1.5 DĠRENÇLERĠN ÖLÇÜLMESĠ Dirençler “Ohmmetre” ile ölçülür. Ohmmetrelerin ölçtüğü direnç omik dirençtir. Ohmmetreler kendi bünyelerinde bir DC (doğru akım) kaynağı bulunan aletlerdir. Direnç ölçümü yapılırken ölçülen direnç üzerinden küçük bir elektrik akımı geçer, ohmmetre dirençten geçen bu akımı değerlendirir ve ölçüm yapar. Ohmmetrenin direnç üzerinden geçirdiği akımın yönü ölçüme etkili değildir. Ohmmetreler iki tipte üretilmektedir. Bunlar ibreli (analog) tip ve ekranında günlük kullandığımız rakamlarla değer okunan (sayısal ya da dijital) tip ohmmetrelerdir. İbreli tip ohmmetreler ile hassas değer okunması zordur. Bunun nedeni kadranlarının lineer olmaması, her ölçüm öncesi uygun kademe seçimi ve kalibre (doğruluk ayarı) istemeleri, ibre yardımıyla değer okunurken oluşan göz yanılmalarıdır. Bu nedenle üretimleri de çok azalmıştır. Elektrik ve elektronikçilerin en çok kullandığı ölçü aleti elektrik akımı (amper), elektrik gerilimi (volt) ve direnç (ohm) ölçümü yapan sayısal ölçü aletleridir. Bu aletlere okuduğu birimlerin ilk harflerinden türetilmiş bir kelime olan “AVOMETRE” de denir. Sayısal avometreler hassas değer okurlar ve kullanımları çok basittir. Şekil 1.13‟de tipik bir avometre görülmektedir. ġekil 1.13 Ölçülecek elemanın uçları ya da elektriki büyüklük noktaları ile avometre arasındaki bağı sağlayan iki ucunda özel fişleri olan kablolara “prob” denir. Probun el ile tuttuğumuz bölümü iyi yalıtkan malzemelerden, ölçüm yaptığımız iletken uçları oksitlenmeyen iyi iletkenlerden yapılmıştır. Probun ölçüm için kullandığımız iletken bölümüne “canlı uç” denir. Problar kullanımda birbiriyle karışmasın diye siyah ve kırmızı renkte yapılırlar. Siyah proba (-) eksi prob, kırmızı (+) artı prob da denir. Şekil 1.14‟de avometreyle direnç ölçümü görülmektedir. 1 ġekil 1.14 Siyah prob tüm ölçümlerde “com” (ortak) sokete, kırmızı prob ölçüm yapılacak birim ile ilgili sokete takılacaktır. Direnç ölçümünde kırmızı prob ohm soketine takılır. Ölçüm anahtarı da “ohm” konumuna alınır. Ölçülen direnç bir devrede bağlı ise mutlaka devreden çıkarılmalıdır, aksi takdirde devrenin kaynağı ohmmetreye zarar verir. Devrede kaynak bağlı değil ise yine ölçülecek direnç devreden söküldükten sonra ölçüm yapılmalıdır. Bunu nedeni çevre elemanlarının yanlış ölçüme neden olmasıdır. Direnç ölçülürken dikkat edilecek ikinci nokta, özellikle ölçülen direnç büyük değerli ise ohmmetrenin iki probun canlı uçlarına aynı anda dokunmamaktır. Aksi halde vücudumuzun direncide ölçüme girerek yanlış okumaya neden olur. DENEY: 1.1 DĠRENÇ RENK KODLARI DENEYĠN YAPILIġI: Y-0016/001 modülünü yerine takınız. Dijital bir avometre alınız ve direnç ölçer konumuna getiriniz. 1- R1 direnci 4 band olup okunuşu modülde görülmektedir. Buna göre R3-R4-R5-R6 dirençlerini okuyunuz ve Şekil 1.15‟e kaydediniz. ġekil 1.15 2- Okuduğunuz her direnci bu kez ohmmetre ile ölçünüz. Ohmmetre de okuduğunuz değeri Şekil 1.15‟e kaydediniz. Bu değer her direnç için tolerans değerleri içinde mi hesaplayınız. 2 Not: Bu değer Şekil 1.15’e yazılmamıştır. 1.Bölüm bilgilerinden yararlanarak hesaplayıp karşılaştırınız. 