Elektrik Nedir? Akım Nedir? Voltaj Nedir? Direnç Nedir

Ölçmə texnikasının müasir vəziyyəti rəqəm ölçmə vasi­tələrinin sürətli inkişafı ilə xarakterizə olunur. Bu bir tərəfdən texnoloji proseslərin və avtomatlaşdırılmış idarəetmə sistemlərinin sənayedə geniş tətbiqi, mürəkkəb tədqiqatlar apardıqda elmi eksperimentin avtomatlaşdırılması ilə əlaqadar olaraq ölçmə texnikasına olan yüksək təlabatla, digər tərəfdən isə dəqiq elm­lərin və implus texnikasının rəqəm ölçmə texnikasının inkişafında lazımi texniki bazanın yaratması ilə əlaqədardır.

Elektrik ölçü vahidlərinin şərti işarələri

Ölçmə vasitələri ölçmədə istifadə olunan və normalaşdırılmış metroloji xarakteristikalara malik xüsusi texniki vasitələrdir.

Şəkil 2.1. Elektrik ölçmə vasitələrinin təsnifatı

Şəkil 2.1 – də elektrik ölçmə vasitələrinin təsnifatı sxemi göstərilmişdir. Təsnifatına görə ölçmə vasitələrinə aşağıdakılar daxildir:

1. Ölçülər – fiziki kəmiyyətin müəyyən qiymətini özündə əks etdirən ölçmə vasitəsidir. Ölçülər bir qiymətli, çoxqiymətli və ölçü dəstinə bölünürlər. Birqiymətli ölçü fiziki kəmiyyətin vahid ölçüsünü əks etdirir. Ölçmə zamanı eyni kəmiyyəti müxtəlif üsullarla ölçdükdə eyni qiymət alınmalıdır. Çoxqiymətli ölçü eyni adlı fiziki kə­miy­yətin müxtəlif ölçüsünü əks etdirir. Çoxqiymətli ölçülərə dəyişən tutumlu konden­satoru misal göstərmək olar. Ölçü dəsti eyni adlı bir sıra müxtəlif ölçülü kəmiyyətləri təcəssüm etdirən xüsusi ölçülər komplektindən ibarətdir. Ölçü dəsti ölçmə texnikasında geniş yayılmışdır. Buna misal olaraq müqavimətlər mağazasını, tutumlar mağazasını göstərmək olar.

2. Elektrik ölçmə çihazları – müşahidəçinin bilavasitə qəbul edə bildiyi formada ölçmə informasiyası yaradan elektrik ölçmə vasitələrinə deyilir. Ölçmə cihazlarının göstərişi ölcülən kəmiyyətin vahidi ilə ifadə olunur. Ölçmə cihazları analoq və rəqəm ölçmə cihazlarına bölünür.

3. Ölçmə çeviriciləri – sonradan çevirmək, ötürmək, işləmək və yadda saxlamaq üçün münasib formada ölçmə informasiya siqnalı hasil edən ölçmə vasitələridir. Elektrik kəmiyyətlərini qeyri – elektrik kəmiyyətlərinə çevirən və qeyri – elektrik kəmiyyətlərini elektrik kəmiyyətlərinə çevirən olmaqla iki qrupa bölünürlər.

4. Elektrik ölçmə qurğuları – ölçməni səmərəli təşkil etmək üçün ölçmə vasitələri və köməkçi qurğuların funksional və konstruktiv cəhətdən birləşmiş cəminə deyilir.

5. İnformasiya ölçmə sistemləri – hər hansı bir informasiyanı avtomatik qəbul edib onu rabitə kanalı vasitəsilə ötürərək lazimi vasitələrdə təsvir olunması sistemlərinə deyilir.

Ölçmə xətaları

Fiziki kəmiyyətin ölçülməsi nəticəsində onun təyin olunan qiyməti kəmiyyətin əsl qiymətindən həmişə fərqlənir. Həmin fərq ölçmə xətası olub, ölçmə prosesinə və nəticəsinə təsir edən müxtəlif faktorların və mənfi amillərin səbəbindən yaranır. İfadə edilmə üsuluna görə ölçmə nəticələrinin xətaları mütləq və nisbi olurlar.

