Bir İletkenin Parametreleri
Resim 1: Bir iletkenin eşdeğer devresi
Resim 1: Bir iletkenin eşdeğer devresi
Elektrik iletkenlerinin çeşitli elektrik aygıtlarına elektrik enerjisini beslemede kullanıldığını biliyoruz. İletişim teknolojisinde, iletkenlerin enerji iletimi dışında, örneğin telefondaki mesajların iletilmesi gibi, bir başka görevi daha vardır.
Fakat bir iletkendeki ileti 100 km boyunca alıcıya hiç değişmeden ulaşamaz, aksine işaretin biçimi hat boyunca birçok etkiye maruz kaldığından bozulur.
Hattın girişindeki işaret ile hattın çıkışındaki işaret arasındaki değişikliklere yol açan nedenler şunlardır:
- bozunumlar (distortions),
- zayıflamalar (dampings) veya
- değişik giriş frekanslarında yürütme zamanı farkları (runtime differences).
Her bir iletken farklı özelliklere sahiptir, fakat hepsi aynı etkilere maruz kaldığından, bir iletkenin eşdeğer devresi Resim 1 deki gibi verilebilir. Omik hat direnci R, iletken endüktansı L, yalıtım değeri G ve hat kapasitansı C parametreleri bir iletkeni etkilerler.
Resim 2: Bir yuvarlak çubuk iletkenin direncinin hesaplanması
Resim 2: Bir yuvarlak çubuk iletkenin direncinin hesaplanması
R Omik Hat Direnci
Ne kadar iyi bir iletken olsa da, akım her iletkende hareket eden elektronların atom çekirdeklerine çarpması nedeniyle bir dirençle karşılaşır ve bir miktar frenler. Direnç aşağıdaki formül ile ifade edilebilir:
| R = ρ· | l | [Ω] | R = Hat direnci [Ω] l = İletken uzunluğu [m] A = İletken kesiti [mm²] ρ = İletkenin öz direnci [Ω·mm²/m] |
(1) |
| A |
İletkenlere ait karakteristikler veri sayfalarında (data sheets) belirli bir uzunluk, örneğin 1 km, için verilir. Aşağıdaki formülde 1 km için iletken direnci:
| R' = | R | Ω | (2) | |
| l | km |
L endüktansı
İçinden akım akan her iletkenin etrafında bir manyetik alan meydana gelir. Manyetik alan uygulanan dalgalı gerilime göre değişir. Bu, iletkende, kendisini yaratan etkiye zıt bir gerilim indükler. Bu indüklenen gerilim, dolayısıyla akımı zayıflatır. L endüktansının büyüklüğü aşağıdaki parametrelere bağlıdır:
- İletkenin uzunluğu,
- iletken kesiti ve
- gidiş-ve geliş iletkenleri arasındaki açıklık.
İletkenlere ait veri sayfalarında karakteristikler belirli bir uzunluk, örneğin 1 km, için verilir. 1 km için iletken endüktansı aşağıdaki formül ile hesaplanır:
| L' = | L | mH | (3) | |
| l | km |
G yalıtım değeri
Uygulamada hiç bir elektrik akımı geçirmeyen bir ideal yalıtkan yoktur. Hatta, üzeri yalıtkan malzeme ile kaplı, biri gidiş, diğeri geliş olmak üzere iki telli iletken hattının kılıflarında bile bir kaçak akım akar. İletkenlik G ile gösterilir ve bu bazen çapraz direnç (cross resistance) ya da kaçak (leakage) olarakta adlandırılır. İletkenlik omik direnç değerinin tersidir. İletkenlik ölçü birimi S [Siemens] dir.
| G = | 1 | [S] | (4) |
| R |
İletkenlere ait veri sayfalarında karakteristikler belirli bir uzunluk, örneğin 1 km, için verilir. Aşağıdaki formülde 1 km için iletken iletkenliği:
| G' = | G | S | (5) | |
| l | km |
C hat kapasitansı
Her yük, üzerinde bir gerilim düşümü meydana getiren bir dirence sahiptir. Eğer bu gerilim yüke, iki telli bir hattan ulaşıyorsa bu gidiş – dönüş hatları arasında da bir gerilim gradyanı (potential gradient) ortaya çıkar. Her yük üzerinde bir gerilim düşümünün meydana geldiği bir dirence sahiptir. Eğer bu gerilim iki telli bir hattan yüke ulaşıyorsa bu iki hat arasında da aynı gerilim bulunur.
Resim 3: İletken kapasitansının oluşumu
Resim 3: İletken kapasitansının oluşumu
Bu nedenle gidiş ve geliş hatları bir kondansatörün plakaları gibi çalışırlar. Elektrik alanı vasıtasıyla oluşan bağlaşmaya (coupling) C kapasitansı denilir.
İletkenlere ait veri sayfalarında karakteristikler belirli bir uzunluk, örneğin 1 km, için verilir. Aşağıdaki formülde 1 km için iletken kapasitansı:
| C' = | C | nF | (6) | |
| l | km |
Empedans (Z)
Kablo empedansı terimi, yüksek frekanslı uygulamalarda da kullanılır. Bu Alternatif Akım Direnci Z dir ve zamana bağlı karmaşık alternatif gerilimi u(t) ve zamana bağlı karmaşık alternatif akımın i(t) değişkenlerinin bölümüdür. Empedans, bir gerçek bileşenden (omik direnç R) ve sanal bir bileşenden (reaktans X) oluşur. Bir kablonun empedansının boyutu uzunluktan bağımsızdır. Bu terim daha sonra eşeksenel kabloyla bağlantılı olarak daha ayrıntılı olarak ele alınacaktır.