3- R2 direnci 5 bantlı olup okunuşu modülde görülmektedir. Buna göre R7-R8-R9-R10 dirençlerini okuyunuz ve Şekil 1.16‟ya kaydediniz. ġekil 1.16 4- Okuduğunuz her direnci bu kez yine ohmmetre ile ölçünüz. Ohmmetre de okuduğunuz değeri Şekil 1.16‟ya kaydediniz. Bu değer her direnç için tolerans değerleri içinde mi hesaplayınız. Not: Bu değerde Şekil 1.16’ya yazılmamıştır. 1.Bölüm bilgilerinden yararlanarak hesaplayıp karşılaştırınız. BÖLÜM: 3 OHM KANUNU 3.1 GĠRĠġ Ohm kanunu elektrik devrelerinde gerilim, akım ve direnç arasındaki matematiksel ilişkiyi inceleyen kanundur. ġekil 3.1 Şekil 3.1‟de “S” anahtarı kapatılır. Ayarlı üretecin gerilimi artırılırsa devre akımının da arttığı görülür. Devre gerilimi azaltılırsa devre akımı da azalır. Bu durum devre akımının devre gerilimiyle doğru orantılı değiştiğini gösterir. Herhangi bir devre gerilimi değeri o andaki akım değerine bölünürse, zaman aynı değer elde edilir. Devrenin değişmeyen bu sabit değeri devre direnci (R)‟dir. Elektrik devresinde matematiksel olarak direnç: E I Formülde; R R= Devre direnci (ohm) E= Devre gerilimi (volt) 3 I= Devre akımı (amper)‟dir. Formülden akım ve gerilim eşitliklerini yazarsak I E ve E R I .R olur. Ohm kanununun gerilim, akım ve direnç arasındaki matematiksel ilişkisi “Ohm Üçgeni” ile daha kolay hatırlanır. ġekil 3.2 DENEY: 2.1 OHM KANUNU’NUN ĠNCELENMESĠ DENEYĠN YAPILIġI: Y-0016/002 modülünü yerine takınız. Devre bağlantılarını Şekil 3.3‟deki gibi yapınız. ġekil 3.3 Ayarlı güç kaynağının gerilim potansiyometrelerini minimuma potansiyometresini maksimuma (sağa) çeviriniz. Devreye gücü uygulayınız. (sola), akım 4 1- Ayarlı güç kaynağını sırasıyla Şekil 3.4„de görülen tablodaki değerlere ayarlayınız ve her basamaktaki akım değerlerini yazınız. Sıra no 1 2 3 4 5 6 E (volt) 1V 2V 3V 4V 5V 6V I (mA) V/A ġekil 3.4 2- Her basamaktaki V/A oranını hesaplayınız ve yine Şekil 3.4„deki tabloya yazınız. Her basamakta aynı çıkan (…….) bu değer nedir. ……………………………………… ………………………………………. 3- Devre gücünü kesiniz ve J1 kısa devresini açınız. Bu kez J2‟yi kısa devre yapınız. Devreye gücü uygulayınız. R2 direncinin değerini matematiksel olarak hesaplayınız. Devreye 6,0Volt gerilim uygulanırsa ampermetrede ………….mA akım okunur. Buna göre; ……….mA=……………A R2 E I ...... ....... R2=…………..R’dir. (NOT=Bu deneyi 6,0Volt’dan daha küçük değişik gerilim değerlerinde yapabilirsiniz.) 5 DENEY: 2.2 KIRCHOFF GERĠLĠM KANUNU’NUN ĠNCELENMESĠ DENEYĠN YAPILIġI: Y-0016/002 modülünü yerine takınız. Devre bağlantılarını şekil 4.2‟deki gibi yapınız. ġekil 4.2 Ayarlı güç kaynağının gerilim potansiyometrelerini minimuma (sola), akım potansiyometresini maksimuma (sağa) çeviriniz. Devreye gücü uygulayınız. 1- Ayarlı güç kaynağını sırasıyla Şekil 4.3’deki tabloda görülen değerlere ayarlayınız. Her basamaktaki gerilim değerlerini yazınız. Sıra no E (volt) 1 3V 2 6V 3 9V E1 (volt) E2 (volt) E3 (volt) Şekil 4.3 2- Her basamakta kirşof gerilim kanunu eşitliği sağlanıyor mu? Hesaplayınız. a- E=3V için; E=E1+E2+E3= …………………………………… b- E=6V için; E=E1+E2+E3 = …………………………………… 6 c- E=9V için; E=E1+E2+E3 = …………………………………… Her basamakta devre gerilimi dirençler üzerinde düşen gerilimler ……………. eşittir. 