Sabit dirençler, adından da anlaşılacağı üzere devrede sabit bir dirence sahip; yani gerilim, sıcaklık, kuvvet vb. gibi etkiler ile direnç değerini değiştirmeyen devre elemanlarıdır. Sabit dirençlerin aslında bu etkiler ile gerçekten dirençlerini değiştirmediği tam olarak doğru değildir. Pek çok materyal sıcaklık ile özdirencini değiştirmektedir. Lakin ekstrem koşullar dışında sabit direnç üzerinde bu etkiler ile direnç değişimi genellikle ihmal edilebilir bir seviyededir. Dirençlerin en yaygın kullanımı diğer devre elemanlarının üzerinden geçen akımı azaltmaktır. Bunun dışında pek çok kullanımı mevcut olduğu unutulmamlıdır. Öncelikle dirençlerin devre şemalarında nasıl gösterildiğini verdikten sonra, bu kullanımını inceleyeceğiz.

Görsel, sol tarafta Amerikan standartı olan zigzag biçimindeki devre semoblünü ve sağ tarafında ise uluslarası standartı göstermektedir. Biz içeriğimiz boyunca zigzag biçimli olan sembolü kullanacağız. Lakin sağ taraftaki sembolde sıklıkla kullanılmaktadır. Hangisini tercih edeceğiniz sizin seçiminize kalmıştır. Bir diğer önemli bilgilendirme direncin birimi ve sembolüdür. Direncin birimi ohm'dur ve Yunan alfabesiden Omega () harfi ile gösterilir.

Direnç İle Devre Elemanlarını Korumak

Şimdi devrelerde akımı azaltamak için direncin nasıl kullanıldığına geçelim. Bunu yapmak için basit bir pil ve ampül devresini ele alalım. Pilin iç direncini bu örnekte ihmal edelim. Bu ampülün en fazla amper akım ile çalıştığını ve kendi iç direncinin ise ohm olduğunu varsayalım. Ampülü pile doğrudan bağladığımızda Ohm yasası tarafından bu basit pil ve ampül devresinin üzerinden geçen akım şöyle belirlenir:

Bu durumda bu ampülü doğrudan pile bağlarsak üzerinden üreticinin belirttiği amperin katı kadar akım geçer ve aşırı ısındığı için içindeki tel kopar ve ampülümüz kalıcı olarak kullanılamaz hale gelir. Bu durumda yapılacak şey devreki akımı azaltamaktır. Bunu yapmanın bir yolu pili voltluk bir başka pil ile değiştirmektir. Lakin voltluk pili kullanmak istiyorsak devredeki direnci arttırmamız gerekir. Bizim durumuzda yapılacak şey devreye bir sabit direnç eklemektir. Devreye bir ohm'luk ek bir bir direnç eklersek sorunu çözebiliriz. Bu devre aşağıdaki gibidir.

Bu devre için eşdeğer direnci ohm olarak buluruz. Eşdeğer dirençler ilerleyen kısımlarda daha detaylı işlenecektir. Bu örnekte eşdeğer direnç iki elemanın direnci toplanarak elde edilmiştir. Bu durumda ampül üzerinden geçen akım şöyle bulunur:

Bu üreticinin verdiği sınırda bir sonuçtur. Genelde pratik devre tasarımlarında sınırın biraz altında olmak iyidir. Ancak yine de bu durumda ampülümüz sorunsuzca çalışmalıdır. Burada verdiğimiz örnekle birlikte dirençlerin devrelerdeki en basit pratik uygulamarından birisini görmüş olduk. Dirençlerin bu biçimde kullanılması en yaygın kullanım biçimlerinden birisidir.

Seri Ve Paralel Bağlı Dirençler

Devrelerde dirençleri seri veya paralel bağlayarak farklı değerlerde direnç değerleri elde edebiliriz. Bu elde edilen direnç değerine eşdeğer direnç denir. Bunun nasıl yapıldığını görmek için seri olarak bağlanmış dirençlerle bir örnek yapalım.

Bu devrede 10 ohm değerine sahip bir direnç ile ohm değerine sahip bir direnç seri olarak bağlanmıştır. Seri bağlanmış dirençlerde eşdeğer direnci bulmak için iki direnç birbiri ile toplanır. Buradan sonuç olarak ohm değerinde direnç bulunur. Bu iki direnci devreden kaldırıp yerine tek bir ohm direnç bağlayabilirsiniz. Her iki durumda da devreden geçen akım aynı olacaktır. Bunun kullanımına iyi bir örnek şudur: Eğer alet çantanızda yalnızca ohm değerine sahip direnç mevcutsa lakin sizin ohm dirence ihtiyacınız varsa ikisini birbirine seri olarak bağlayarak ohm değerinde direnç elde edebilirsiniz. Bu seri bağlama işlemi herhangi bir sayıdaki direnç için uygulanabilir. Matematiksel olarak adet direncin seri bağlandığındaki eşdeğer direnci şu şekilde verilir:

Şimdi paralel bağlı dirençleri inceleyelim. Aşağıda paralel olarak bağlı basit bir direnç devresi örneği verilmiştir:

Paralel bağlı dirençlerde eşdeğer direnci hesaplamak, seri bağlılara göre nispeten daha zordur. Paralel bağlı dirençlerin eşdeğer direnci aşağıdaki formül ile verilir.

