ÖNSÖZ
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş kitabının temel amacı, elektrik-elektronik mühendisliğinin ilk yılında, öğrencilere temel düzeyde bu mühendislik alanına ilişkin ana konularda bir bakış açısı kazandırarak öğrencilere elektrik-elektronik mühendisliği mesleğinde erken dönemde adaptasyon ve motivasyon sağlamaktır. Kitap; üniversitelerin, mühendislik ve teknoloji fakültelerinde; elektrik-elektronik mühendisliği, elektrik mühendisliği, elektronik mühendisliği, elektronik ve haberleşme mühendisliği, kontrol ve otomasyon mühendisliği, biyomedikal mühendisliği, fizik bölümleri ve fizik mühendisliği bölümleri, meslek yüksekokulları ilgili bölümleri ile makine ve mekatronik mühendisliği bölümlerinde okuyan öğrenciler için temel elektrik-elektronik bilgisi kazandırabilecek ana konulardan oluşmaktadır.
Kitapta, Akdeniz Üniversitesi elektrik-elektronik mühendisliği bölümünde kuruluşundan beri okutmakta olduğumuz elektrik-elektronik mühendisliğine giriş dersi kapsamında anlatılan konular ile bu alanda diğer üniversitelerde okutulan benzer amaçlı derslerin içerikleri baz alınmış olup toplam dokuz bölümden oluşmuştur. Mühendis ve elektrik-elektronik mühendisliği meslek tanımı, etik ve meslek etiği ile temel tanım ve kavramlar, doğru akım ve doğru akım devrelerinin temel prensipleri, direnç içeren devreler, kapasite ve bobin tanımları, alternatif akımın oluşumu, alternatif akım ve fazör kavramı, alternatif akım devrelerine ilişkin prensipler, devre teoremlerinin temel tanımları, RLC devreleri, rezonans kavramı ve devre çözümleri, bir fazlı ve üç fazlı sistemlerin temel esasları, temel düzeyde güç tanımları ve güç hesapları, elektronik elemanlar ve yarı iletken yapılar, diyot ve temel diyot uygulamaları, transistorlar ve elektriksel güvenlik şeklinde sıralanmıştır.
İÇİNDEKİLER
BÖLÜM 1
TEMEL TANIMLAR
1. MÜHENDİS TANIMI ................................................................................................................................... 2
2. ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ MESLEK ALANI ................................................................ 3
3.ETİK ve AHLAK TANIMI ............................................................................................................................... 3
3.1.Meslek Etiği ...................................................................................................................................... 4
4.SI BİRİMLERİ ................................................................................................................................................. 5
5.ELEKTRİK YÜKÜ .......................................................................................................................................... 7
6.ELEKTRİK AKIMI ........................................................................................................................................... 7
7.GERİLİM .......................................................................................................................................................... 9
8.DEVRE KAVRAMI ........................................................................................................................................ 11
9.GÜÇ VE ENERJİ ............................................................................................................................................ 13
10.OHM YASASI .............................................................................................................................................. 16
11.DİRENCİN SICAKLIKLA DEĞİŞİMİ ........................................................................................................ 20
12.VERİM .......................................................................................................................................................... 24
13.KISA DEVRE ve AÇIK DEVRE .................................................................................................................. 26
14. KIRCHHOFF’un AKIMLAR ve GERİLİMLER YASASI (KAY)/(KGY) ................................................ 30
15.ÇÖZÜMLÜ ÖRNEKLER ............................................................................................................................. 34
16. PROBLEMLER ............................................................................................................................................ 39
BÖLÜM 2
DOĞRU AKIM DEVRELERİ
1. GİRİŞ ............................................................................................................................................................. 42
2.SERİ BAĞLI DİRENÇLER ............................................................................................................................ 42
3. PARALEL BAĞLI DİRENÇLER ................................................................................................................. 45
4. AKIM BÖLÜCÜ ........................................................................................................................................... 48
5. GERİLİM BÖLÜCÜ ..................................................................................................................................... 54
6. YILDIZ ve ÜÇGEN BAĞLI DİRENÇLERİN DÖNÜŞÜMÜ ...................................................................... 57
7. THÉVENİN TEOREMİ ............................................................................................................................... 65
8. NORTON TEOREMİ .................................................................................................................................... 73
9. KAYNAK DÖNÜŞÜMÜ .............................................................................................................................. 74
10. SÜPERPOZİSYON (TOPLAMSALLIK) TEOREMİ ................................................................................ 79