Mütləq xəta – ölçmə nəticəsində alınan qiymətdən ölçülən kəmiyyətin əsl qiymətinin fərqinə deyilir və aşağıdakı düs­turla ifadə olunur:

Burada ΔA – mütləq xəta, A_ölç – çıhazın göstərmiş olduğu nəticə, A_əsl – kəmiyyətin əsl qiymətidir. Mütləq xəta ölçülən kəmiyyətin vahidi ilə ifadə olunur.

Ölçülən kəmiyyətin əsl qiyməti məlum olmadıqda ”həqiqi qiymət” terminindən istifadə olunur. Belə qiymət kimi ölçmə vasitələrinin köməyilə müəyyən oluna bilən qiymət qəbul edilir. Mütləq xətanın ölçülən kəmiyyətin həqiqi qiymətinə olan nisbətinin faizlə ifadəsinə nisbi xəta deyilir:

Ölçmə nəticəsi həqiqi qiymətdən artıq alınarsa xəta müsbət, əks halda isə xəta mənfi olur.

Ölçmənin xətasını azaltmaq məqsədilə eyni bir kəmiyyət bir neçə dəfə ölçülür. Alınan nəticələr cədvəldə qeyd olunur. Ölçülən kəmiyyətin həqiqi qiyməti kimi ölçmənin orta qiymətini götürmək olar. Kəmiyyətin orta qiyməti ölçmələrdən alınan nəticələrin cəminin bu ölçmələrin sayına olan nisbətidir. Bu aşağıdakı formula ilə təyin olunur:

Burada: n – ölçmələrin aparılma sayı;

A_i –ölçmələrdən alınan nəticələrdir.

Ölçmə xətalarının yaranma səbəbləri

Xətalar təsnifat əlamətlərinə görə ölçmə vasitələrinin xətalarına və ölçmə nəticələrinin xətalarına bölünür. Ölçülən kəmiyyətin zaman ərzində dəyişməsindən asılı olaraq ölçmə vasitələrinin aşağıdakı xətaları vardır:

• Statik xəta – zaman ərzində sabit qalan kəmiyyəti ölçdükdə yaranan xətadır.

• Dinamik xəta – dinamik rejimdəki xəta ilə baxılan za­man anında ölçülən kəmiyyətin qiymətinə uyğun olan statik xəta arasındakı fərqdir.

• Əsas xəta – normal şəraitdə istifadə olunan ölçmə vasi­təsinin xətasıdır ( normal şərait temperatur t = 20º ± 5º ; rütubət 65% ± 15% ; atmosfer təzyiqi 760 ± 30 mm civə sütunu götürülür ).
• Əlavə xəta – ölçmə vasitəsinə təsir edən kəmiyyətlərdən birinin normal qiymətə nisbətən meyllənməsi və ya normal qiymətlər həddindən kənara çıxması nəticəsində yaranan xətadır.

• Sistematik xətalar – eyni bir kəmiyyətin təkrar ölçülməsində ya sabit qalır, ya da müəyyən qanunla dəyişir. Sistematik xətalar yaranma səbəblərinə görə alət xətası, metodiki xəta, qurğu xətası və subyektiv xətalara bölünür. Onları yaradan səbəblər müəyyən olunduqda aradan qaldırılır.

• Təsadüfi xətalar – eyni bir kəmiyyətin təkrar ölçül­mə­sində təsadüfi olaraq dəyişir. Təsadüfi xəta təsadüfi kəmiyyətdir. Onların yaranma qanunları əvvəlcədən məlum olmur. Təsadüfi xətaların yaranma qanunlarının analitik həlli çox çətindir və ya hər hansı bir üsulla aradan qaldırılması prinsipcə mümkün deyildir.
• Kobud xətalar – təcrübədə kobud səhvlər buraxılması nəticəsində gözlənildiyindən artıq alınan xətalardır. Səbəbi ölçmə vasitələrinin qeyri – normal vəziyyətdə olması, müşa­hidəçinin ölçmə cihazının göstərişini düzgün qeyd etməməsidir.

