönde 80 V olsun Rx direnci 175 Ohm ise
bu dirençten ne kadar akım geçer?
Bu devreyi “Thevenin” kuralına göre bir gerilim kaynağı ve buna seri
bağlı bir Ro direnci haline getirebilirizBunun için Rx direncinin uçlarındaki
gerilimi ve bu gerilime seri direnci bulmamız gerekir

Thevenin’in Eşdeğeri

Devre no 1 de Rx direnci yokken Rx direnci uçlarındaki gerilim Vo gerilimidir
V1 - V2 = 120 - 80 = 40 volt kaynak gerilimi R1, R2, R3, R4 dirençleri
üzerinden akarOhm kanununa göre V = I x R olduğu için,
40 V = 10 Ohm x İ amper olur buradan İ = 4 amper bulunur
R3 ve R1 dirençlerinde aynı formülden:
V = 4 x (3+2) = 20 volt düşer ve 120 - 20 = 100 Volt gerilim Rx
uçlarında kalır Bu Eşdeğer devrenin Vo voltajıdır Rx uçlarından görülen
eşdeğer Ro direnci ise iki paralel bağlı (3+2) Ohmluk dirence eştir
Ro = 25 Ohm olur Eşdeğer devrede Vo = 100 Volt Ro = 25 Ohm
ve üzerinden geçen akımı bilmek istediğimiz Rx direnci ise 175 Ohm
olduğu için;
V = İ x R den
100 = İ x ( 175 + 25)
İ = 100/20 =5 amper olur
Özetle:Thevenin eşdeğer devresini bulmak için
1-) Gerilim kaynakları kısa devre sayılır,istenen noktayı gören direnç
eşdeğer dirençtir
2-) devre akımı hesaplanır ve bu akıma göre Rx uçlarındaki voltaj bulunur
Bu eşdeğer kaynak gerilimidir
NORTON TEOREMİ :
“Doğrusal bir devre,herhangi iki noktasına göre,bir akım kaynağı ve
buna paralel bir direnç haline getirilebilir”
Bunun için;
1-)Herhangi iki nokta uçları kısa devre iken geçen akım kaynak akımıdır
2-)Gerilim kaynağı kısa devre iken, iki nokta arası direnç eşdeğer direnç tir
Daha önce incelediğimiz devreyi ele alalım ve Norton eşdeğerini elde edelim

Gerilim kaynaklarını kısa devre ederek Thevenin teoremine benzer
olarak A B noktasını gören eşdeğer direnci bulalım
V1 ve V2 kaynakları kısa devre edilirse AB noktasını gören birbirine
paralel iki adet 5 Ohm luk direnç olur ( 3 Ohm +2 Ohm)
Bunların toplam değeri de 25 Ohm dur
Eşdeğer Ro direnci = 25 ohm olur
AB noktaları kısa devre edildiğinde AB den akan İk akımı: İ = V / R kullanılarak
İk = İ1+İ2
İ1 = 120/5 = 24 Amper
İ2 = 80/5 = 16 Amper
İk = 24+16 = 40 Amper olur

Ao eşdeğer Akım kaynağı 40 Amper,Ro eşdeğer direnç 25 Ohm dur
O Halde AB noktasında Rx den geçen akım:yani İ Rx İ Rx = 40 x { Ro / Ro +R } olur
İ Rx = 40 x { 25/ 175+25 }
İ Rx = 40 x { 25 / 20 }
İ Rx = 5 Amper olur

Elektrik Makinaları Anabilim Dalı Tarihçesi

1926 yılında İstanbul Üniversitesi - Fen Fakültesi'nde oluşturulan Makine-Elektrik Enstitüsü, 1934 yılında Yüksek Mühendis Mektebi'ne dönüştürülerek, İstanbul Teknik Üniversitesi'ne Elektro-Mekanik şubesinin temelleri atılarak Elektrik Mühendisliği Bölümü'nün başlangıcı oluşmuş ve 1935 yılında Muhabere Şubesinin açılması ve 1937 yılında Elektrik Muhabere Şubesinin kurulması ile bu oluşum gelişerek 1944 yılında İstanbul Yüksek Mühendis Okulu'nun "İstanbul Teknik Üniversitesi" haline getirilmesi ile Elektrik Fakültesi'ne dönüşmüştür