Üstteki spesifik öğreniğimizde dirençleri yerine koyup sonucu hesaplayalım:

Paydaları sadeleştirip ifadenin tersini alalım:

Buradan elde edilen sonuca göre eşdeğer direnç ohm olmaktadır. Bu devrede iki direncide kalıdırıp yerine ohm değerinde tek bir direnç koyarsak devreden geçen akım yine aynı olacaktır. Seri bağlamada olduğu gibi, bu formül diğer dirençleride formülün sağ tarafına ekleyerek istenilen sayıda direnç için genişletilebilir. Bu matematiksel olarak şöyle verilir:

Eğer paralel olarak bağlanan tüm dirençler birbiri ile özdeş ise formül sadeleşir ve şu biçimi alır. Toplamda adet direnç bağlanmaktadır.

Eğer tersini alırsak şunu elde ederiz.

Ayni değere sahip dirençleri birbirine paralel bağlarsak eşdeğer direnci bulmak için sadece bağlanan dirençlerden birinin değerini bağlanan direnç sayısına bölmemiz yeterlidir. Bir örnek olarak: alet çantanızda sadece ohm değerinde dirençler mevcut diyelim. Sizin ohm değerinde dirençlere ihtiyacınız var. Bu durumda iki adet ohm direnci birinine paralel bağlamanız yeterlidir.

Direnç Türleri Ve Güç

Bir direnç, devrelerde pek çok formda karşımıza çıkabilir. En yaygın biçimi aşağıdak görselde gösterilen formdur:

Bu görselden de görüldüğü üzere farklı boyutlarda dirençler üretilmetekdir. Bu dirençlerin sağ taraflarında çalışabilecekleri maksimum güçler yazmaktadır. Dirençlerin çalışabilecekleri güç arttıkça boyutlarıda büyümektedir. Eğer bir direnç çalışabileceği maksimum güçten daha yüksek bir güçte çalıştırılırsa direnç dumanlar saçarak yanmaya başlayacaktır. Bir önceki ampül örneğimizde kullanmamız gereken direncin en az kaç watt olması gerektiğine bakalım. Liseden hatırlayacağınız üzere devrelerde güç, akım ile gerilimin çarpımı olarak verilir.

Devremizde direnç üzerinden geçen akımın amper olduğunu biliyoruz. Direncin değeri ile akımı çarparsak direnç üzerindeki gerilimi bulabiliriz. Bu durumda direnç üzerindeki geriim formülü ile volt olarak bulunur. Şimdi direnç üzerindeki akım ile gerilimi çarparak gücü hesap edelim:

Bu durumda kullanmamız gereken direnç en az watt güç ile çalışabilecek bir direnç olmalıdır. Yukarıdaki görselde gördüğünüz üzere bu tür bir güç değerine sahip bir direnç bulunmamaktadır. Burada belirtilen mutlak bir kaide değildir. Üstteki formda daha yüksek güçlerde çalışan dirençlerde bulunabilir. Lakin genellikle daha farklı görünüşlere sahip taş direnç olarak bilinen aşağıda görseli verilmiş olan direnç türlerine başvurulmaktadır.

Bu direnç türleri genellikle watt ve watt gibi değerlerde bulunmaktadır. Elbette farklı değerlerde de üretilebilir. Bizim örneğimizde wattlık bir direnç işimizi görecektir. Lakin bazı uygulamalarda çok daha yüksek güçlerde dirençlere ihtiyaç duyulur. Örneğin bazen watt gibi yüksek bir değer gerekli olur. Bu durumda yardımımıza aşağıda görseli verilmiş olan alüminyum dirençler koşar.

Bu görselde en fazla watt güçte çalışacak bir alüminyum direnç gösterilmiştir lakin alüminyum dirençler watt kadar yüksek güçlerde dahi çalışacak biçimde üretilmektedir. Her zaman devrelerde en uygun direnç türünü kullanmak hem maliyeti azaltacak hem de devrenin kapladığı alanı küçültecektir. Eğer gerekli ve yeterli olan direnç değerinin üstünde direnç ile üretim yapılırsa maaliyeti gereksiz arttıracaktır. Dirençlerin çalıştıkları maksimum güçler arttıkça fiyatlarıda ciddi oranda artmaktadr.

Burada gösterilen dirençlere ek olarak kaplanan alanın önemli olduğu noktalarda kullanılan SMD dirençler mevcuttur. Burada SMD'nin açılımı Surface Montage Device yani yüzey montaj elemandır. SMD dirençler yukarıda gösterilen dirençlere kıyasla çok daha küçüktürler. Aşağıdaki görselde devreye monte edilmiş SMD dirençler gösterilmektedir.

Wikimedia Commons