0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Ölçmə cihazlarının təsnifatı

Elektrik ölçmə cihazları aşağıdakı əlamətlərinə görə təsnif olunurlar:

• Ölçmə nəticələrinin göstəricilərinə görə analoq və rəqəm ölçmə cihazları. Göstərişi ölçülən kəmiyyətin dəyişmələrinin kəsilməyən funksiyası olan elektrik ölçmə cihazları analoq cihazlar adlanır. Ölçmə informasiyasının giriş siqnalını diskret çıxış siqnalına avtomatik çevirən və göstərişi rəqəm formasında təsvir olunan elektrik ölçmə cihazları rəqəm cihazları adlanır.

• Ölçmə üsuluna görə birbaşa qiymətləndirməli və müqayisə cihazları;
• Tətbiq olunma xarakterinə görə stasionar və qeyri – stasionar cihazlar;
• Mühafizəsinə görə adi və xüsusi ( hermetik, tozdan və sudan qorunan ) cihazlar;
• Göstərişləri təsvir etmə formasına görə göstərici və qeydedici cihazlar.
• Göstərişi iki və daha artıq kəmiyyətin cəmi ilə funksional əlaqədar olan elektrik ölçmə cihazları cəmləyici cihazlar adlanır. Göstərişi ölçülən kəmiyyətin zamana görə və ya digər asılı olmayan dəyişənə görə inteqralı ilə müəyyən olunan cihazlar inteqrallayıcı cihazlar adlanır.
• Cərəyanın növündən asılı olaraq sabit cərəyanla, dəyişən cərəyanla və həm sabit və həm də dəyişən cərəyanla işləyən ölç­mə cihazları vardır.
• İşləmə prinsipinə görə cihazlar maqnitoe­lek­trik, elektromaqnit, elektrodinamik, elektrostatik, induksiya və digər sistemlərdə işləyən cihazlara bölünürlər.
• Ölçülən kəmiy­yətin növünə görə ampermetr, voltmetr, vattmetr, ommetr və digər növlərə bölünürlər.

Rəqəm ölçmə cihazları

Ölçmə texnikasının müasir vəziyyəti rəqəm ölçmə vasi­tələrinin sürətli inkişafı ilə xarakterizə olunur. Bu bir tərəfdən texnoloji proseslərin və avtomatlaşdırılmış idarəetmə sistemlərinin sənayedə geniş tətbiqi, mürəkkəb tədqiqatlar apardıqda elmi eksperimentin avtomatlaşdırılması ilə əlaqadar olaraq ölçmə texnikasına olan yüksək təlabatla, digər tərəfdən isə dəqiq elm­lərin və implus texnikasının rəqəm ölçmə texnikasının inkişafında lazımi texniki bazanın yaratması ilə əlaqədardır.

Elektrik ölçmə texnikasının qarşısında duran məsələləri yalnız analoq ölçmə cihazlarından istifadə etməklə həll etmək çətindir. Onların həlli üstün cəhətlərə malik olan rəqəm ölçmə texnikasının geniş inkişafı sayəsində mümkündür. Rəqəm ölçmə cihazının struktur sxemi şəkil 4.1 – də göstə­rilmişdir.

Şəkil 4.1. Rəqəm ölçmə cihazının struktur sxemi

Sxemdə AÇ ölçülən kəmiyyəti analoq – rəqəm çevril­məsi prosesi aparmaq üçün ən münasib olan kəmiyyətə çevirən analoq çeviricisidir. ARÇ əsas siqnalın analoq formasını rəqəm formasına çevirən analoq – rəqəm çeviricisidir. İHQ informasi­yanın ilkin emalını yerinə yetirən ixtisaslaşdırılmış hesablama qurğusudur. GQ göstərici qurğu olub, ölçmənin nəticələrini özündə əks etdirir. İdQ idarəetmə qurğusunun vəzifəsi ölçmə prosesini müəyyən etmək və onu sinxron­laşdırmaqdır.