11. MAKSİMUM GÜÇ TRANSFERİ .............................................................................................................. 83
12. RESİPROSİTE (KARŞITLIK) TEOREMİ ................................................................................................. 91
13. WHEATSTONE KÖPRÜSÜ ....................................................................................................................... 92
14.DÜĞÜM GERİLİMLERİ YÖNTEMİ .......................................................................................................... 94
15.ÇEVRE (GÖZ) AKIMLARI YÖNTEMİ .................................................................................................... 101
16.PROBLEMLER .......................................................................................................................................... 107
BÖLÜM 3
KONDANSATÖR VE BOBİN
1. KONDANSATÖR ....................................................................................................................................... 114
2. PARALEL PLAKA KAPASİTÖR ............................................................................................................... 116
3.KONDANSATÖRDE AKIM, GERİLİM, GÜÇ VE ENERJİ İLİŞKİSİ ....................................................... 118
4.PARALEL BAĞLI KONDANSATÖRLER ................................................................................................. 121
5. SERİ BAĞLI KONDANSATÖRLER ......................................................................................................... 123
6.BOBİNLER (İNDÜKTÖRLER) ................................................................................................................... 126
7.İNDÜKTÖRLERDE AKIM, GERİLİM, GÜÇ ve ENERJİ İLİŞKİSİ .......................................................... 127
8. SERİ BAĞLI İNDÜKTÖRLER .................................................................................................................. 132
9. PARALEL BAĞLI İNDÜKTÖRLER ......................................................................................................... 133
10. PROBLEMLER .......................................................................................................................................... 136
BÖLÜM 4
ALTERNATİF AKIM
1.GİRİŞ ............................................................................................................................................................ 141
2.SİNÜS DALGASINDA FAZ KAVRAMI .................................................................................................. 149
3.ORTALAMA VE EFEKTİF (ETKİN) DEĞER ........................................................................................... 157
4.KOMPLEKS SAYILAR ve FAZÖR İFADELERİ ..................................................................................... 169
5.DEVRE ELEMANLARININ DAVRANIŞI ................................................................................................ 173
5.1.Direnç Elemanı İçin Akım Gerilim İlişkisi .................................................................................. 173
5.2.Endüktansın Akım-Gerilim İlişkisi ............................................................................................... 176
5.3.Kapasitenin Akım Gerilim İlişkisi ................................................................................................ 180
6.EMPEDANS VE ADMİTANS ..................................................................................................................... 185
7.ALTERNATİF AKIM (AC) GÜÇ HESAPLARI ..................................................................................... 189
7.1.Ortalama Güç .............................................................................................................................. 192
7.2.Güç Bileşenlerinin Tanımı ........................................................................................................... 193
8.REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU ....................................................................................................... 202
8.1.Reaktif Güç Kompanzasyonu İçin Batarya Gücünün Hesabı ....................................................... 205
8.2.Reaktif Güç İhtiyacının Belirlenmesi ........................................................................................... 206
9.PROBLEMLER ............................................................................................................................................. 210
BÖLÜM 5
RLC DEVRELERİ
1.GİRİŞ ............................................................................................................................................................ 216
2.SERİ BAĞLI RL DEVRESİ ........................................................................................................................ 215
3.SERİ BAĞLI RC DEVRESİ ........................................................................................................................ 218
4.SERİ BAĞLI RLC DEVRESİ ...................................................................................................................... 222
5.PARALEL BAĞLI RL DEVRESİ ............................................................................................................... 229
6.PARALEL BAĞLI RC DEVRESİ ............................................................................................................... 233
7.PARALEL BAĞLI RLC DEVRESİ ............................................................................................................. 234
8.REZONANS DEVRELERİ ........................................................................................................................... 244
8.1.Seri Rezonans Devresi ................................................................................................................. 244
8.2.Seri Rezonans Devresi Band Genişliği ve Seçicilik ..................................................................... 248