15 Haziran 1946 tarihinde "Üniversiteler Kanunu" kabul edilince tüzel kişiliği alan Elektrik Fakültesi meydana gelmiştir Fakülte bünyesinde kuvvetli akım kolu ve zayıf akım kolu olmak üzere eğitim yapılmıştır Bugünkü Elektrik Mühendisliği Bölümü, eski kuvvetli akım kolu olup, 1945 yılında 5 ana kürsüden oluşmakta idi Bunlar sırası ile, Kürsü Başkanı OrdProfBurhanettin Sezerar olan Elektroteknik ve Elektrik Ölçmesi Kürsüsü; Vekaleten Kürsü Başkanı Prof Fuat Külünk olan Elektrik Makinaları Kürsüsü; Kürsü Başkanı Prof Fuat Külünk olan Elektrik Tesisatı ve Yüksek Gerilim Tekniği Kürsüsü; Kürsü Başkanı ProfDrJGrabscheid olan Yüksek Gerilim Hatları Kürsüsü; Vekaleten Kürsü Başkanlığını ProfFuat Külünk'ün yaptığı Elektriğin Endüstride Tatbikatı Kürsüsü, 1947 yılında Elektrik Makinaları Kürsüsü ile Elektrik Tesisatı ve Yüksek Gerilim Tekniği Kürsüsü birleştirilerek, ProfFuat Külünk'ün başkanlığında Elektrik Makinaları ve Tesisleri adı altında yeni bir kürsü kurulmuştur ProfFuat Külünk'ün vefatı üzerine 1952 yılında Elektrik Makinaları ve Tesisleri Kürsüsü Kürsü Başkanlığı'na Fakülte Kurulu tarafından Prof Dr Turgut Boduroğlu atanmıştır 1964 yılına kadar bu öğretim üyesi tarafından yöneltilen bu kürsü, aynı yıl üç kürsüye bölünerek, Kürsü Başkanı ProfDrTurgut Boduroğlu'nun olduğu Elektrik Makinaları Kürsüsü, Kürsü Başkanı ProfDrMustafa Bayram'ın olduğu Elektrik Tesisleri Kürsüsü ve Kürsü Başkanı Profİzzet Gönenç'in olduğu Yüksek Gerilim Tekniği Kürsüsü oluşmuştur

1971 yılında İTÜ MühMim Fakültesi olan İTÜ Teknik Okulu, dört yıllık mühendislik eğitimi vermekte ve eğitim İTÜ Elektrik Fakültesi ile paralel olarak yürütülmekteydi Anabilim Dalımızda 1967 yılında Profesör Ünvanı alan ProfDrKemal Sarıoğlu, daha sonra İTÜ MühMim Fakültesine geçerek oradaki Elektrik Makinaları Anabilim Dalı Başkanlığını yürütmüştür 1982 yılında yasalar ile yeni akademik düzenlemeler gelmiş ve böylece kuvvetli akım kolu Elektrik Mühendisliği Bölümüne dönüşmüş ve ilk Bölüm Başkanı Profİzzet Gönenç olmuştur Bölümü oluşturan Elektrik Tesisleri Anabilim Dalı Başkanlığına ProfDrMustafa Bayram ve Elektrik Makinaları Anabilim Dalı Başkanlığına da ProfDrTurgut Boduroğlu getirilmişlerdir 1982 ve 1985 yılları süresince ProfDrTurgut Boduroğlu, Elektrik Makinaları Anabilim Dalı Başkanlığı sürdürmüş ve 1985 yılında emekli olmuştur

Bu tarihten itibaren; 1985-1988 ile 1988-1991 dönemlerinde ProfDrİlhami Çetin; 1991-1994 yılları arasında ProfDrEmin Tacer; 1994-1997 yılları arasında ProfDrNurdan Güzelbeyoğlu; 1997-2001 döneminde ProfDrFaik Mergen Anabilim Dalı Başkanlıklarında bulunmuşlardır 2001 yılında tekrar Elektrik Makinaları Anabilim Dalı Başkanlığına seçilen ProfDrFaik Mergen, halen Anabilim Dalı Başkanlığı görevini sürdürmektedir Ayrıca Anabilim Dalımız mensuplarından bazıları, belirli dönemlerde Elektrik Mühendisliği Bölüm Başkanlığını yürütmüşlerdir ProfDrNejat Tunçay, 21101991 - 24101995 arasında; ProfDrEmin Tacer, 27101995 - 511998 arasında ve ProfDrNurdan Güzelbeyoğlu, 611998 - 1122000 ve 12102000 - 15102001 arasında olmak üzere iki kez Elektrik Mühendisliği Bölüm Başkanlığı yapmışlardır

Hatırlayabildiğimiz kadarıyla, 1985 yılından önceki dönemlerde sahip oldukları ünvanlarla, DoçDrUğur Çeltekligil, YMühMetin Evren, YMühNurdoğan Engin, YMühErtuğrul Sanalan, YMühGünay Akarsu, YMühSıtkı İnuğur, YMüh Semir Sonuvar, YMühAdnan Tezel, YMühBilgin Ünver, YMühİsmet İzgül, YMühMurat Tellioğlu, YMühKenan Özyurt, YMühMümin Aybar, Sekteter Hakkı Süder, YMühHamit Ulcay, YMühTahir Gökalp, DrYMühÜnver Kalay, YMühOsman Çetinkaya, YMühNaim Üresin, YMühOsman Bahadır, MühZihni Sarıyıldız, YMühAyşe Karafakioğlu, YMüh Leziz Güleç, YMühKenan Ceylan, YMühNeşet İleri Anabilim Dalımıza hizmet etmişlerdir