Rəqəm ölçmə cihazı giriş siqnalını diskret çıxış siqnalına çevirir və siqnalın parametri rəqəm formasında təsvir olunur. Ölçülən analoq kəmiyyət avtomatik olaraq rəqəm koduna çevrilir və ölçmə nəticələri rəqəm qurğusunda ədədlər və ya elektrik kod siqnalları şəklində təsvir olunur. Siqnalın analoq formasının rəqəm formasına çevrilməsi prosesi analoq – rəqəm çevrilməsi, bu çevrilməni yerinə yetirən çevirici isə analoq – rəqəm çeviricisi adlanır.

Rəqəm ölçmə cihazlarının aşağıdakı əsas üstünlükləri vardır:

• Çox cəld işləmə qabiliyyətinə malikdir;
• Ölçmənin dəqiqliyi çox yüksəkdir ( xətası 0,0005 % – ə qədərdir);
• Yüksək həssaslıq və həlletmə qabiliyyətinə malikdir;
• Ölçmə nəticələrini qeyd etmək və hesablamaq asandır;
• Ölçmə nəticəsinin avtomatik qeyd olunması asandır;
• Dəqiqliyi itirmədən nəticənin məsafəyə ötürülməsi və yadda saxlanması asandır;
• Xətaları azaltmaq üçün, ölçmə prosesində nəticələrin avtomatik emalı mümkündür.

Etibarlılığı artırmaq üçün müasir rəqəm ölçmə cihazları böyük inteqral mikrosxemlər əsasında hazırlanır. Yuxarıda göstərilən əməliyyatları bir mikrosxem yerinə yetirir.

Rəqəm ölçmə cihazlarının inkişafı ölçmə vasitələrinin digər sahələrdə hərtərəfli istifadə olunmasına doğru yönəldilmişdir.

Nümunəvi ikiqütblülər

Nümunəvi cihazlar bəzi cihazların yoxlanmasında, dəqiq laboratoriya təcrübələrində tələb olunan ölçmələrdə iştirak edir və lazımi ədədi qiymətləri tapmaq üçün istifadə olunur. Onlar əsasən rezistordan, kondensatordan, induktiv sarğıdan və onların birləşməsi şəklində hazırlanır. Bu birləşmə mağaza adlanır və aşağıdakı növlərə bölünür:

• Müqavimətlər mağazası
• İnduktivliklər mağazası
• Tutumlar mağazası

Şəkil 5.1. Müqavimətlər mağazasının sxemi

Müqavimətlər mağazası 0,001% dəqiqlikdə hazırlanır.

Tutumlar mağazası ayrı – ayrı sabit tutumlu və ya dəyişən tutumlu kondensatorlar şəklində hazırlanır və əsasən hava dielektrikli və slüdalı kondensatorlardan istifadə olunur. Tutumlar mağazasının sxemi şəkil 5.2 – də göstərilmişdir.

Şəkil 5.2. Tutumlar mağazasının sxemi

Tutumlar mağazasının xətası onun dəqiqlik sinfinə görə təyin olunur.

Rabitə texnikasında induktivliklər mağazasından da istifadə olunur. Bu mağazalar çox damarlı naqillərdən hazırlanır. İnduktivliklər mağazasının sxemi müqavimətlər mağazasının sxeminə oxşardır. Lakin induktivliklər mağazasında çeviricinin müxtəlif vəziyyətlərində aktiv müqavimətin qiymətinin eyni olması üçün qarışdırıcı sxemdən istifadə olunur. İnduktivliklər mağazası kimi variometrdən və tək sarğı sistemindən istifadə olunur. Sarğılar maksimum 0,001; 0,01; 0,1; 1,0 və 10 Hn qiymətlərində hazırlanır.

