ELEKTRİK DEVRELERİ-2 LABORATUVARI III. DENEY FÖYÜ

ELEKTRİK DEVRELERİ-2
LABORATUVARI
III. DENEY FÖYÜ
ALTERNATİF AKIM ALTINDA RC DEVRE ANALİZİ
Amaç: Alternatif akım altında seri RC devresinin analizi ve deneysel olarak incelenmesi
Gerekli Ekipmanlar: AA Güç Kaynağı, Ampermetre, Voltmetre, Osiloskop, 1kΩ Direnç,
4.7µF Kondansatör, Dizilim Kartı, Muhtelif Sayıda Bağlantı Kablosu.
Teorik Bilgi: AA kaynak gerilimi ile beslenen seri bağlı direnç ve kapasitör (RC) devresi
Şekil 1’de gösterilmektedir. Devre kapasitif özellik gösterdiğinden devre akımı kaynak
geriliminden φ açısı kadar ileri fazlı olmaktadır (Şekil 2).
R
I
VR
~
V
VC
C
AA
kaynak
Şekil 1. Seri RC devresi
v(t)
i(t)
t
φ
Şekil 2. Seri RC devresinde kaynak gerilimi ve devre akımı dalga şekilleri
Seri RC devresinde:
Kapasitif reaktans: X C =
1
1
=
ωC 2πfC
(Ω)
(1)
Şekil 3’de seri RC devresinde empedansın fazör gösterimi ve empedans üçgeni
gösterilmektedir.
Im
R
R
Re


XC
Z
XC
Z
(a)
(b)
Şekil 3. Seri RC devresinde; (a) empedansın fazör gösterimi, (b) empedans üçgeni
Devre empedansının fazör gösterimi: Z  R - jX C  Z∠-  (Ω)
Devre empedansının genliği: Z  Z 
R2  X C
(2)
(Ω)
2
(3)
Seri devrede akımın referans alınması ile RC devresi eleman gerilimlerinin fazör
gösterimi ve gerilim üçgeni elde edilir (Şekil 4).
Im
I VR
VR
Re


VC
V
VC
V
(a)
(b)
Şekil 4. Seri RC devresinde; (a) kaynak gerilimi fazör gösterimi, (b) gerilim üçgeni
Eleman gerilimlerinin etkin değerleri: VR =IR
V=IZ (V)
VC =IX C
Kaynak gerilimi fazör gösterimi: V  VR - jVC (V)
Kaynak geriliminin etkin değeri: V  V  VR  VC
2
Devre akımının etkin değeri: I =
V
Z
(5)
2
(V)
(A)
R VR

(kapasitif)
Z V
R
V
Akım ile gerilim arasındaki faz farkı   cos -1 ( )  cos -1 ( R ) (derece)
Z
V
Devrenin güç katsayısı: cos  
(4)
(6)
(7)
(8)
(9)
Uygulama:







Şekil 5’deki seri RC devrede R = 1kΩ direnç ve C = 4.7μF kondansatör kullanılır.
R direncinin değeri ölçülür ve Çizelge 1’e kaydedilir.
XC kapasitif reaktansı hesaplanır ve Çizelge 1’e kaydedilir.
Z devre empedansı hesaplanır ve Çizelge 1’e kaydedilir.
Şekil 5-a’daki devre kurulur ve 5V AA gerilim uygulanır.
Kaynak gerilimi (V) voltmetre ile ölçülür ve Çizelge 1’e kaydedilir.
Voltmetre ile R direncinin gerilim değeri (VR), C kapasitörü üzerindeki gerilim
değeri (VC) ölçülür ve Çizelge 1’e kaydedilir.
Ölçülen VR ve VC değerleri kullanılarak Eşitlik 6 ile kaynak gerilimi (V) değeri
hesaplanır ve Çizelge 1’e kaydedilir.
Hesaplanan ve ölçülen kaynak gerilimi (V) değerleri karşılaştırılır.
Eşitlik 7 kullanılarak devre akımı (I) hesaplanır ve Çizelge 1’e kaydedilir.
Ampermetre ile Şekil 5-a’daki devrenin akımı (I) ölçülür ve Çizelge 1’e kaydedilir.
Hesaplanan ve ölçülen devre akımı değerleri karşılaştırılır.
Devrenin güç katsayısı (cosφ) ve akım ile gerilim arasındaki faz farkı (φ)
hesaplanır ve Çizelge 1’e kaydedilir.
Seri RC devresinde kaynak gerilimi ile devre akımı dalga şekillerini ve
aralarındaki faz farkını osiloskop ekranında göstermek için Şekil 5-b’deki gibi
osiloskobun CH1 girişi devrenin a düğümüne GND ucu ise devrenin c düğümüne
ve CH2 girişi devrenin b düğümüne GND ucu ise devrenin c düğümüne bağlanır.
Osiloskop ekranında dalga şekillerini uygun biçimde görmek için CH1 ve CH2
kanalı VOLT/DIV ve TIME/DIV kademe ayarları yapılır.
Devre akımının i(t) kaynak geriliminden v(t) φ açısı kadar ileri fazlı olduğu









gözlenir.
Osiloskop ekranındaki görüntü Şekil 6 üzerine çizilir.
Kaynak gerilimi v(t) ve devre akımı i(t) arasındaki faz farkı (φ) ölçülür ve Çizelge
1’e kaydedilir.
Osiloskop üzerinden CH1 ve CH2 kanalı VOLT/DIV kademe değerleri, TIME/DIV
kademe değeri ve probların prob çarpanı değerleri Çizelge 2’ye kaydedilir.



C
CH1
A
V
AA
kaynak
(a)
~
C
b
a
V
R
V
V
CH2
R
~
AA
kaynak
c
GND
(b)
Şekil 5. Deneysel ölçümler için gerekli devre diyagramı
Çizelge 1. Teorik hesaplama ve ölçüm verileri
Ölçüm Verileri
R (Ω)
V (V)
VR (V)
VC (V)
I (mA)
φ (°)
(osiloskop)
Hesaplanan Değerler
XC (Ω)
V (V)
Z (Ω)
Cosφ
I (mA)
φ (°)
Şekil 6. Osiloskop ekranı
Çizelge 2. Osiloskop kademe değerleri
VOLT/DIV
CH1
CH2
Prob Çarpanı
CH1
TIME/DIV
CH2
Raporlama:
Her bir öğrenci deneyle ilgili teorik bilginin, deneysel sonuçların veri ve grafik olarak
verildiği ve yorumlandığı kapak sayfası dâhil en az iki sayfa veya en fazla üç sayfadan
oluşan bir raporu ders sorumlusuna bir sonraki laboratuvar dersinde teslim eder.

Download Report