Temel Elektrik - Elektronik / Doç. Dr. Hüseyin Demirel (86061)

ÖNSÖZ
TEMEL ELEKTRİK - ELEKTRONİK kitabı içinde temel elektriksel kavramlar ve kanunlar, doğru akımda elektrik devrelerinin çözümlenmesi, pasif devre elemanları, aktif yarıiletken devre elemanları, alternatif akım ve gerilim, temel ölçü aletleri, manyetizma ve elektromanyetizma, transformatörler ve elektrik motorları, dijital elektronik, Arduino ile elektronik devre tasarımı ve uygulamaları, elektrikte işçi sağlığı ve iş güvenliği konuları ve tüm konularla ilgili pratik uygulamalar bulunmaktadır. Ayrıca konuların daha iyi pekiştirilebilmesi için tüm bölümlerin sonunda bölüm testleri ve soruları cevap anahtarlarıyla birlikte bulunmaktadır. Kitap, mühendislik fakülteleri, teknoloji fakülteleri, meslek yüksekokulları ve meslek liseleri için düşünülmüştür ve hazırlanmıştır. Ancak daha çok mühendislik ve teknoloji fakültelerinin temel elektrik-elektronik dersi, meslek yüksekokullarında da temel elektronik derslerinin müfredatı göz önünde bulundurularak hazırlanmıştır. Elektriğin ve elektroniğin temelinin daha iyi anlaşılması için gerekli tüm konulara değinilmiştir. Kitabı hazırlarken her ne kadar üniversite müfredatı düşünülmüş olsa bile bu mesleğe yeni başlayanlar içinde çok faydalı bir kaynak olduğu kanaatindeyim.
Elektrik-Elektronik alanında meslek sahibi olmak için, uzmanlaşmak için veya akademik çalışmalar yapmak için öncelikle bu alanın temelini iyi öğrenmek gerekir. Bunun yanında artık günümüzde makine, otomotiv, enerji, metal, bilgisayar, mekatronik gibi diğer meslek alanlarında da elektrik-elektronik vazgeçilmez unsurlardır. Bu kaygıyla hareket ederek ve bu alanda Türkçe kaynak eksikliğini de göz önünde bulundurarak bu kitabı hazırladım. Bu kitap mühendislik ve teknoloji fakültelerinin tüm bölümlerinin birinci sınıfında okutulan temel elektrik ve elektronik, elektrik ve elektronik mühendisliğine giriş, elektrik-elektronik teknolojisi vb… isimlerle kodlanmış derslerin müfredatına uygundur.
Bu eseri ortaya çıkarırken her zaman yanımda olan, desteklerini esirgemeyen aileme ve öğrencilerime teşekkür ederim. Bunun yanında kitabımıza ilgi gösteren tüm meslektaşlarıma ve bu mesleğe gönül vermiş insanlara da ayrıca teşekkür ederim.

İÇİNDEKİLER
1. TEMEL ELEMANLAR VE BİRİMLER
1.1. DİRENÇLER .......................................................................... 2
1.2. KONDANSATÖRLER ................................................................ 3
1.3. BOBİNLER ........................................................................... 3
1.4. TRANSFORMATÖRLER ............................................................. 4
1.5. YARIİLETKEN ELEMANLAR ........................................................ 4
1.6. ELEKTRONİK ÖLÇÜ ALETLERİ VE CİHAZLARI ................................... 5
1.7. TEMEL EL ALETLERİ ............................................................... 6
1.8. ELEKTRİKSEL SEMBOLLER VE BİRİMLER ......................................... 9
1.9. ELEKTRİKTE GENEL GÜVENLİK ÖNLEMLERİ .................................... 13
1.10. BÖLÜM TESTİ .................................................................... 14
1.11. BÖLÜM SORULARI ............................................................... 15
2. AKIM, GERİLİM VE DİRENÇ
2.1. ATOM ............................................................................... 18
2.2. AKIM ................................................................................ 20
2.3. ELEKTRİK YÜKÜ ................................................................... 21
2.4. GERİLİM ............................................................................ 22
2.5. DİRENÇ ............................................................................. 23
2.6. ELEKTRİK DEVRESİ ................................................................ 26
2.7. ELEKTRİK DEVRESİNDE ÖLÇÜMLER ............................................. 30
2.8. BÖLÜM TESTİ ...................................................................... 34
2.9. BÖLÜM SORULARI ................................................................. 37
3. OHM KANUNU, ENERJİ VE GÜÇ
3.1. OHM KANUNU ..................................................................... 42
3.2. ENERJİ VE GÜÇ .................................................................... 43
3.3. ELEKTRİK DEVRESİNDE GÜÇ ..................................................... 47
3.4. GÜÇ KAYNAĞI ..................................................................... 48
3.5. DOĞRU AKIMDA GÜÇ ÖLÇME .................................................... 50
3.6. BÖLÜM TESTİ ...................................................................... 51
3.7. BÖLÜM SORULARI ................................................................. 53
V
4. SERİ DEVRELER
4.1. SERİ DİRENÇLER ................................................................... 58