Elektrik Nedir? Akım Nedir? Voltaj Nedir? Direnç Nedir?

Bütün cisimler moleküllerden veya atomlardan meydana gelmiştir. Yani bir cismi parçalara ayıracak olursak sonunda o cismin özelliğini taşıyan en küçük parçanın bir molekül veya bir atom olduğunu görürüz. Atom ise merkezdeki çekirdek ve bunun etrafında süratle dönen elektronlardan oluşmuştur.

Bazı cisimlere ait atomların dış yörüngelerinde bulunan elektronlar ısı, manyetik alan, kimyasal reaksiyon gibi bazı etkilere maruz kaldıkları zaman kolaylıkla yörüngelerinden koparak serbest hale gelirler. Bu şekilde atomdan ayrılan elektrona serbest elektron adı verilir.

İşte elektrik akımını, elektrik voltajını meydana getirerek elektrik motorlarının dönmesini, elektrik ampullerinin ışık vermesini, elektrik fırınlarının yemek pişirmesini sağlayan tamamı ile yukarıda bahsettiğimiz serbest elektronlardır ve bu serbest elektronların hareket etmesidir. Kısaca serbest elektronların elektrik akımını ve voltajını meydana getirmesine ve bunların kullanılmasına elektrik diyebiliriz.

b. Elektrik Akımı:

Elektrik akımı iletken bir cismin kesitinden geçen serbest elektron miktarıdır. Başka bir deyişle elektrik akımı serbest elektronların iletken madde içinden akmasıdır.

Elektrik akım şiddet birimine Amper denir. Bir devreden elektrik akımının akabilmesi için o devrenin Kapalı Devre olması gerekir.

Eğer devre açık olursa serbest elektronlar havada geçemeyecekleri için elektrik akımı akmaz. Bu şekilde ki devrelere de Açık Devre denir.

c. Elektrik Voltajı:

Bir su borusundan akan suyun hareketini bir iletkenden akan elektronların hareketine yani elektrik akımının akmasına benzetebiliriz. Borudan akan sudur, buna karşın iletkenden akan ise elektronlardır. Su borusu içinden suyun akabilmesi için mutlaka bir basınç farkı gereklidir. Örneğin bir su pompası ile su basılmalıdır ki su borudan akabilsin. Benzer bir şekilde elektrik devresinden de akımın akması için mutlaka bir kuvvete ihtiyaç vardır. Bu kuvvet olmadığı takdirde serbest elektronlar hareket edemez yani elektrik akımı akmaz. İşte serbest elektronları hareket ettirerek devreden elektrik akımının akmasına sebep olan kuvvete Voltaj denir. Voltaj birimi Volt’tur. Kısaca (V) veya (E) harfi ile gösterilir.

d. Direnç (Rezistans):

İletken cisimlerin üzerlerinden geçen akıma karşı gösterdiği mukavemete direnç veya rezistans denir. Yine su devresinden örnek verecek olursak; nasıl ki su borusunun çeperleri (iç yüzeyi) suyun akışına karşı bir mukavemet gösterir yani suyun borunun içinden akmasını zorlaştırırsa bir iletken içindeki atomlar ve elektronlar da serbest buna Direnç veya Rezistans denir. Elektrik akımına karşı olan bu mukavemet nedeniyle tel ısınmaya başlar ve akımın değeri büyüdükçe telin sıcaklığı da artar. Rezistans (Direnç) birimi Ohm’dur. Rezistans (R) sembolü ile gösterilir.

e. Elektrik Enerjisi:

Bir direncin üzerinden akım geçtiği zaman elektrik enerjisi ısı enerjisine dönüşür. Devreye uygulanan voltajla devreden geçen akımı çarparsak elektrik gücünü bulmuş oluruz. Elektrik gücü ile de zamanı yani (saati) çarparsak elektrik enerjisini bulmuş oluruz. Birimi de Watt/Saat’tir (Kw/h).