9.PROBLEMLER ............................................................................................................................................. 257
BÖLÜM 6
ALTERNATİF AKIM DEVRE TEOREMLERİ
1.GİRİŞ ............................................................................................................................................................ 263
2. THÉVENİN TEOREMİ ............................................................................................................................. 263
3. NORTON TEOREMİ .................................................................................................................................. 268
4. SÜPERPOZİSYON (TOPLAMSALLIK) TEOREMİ ................................................................................ 271
5. MAKSİMUM GÜÇ TRANSFERİ .............................................................................................................. 275
6. YILDIZ- ÜÇGEN DÖNÜŞÜMÜ ................................................................................................................ 281
7. ÇEVRE AKIMLARI VE DÜĞÜM GERİLİMLERİ YÖNTEMİ ............................................................... 284
8.AC KÖPRÜ DEVRESİ ................................................................................................................................. 292
9.PROBLEMLER ............................................................................................................................................. 295
BÖLÜM 7
ÜÇ FAZLI SİSTEMLER
1.ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİ ............................................................................................................ 303
2.ÜÇ FAZLI SİSTEMLER .............................................................................................................................. 309
3.YILDIZ (Y) VE ÜÇGEN (Δ) BAĞLI KAYNAKLAR ................................................................................ 312
4.ÜÇ FAZLI SİSTEMDE FAZ UYUMU (SIRASI) ........................................................................................ 312
5.YILDIZ (Y) VE ÜÇGEN (Δ) BAĞLI YÜKLER ........................................................................................ 313
6.DENGELİ Y-Y BAĞLI HAT MODELİ .................................................................................................... 316
7.ÜÇ-FAZLI SİSTEMDE GÜÇ İFADELERİ .............................................................................................. 319
8.PROBLEMLER ............................................................................................................................................. 332
BÖLÜM 8
ELEKTRONİK ELEMANLAR
1.GİRİŞ ............................................................................................................................................................ 338
2.KATKILI MALZEMELER .......................................................................................................................... 341
3.P-N BİRLEŞİMİ ........................................................................................................................................... 342
4.DİYOT ........................................................................................................................................................... 343
4.1.İdeal Diyot Modeli ........................................................................................................................ 345
4.2.Pratik Diyot Modeli ...................................................................................................................... 347
4.3.Diyod Tam Eşdeğer Modeli ......................................................................................................... 347
5.DİYOD UYGULAMALARI ......................................................................................................................... 349
5.1.Yarım Dalga Doğrultucu .............................................................................................................. 350
5.2.Tam Dalga Doğrultucu ................................................................................................................. 353
6.TRANSİSTORLAR ...................................................................................................................................... 356
6.1.Transistorun Yapısı ....................................................................................................................... 356
6.2.Transistorun Kuvvetlendirici Olarak Kullanılması ....................................................................... 360
6.3.Transistor Bağlantı Yapıları ......................................................................................................... 361
6.4.Transistor DC Devre Analizi ........................................................................................................ 364
7.PROBLEMLER ............................................................................................................................................. 371
BÖLÜM 9
ELEKTRİKSEL GÜVENLİK
1. ELEKTRİK AKIMININ İNSAN VÜCUDU ÜZERİNE ETKİSİ ............................................................... 376
2. AKIM ŞİDDETİ VE ÇARPILMA .............................................................................................................. 375
3. ALÇAK GERİLİM ELEKTRİK TESİSLERİNDE TEMEL GÜVENLİK ELEMANLARI ...................... 378
4. KAÇAK AKIM KORUMA RÖLESİ ÇALIŞMA PRENSİBİ .................................................................... 389
5. SİGORTALAR ............................................................................................................................................ 385
6. ELEKTRİK KAZALARININ OLUŞ NEDENLERİ ................................................................................... 389
REFERANSLAR .................................................................................................................................................... 393