4.2. SERİ DEVREDE AKIM VE OHM KANUNU ......................................... 59
4.3. SERİ BAĞLI GERİLİM KAYNAKLARI ............................................... 60
4.4. KİRŞOFUN GERİLİM KANUNU .................................................... 62
4.5. GERİLİM BÖLÜCÜLER ............................................................. 63
4.6. SERİ DEVREDE GÜÇ ............................................................... 67
4.7. BÖLÜM TESTİ ...................................................................... 69
4.8. BÖLÜM SORULARI ................................................................. 70
5. PARALEL VE KARIŞIK DEVRELER
5.1. PARALEL DİRENÇLER ............................................................. 74
5.2. PARALEL DEVREDE GERİLİM VE OHM KANUNU ................................ 77
5.3. KİRŞOFUN AKIMLAR KANUNU .................................................... 78
5.4. AKIM BÖLÜCÜLER ................................................................. 80
5.5. PARALEL DEVREDE GÜÇ .......................................................... 82
5.6. PARALEL DEVRE UYGULAMALARI ............................................... 84
5.7. KARIŞIK DEVRELER ................................................................ 85
5.8. BÖLÜM TESTİ ...................................................................... 89
5.9. BÖLÜM SORULARI ................................................................. 91
6. KONDANSATÖR
6.1. KONDANSATÖR TANIMI ........................................................... 98
6.2. KONDANSATÖRÜN YAPISI VE SEMBOLÜ ........................................ 98
6.3. KONDANSATÖRÜN KAPASİTESİ .................................................. 99
6.4. KONDANSATÖRÜN FİZİKSEL KARAKTERİSTİKLERİ ........................... 100
6.5. KONDANSATÖR ÇEŞİTLERİ ..................................................... 102
6.6. DC DEVREDE KONDANSATÖR .................................................. 105
6.7. KONDANSATÖR BAĞLANTILARI ................................................ 108
6.8. KONDANSATÖR UYGULAMALARI .............................................. 110
6.9. KONDANSATÖRLERİN TEST EDİLMESİ ......................................... 112
6.10. BÖLÜM TESTİ .................................................................. 113
6.11. BÖLÜM SORULARI ............................................................. 115
7. BOBİN
7.1. BOBİNİN TANIMI ................................................................. 120
VI
7.2. ENERJİ DEPOLANMASI .......................................................... 121
7.3. BOBİNİN FİZİKSEL KARAKTERİSTİKLERİ ....................................... 121
7.4. FARADAY VE LENZ KANUNLARI ................................................ 122
7.5. BOBİN ÇEŞİTLERİ ................................................................ 124
7.6. BOBİN BAĞLANTILARI .......................................................... 125
7.7. DC DEVREDE BOBİN ............................................................. 127
7.8. BOBİN UYGULAMALARI ......................................................... 128
7.9. BOBİNİN TEST EDİLMESİ ........................................................ 129
7.10. BÖLÜM TESTİ .................................................................. 130
7.11. BÖLÜM SORULARI ............................................................. 132
8. ANALOG ELEKTRONİK
8.1. YARIİLETKEN MADDELER ....................................................... 136
8.2. DİYOTLAR ........................................................................ 138
8.3. DİYOT ÇEŞİTLERİ ................................................................ 142
8.4. DİYOT UYGULAMALARI ......................................................... 145
8.5. DİYOTLARIN TEST EDİLMESİ ................................................... 150
8.6. TRANSİSTÖRLER................................................................. 151
8.7. TRANSİSTÖR HESAPLARI ....................................................... 153
8.8. TRANSİSTÖR UYGULAMALARI ................................................. 156
8.9. TRANSİSTÖRLERİN TEST EDİLMESİ ............................................ 158
8.10. İŞLEMSEL YÜKSELTEÇLER (OP-AMP’LAR) ................................... 160
8.11. BAZI İŞLEMSEL YÜKSELTEÇ UYGULAMALARI ............................... 162
8.12. BÖLÜM TESTİ .................................................................. 166
8.13. BÖLÜM SORULARI ............................................................. 168
9. ALTERNATİF AKIM VE GERİLİM
9.1. SİNÜS DALGASI .................................................................. 174
9.2. SİNÜSOİDAL GERİLİM KAYNAĞI ................................................ 178
9.3. SİNÜS DALGASININ GERİLİM VE AKIM DEĞERLERİ ........................... 182
9.4. SİNÜS DALGASININ AÇISAL ÖLÇÜSÜ .......................................... 185