Ayazağa Kampüsünde kurulmuş olan Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Laboratuarlarının proje çalışmaları Nisan 1995 yılında başlamıştır Laboratuvarın elektrik projelerinin tamamı Prof Dr Faik MERGEN başkanlığında, Uzman YükMüh Osman ERENAY ve AraşGör Murat İMERYÜZ’den oluşan komisyon tarafından yapılmış ve yürütülmüştür Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Laboratuvarları, ProfDr Nurdan GÜZELBEYOĞLU’nun Anabilim Dalı Başkanlığı sırasında 1995 yılının Haziran ayında Ayazağa Kampüsündeki yeni yerlerine taşınmış ve yenilenmiştir Tesisat ve yenileme çalışmaları tam olarak Eylül 1995 de tamamlanarak, laboratuvarlar 1995 güz yarıyılına yetiştirilmiştir Bu süreç içerisinde Elektrik Makinaları Anabilim Dalı’nda görevli olan Araştırma Görevlileri Lale TÜKENMEZ, Güven KÖMÜRGÖZ, Neslihan KEPEZ, Özgür ÜSTÜN, Saffet ALTAY, Azmi DEMİREL, Taşdemir AŞAN, Murat UÇAR, Derya Ahmet KOCABAŞ, Teknik Hizmetliler Mahmut YALVAÇ, Ömer DENİZALAN, Salih ACAR ve Yusuf KAYGUSUZ’un çok büyük katkıları olmuş, özveri ile çalışmışlardır

Bu taşınma ve yenileme çalışmaları sırasında; Rektör ProfDr Reşat BAYKAL, Rektör Yardımcısı ProfDrGülsün SAĞLAMER, Dekan ProfDr Ahmet DERVİŞOĞLU, Dekan Yardımcısı ProfDr M Emin TACER, Bölüm Başkanı ProfDr RNejat TUNÇAY, İTÜ ETA Vakfı Başkanı ProfDr Duran LEBLEBİCİ, Yapı İşleri Teknik Daire Başkanı Hamit DİNİBÜTÜN, İnşaat İşleri Şube Müdür Yardımcısı Mustafa CAN, Kontrol Müh Ayşe TÜTER, Müteahhit Güngör ÇAKI, Şantiye Şefi Mehmet Ali KÜÇÜK’ün, ayrıca Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Laboratuvarlarının elektrik montaj çalışmalarını üstlenen PANOSAN Elk Malz Satış ve Pano İmalatı Şirketinden mezunumuz ElkMüh Kazım YANÇ, Rıdvan TÖNEL, Murat GÖL, Şükrü ARSLAN ve Teknisyenler Cihangir DURKAN, Hüseyin ERDEM’in çok büyük yardım ve katkıları olmuştur

Maalesef; öğretim sisteminde ortaya konan yeni yapılanmalar sayesinde, ders başına 5 saat olan ders kredilerimiz 1987 yılında 5’ten 4’e; ve ne yazıkki 1999 yılında da 4’ten 3’e düşürülmüştür

1986 yılında Sinan Güngör, 1988 yılında Azmi Demirel, 1989 yılında Murat İmeryüz, 1991 yılında Taşdemir Aşan, 1992 yılında Güven Kömürgöz, 1993 yılında Özgür Üstün, 1994 yılında Saffet Altay Araştırma Görevlisi olarak göreve başlamışlardır 1985-2000 yılları arasında belirli sürelerle, YMüh Orhan Diril, YMüh Veysel Özbulur, YMüh Dilek Yıldız, YMüh Ali Korkmaz, YMüh Neslihan Kepez, YMüh Murat Uçar, YMüh Lale Tükenmez Araştırma Görevlisi olarak görev yapmış ve ayrılmışlardır Yurtdışında Doktora eğitimlerini tamamlayan Deniz Yıldırım ve Levent Ovacık, 1999 yılında Anabilim Dalı’mızda Yardımcı Doçent kadrosuna atanarak göreve başlamışlardır Özgür Üstün 1999 yılında Doktor Ünvanını almış ve 2001 yılında Yardımcı Doçent kadrosuna atanmıştır Filiz Gürgöze, 1998 yılında; Ahu Ece Hartavi, Murat Yılmaz ve Ediz Gizlier 1999 yılında, Fuat Küçük, 2001 yılında Araştırma Görevlisi olarak aramıza katılmış ve halen görevlerini sürdürmektedirler Sinan Güngör, 2000 yılında Doktorasını yurtdışında tamamlayarak geri dönmüş ve 2 yıl süre ile Anabilim Dalımızda görev yaptıktan sonra, 2002 yılında, İzmir Dokuz Eylül Üniversitesi’ne geçmiştir Güven Kömürgöz, 2002 yılında Doktor ünvanı almıştır DrAzmi Demirel ve Taşdemir Aşan, 2004 yılında Öğretim Görevlisi kadrosuna atanmıştır