9.5. SİNÜS DALGASININ FORMÜLÜ ................................................. 188
9.6. ALTERNATİF GERİLİMDE DİRENÇ .............................................. 191
9.7. AC DEVRELERDE OHM VE KİRŞOF KANUNU .................................. 194
9.8. AC VE DC KAYNAKLARIN BİRLİKTE BAĞLANMASI ............................ 196
VII
9.9. ALTERNATİF GERİLİMDE KONDANSATÖR ..................................... 197
9.10. ALTERNATİF GERİLİMDE BOBİN .............................................. 201
9.11. BÖLÜM TESTİ .................................................................. 206
9.12. BÖLÜM SORULARI ............................................................. 208
10. TEMEL ÖLÇÜ ALETLERİ VE ÖLÇME TEKNİĞİ
10.1. AVO METRE VE MULTİMETRE................................................. 212
10.2. MULTİMETRENİN ÖZELLİKLERİ ............................................... 212
10.3. MULTİMETRE İLE ELEKTRİKSEL BÜYÜKLÜKLERİN ÖLÇÜLMESİ ............ 216
10.4. WATTMETRE ................................................................... 218
10.5. OSİLOSKOP ..................................................................... 220
10.6. OSİLOSKOP İLE GERİLİM (GENLİK) ÖLÇME .................................. 222
10.7. OSİLOSKOP İLE PERİYOT VE FREKANS ÖLÇÜMÜ ........................... 224
10.8. BÖLÜM TESTİ .................................................................. 230
10.9. BÖLÜM SORULARI ............................................................. 232
11. MANYETİZMA
11.1. MANYETİK ALAN ............................................................... 238
11.2. ELEKTROMANYETİZMA ........................................................ 240
11.3. ELEKTROMANYETİK ELEMANLAR ............................................. 242
11.4. ELEKTROMANYETİK İNDİKSİYON ............................................. 245
11.5. BÖLÜM TESTİ .................................................................. 250
11.6. BÖLÜM SORULARI ............................................................. 251
12. TRANSFORMATÖRLER VE ELEKTRİK MOTORLARI
12.1. KARŞILIKLI ENDÜKTANS ....................................................... 254
12.2. TEMEL TRANSFORMATÖR ..................................................... 255
12.3. TRANSFORMATÖRÜN YAPISI ................................................. 256
12.4. TRANSFORMATÖRDE DÖNÜŞTÜRME ORANI ................................ 258
12.5. TRANSFORMATÖRÜN GİRİŞİNE YANSIYAN YÜK ............................. 260
12.6. TRANSFORMATÖR ÖZETİ ..................................................... 261
12.7. ELEKTRİK MOTORLARI ........................................................ 262
12.8. MOTOR KONTROL UYGULAMALARI .......................................... 267
12.9. BÖLÜM TESTİ .................................................................. 270
12.10. BÖLÜM SORULARI ............................................................ 272
VIII
13. DİJİTAL ELEKTRONİK
13.1. ANALOG VE DİJİTAL SİSTEMLER ............................................. 274
13.2. SAYI SİSTEMLERİ ............................................................... 275
13.3. LOJİK KAPILAR ................................................................. 281
13.4. BOOLEAN KANUNLARI......................................................... 283
13.5. KARNO TABLOLARI (KARNAUGH MAPS) ..................................... 286
13.6. KARŞILAŞTIRICILAR (COMPARATORS) ....................................... 291
13.7. KOD ÇÖZÜCÜLER (DECODERS) ............................................... 292
13.8. KODLAYICILAR (ENCODERS) .................................................. 293
13.9. BİLGİ SEÇİCİLER (MULTIPLEXERS) ........................................... 294
13.10. BİLGİ DAĞITICILAR (DEMULTIPLEXERS) ................................... 294
13.11. PRATİK LOJİK DEVRE UYGULAMALARI ..................................... 295
13.12. BÖLÜM TESTİ ................................................................. 297
13.13. BÖLÜM SORULARI ............................................................ 299
14. PRATİK ELEKTRONİK DEVRE UYGULAMALARI
14.1. BREADBOARD KULLANIMI ..................................................... 302
14.2. GÜÇ KAYNAĞI UYGULAMALARI .............................................. 304
• +9V SABİT GÜÇ KAYNAĞI ................................................... 304
• 12V SİMETRİK SABİT GÜÇ KAYNAĞI...................................... 304
• +1,25V…+30V AYARLI GÜÇ KAYNAĞI ..................................... 305
14.3. LED UYGULAMALARI .......................................................... 306
• 555 ZAMANLAYICILI 10 KANALLI YÜRÜYEN IŞIK ......................... 306
• 4011 ZAMANLAYICILI 10 KANALLI YÜRÜYEN IŞIK ........................ 306
• 10 KANALLI VU-METRE ..................................................... 307
14.4. YÜKSELTEÇ (AMPLİFİKATÖRLER) UYGULAMALARI ......................... 307
• SES FREKANS ÖN-YÜKSELTECİ (PRE-AMPLİFİKATÖR) ................... 307
• SES FREKANS GÜÇ YÜKSELTECİ ........................................... 308
• EL RADYOSU AMPLİFİKATÖRÜ ............................................. 309
• 15W HI-FI AMPLİFİKATÖR .................................................. 310
• TELEFON AMPLİFİKATÖRÜ ................................................. 311
• 10W OTO RADYO AMPLİFİKATÖRÜ ........................................ 311
• 10W AMPLİFİKATÖR ......................................................... 312
14.5. TRANSİSTÖRLÜ ANAHTAR UYGULAMALARI ................................. 312
• RÖLE SÜRÜCÜ DEVRESİ ..................................................... 312
• KARANLIKTA YANAN LAMBA ............................................... 313
IX
• DOKUNMATİK ANAHTAR DEVRESİ ......................................... 313
• BASİT MOTOR HIZ KONTROL DEVRESİ .................................... 313
14.6. SİREN VE KAPI ZİLİ UYGULAMALARI ......................................... 314
• 8 MELODİLİ ZİL DEVRESİ .................................................... 314
• TON ÜRETECİ ................................................................ 314
• 8 MELODİLİ KAPI ZİLİ DEVRESİ ............................................. 315
• ELEKTRONİK ZİL ............................................................. 315
• POLİS SİRENİ ................................................................. 316
• ÜÇ SESLİ SİREN DEVRESİ.................................................... 316
14.7. GÜÇ KONTROL UYGULAMALARI ............................................. 317
• LDR’Lİ LAMBA DEVRESİ ..................................................... 317
• DIMMER DEVRESİ ............................................................ 318
• ÇİFT LAMBA KARARTMA DEVRESİ .......................................... 318
• FAN KONTROL DEVRESİ .................................................... 319
14.8. ÇEŞİTLİ DEVRE UYGULAMALARI ............................................. 319
• MERDİVEN OTOMATİĞİ ...................................................... 319
• DİNLEME DEVRESİ ........................................................... 320
• BATARYA ŞARJ İZLEYİCİ .................................................... 320
• KAPASİTE TEST EDİCİ ....................................................... 321
• YILDIRIM DEDEKTÖRÜ ...................................................... 321
• ELEKTRONİK ŞİFRELİ KİLİT ................................................. 322
15. ARDUINO İLE ELEKTRONİK DEVRE TASARIMI
15.1. ARDUINO NEDİR? .............................................................. 324
15.2. ARDUINO’NUN GENEL ÖZELLİKLERİ ......................................... 324
15.3. ARDUINO KARTI ÇEŞİTLERİ ................................................... 325
15.4. ARDUINO UNO KARTI ......................................................... 326
15.5. ARDUINO’NUN PROGRAMLANMASI .......................................... 327
15.6. PROJELER İÇİN DONANIM İHTİYAÇLARI ..................................... 331
15.7. ARDUINO İLE PRATİK DEVRE TASARIMLARI ................................. 333
• UYGULAMA-1 : LED’İN YANIP SÖNMESİ ................................... 333
• UYGULAMA-2 : TRAFİK LAMBASI .......................................... 334
• UYGULAMA-3 : 10 KANALLI YÜRÜYEN IŞIK ............................... 336
• UYGULAMA-4 : DC MOTOR HIZ KONTROL DEVRESİ ..................... 337
• UYGULAMA-5 : SERVO MOTOR KONTROL DEVRESİ ...................... 338
• UYGULAMA-6 : YANGIN ALARM DEVRESİ ................................. 340
X
• UYGULAMA-7 : BASİT PARK SENSÖRÜ DEVRESİ .......................... 341
• UYGULAMA-8 : LDR İLE KONTROL DEVRESİ .............................. 344
16. ELEKTRİKTE İŞ GÜVENLİĞİ
16.1. ELEKTRİK ŞOKU ................................................................ 346
16.2. ELEKTRİK AKIMININ FİZYOLOJİK ETKİLERİ.................................. 347
16.3. GERİLİM TANIMLARI ........................................................... 348
16.4. TOPRAKLAMA .................................................................. 350
16.5. KAÇAK AKIM .................................................................... 352
16.6. STATİK ELEKTRİK .............................................................. 355
16.5. ELEKTRİKSEL GÜVENLİK ...................................................... 357
16.6. ELEKTRİKTE GENEL GÜVENLİK ÖNLEMLERİ ................................ 361
16.7. ELEKTRİK KAZALARINDA İLK YARDIM ....................................... 362
16.8. BÖLÜM TESTİ .................................................................. 365
16.9. BÖLÜM SORULARI ............................................................. 367
CEVAP ANAHTARLARI ......................................................369
KAYNAKLAR ..................................................................374