3- Devre toplam direncini hesaplayınız. R=R1+R2+R3 R=…………………. 4- Ayarlı güç kaynağını devreden ayırınız. Bir ohmmetre ile devre toplam direncini (kaynağın bağlı olduğu soketler arası) ölçünüz. Üçüncü maddede hesapladığınız sonuçla kıyaslayınız. R=…………… okunmuştur. Hesaplarımız ……………………. NOT=Sonuç yaklaşık olabilir. Buna neden dirençlerin toleranslarıdır. DENEY: 2.3 KĠRġOF AKIM KANUNU’NUN ĠNCELENMESĠ DENEYĠN YAPILIġI: Y-0016/002 modülünü yerine takınız. Devre bağlantılarını Şekil 4.5’deki gibi yapınız. Şekil 4.5 7 Ayarlı güç kaynağının gerilim potansiyometrelerini minimuma (sola), akım potansiyometresini maksimuma (sağa) çeviriniz. Devreye gücü uygulayınız. 1- Ayarlı güç kaynağını sırasıyla Şekil 4.6’daki tabloda görülen değerlere ayarlayınız. Her basamaktaki akım değerlerini yazınız. Sıra no E(Volt) 1 2V 2 4V 3 6V 4 8V I1(mA) I2(mA) I(mA) Şekil 4.6 2- Düğüm noktasına gelen akım (I), giden akımlar (I1-I2) toplamına eşit midir? Her basamak için hesaplayınız. a- E=2V için; I=I1+I2 = ………………………….. b- E=4V için; I=I1+I2= …………………………… c- E=6V için; I=I1+I2= ………………………………. Her basamakta görüldüğü gibi gelen akım, giden akımlar toplamına eşittir. d- E=8V için; I=I1+I2= ………………………………. 3- Devre toplam direncini (R) hesaplayınız. Devrede iki direnç ……………… bağlıdır. 4- Her basamak için devre akımını Ohm kanundan hesaplayınız. Kirchoff akım kanunundan elde edilen sonuçla karşılaştırınız. 8 aI E R 2 66,66 ......mA E R 4 66,66 .......mA E R 6 66,66 ........mA bI cI dE 8 ........mA R 66,66 Devre akımı her iki yoldan ………….dır. Bu durum işlemlerin doğru olduğunu gösterir. I DENEY: 3.1 SERĠ BAĞLI DĠRENÇLERĠN ĠNCELENMESĠ DENEYĠN YAPILIġI: Y-0016/003 modülünü yerine takınız. Devre bağlantılarını şekil 4.9‟daki gibi yapınız. ġekil 4.9 1- Ohmmetrenin gösterdiği direnç değerini yazınız. Ohmmetrede R=……………… okunmaktadır. NOT: Bu değere yaklaşık bir değer okunabilir. 2- R1=1K, R5=2K ve R3=10K olduğuna göre devrenin toplam direncini (R) hesaplayınız? R=. 3- Ohmmetrede okuduğunuz değer ile hesapladığınız direnç değerini kıyaslayınız. Aradaki fark nereden gelmektedir. 9 Aradaki fark …………………………………………………………….. gelmektedir. NOT: Modüldeki altı direnç ile değiĢik seri bağlantılar yaparak yeni deneyler yapınız. DENEY: 3.2 PARALEL BAĞLI DĠRENÇLERĠN ĠNCELENMESĠ DENEYĠN YAPILIġI: Y-0016/003 modülünü yerine takınız. Devre bağlantılarını şekil 4.12‟deki gibi yapınız. ġekil 4.12 1- Ohmmetrenin gösterdiği direnç değerini yazınız. Ohmmetre de R=……………….. okunmaktadır. NOT: Bu değere yaklaşık bir değer okuyabilirsiniz. 2- R2=2K, R5=2K olduğuna göre devrenin toplam direncini (R) hesaplayınız? 3- Ohmmetre de okuduğunuz değer ile hesapladığınız direnç değerini kıyaslayınız. Aradaki fark nereden gelebilir? Aradaki fark ………………………………………………….. gelmektedir. NOT: Modüldeki altı direnç ile değiĢik paralel bağlantılar yaparak yeni deneyler yapınız. DENEY: 3.3 KARIġIK BAĞLI DĠRENÇLERĠN ĠNCELENMESĠ 10 DENEYĠN YAPILIġI: Y-0016/003 modülünü yerine takınız. Devre bağlantılarını şekil 4.16‟daki gibi yapınız. ġekil 4.16 1- Ohmmetrenin gösterdiği direnç değerini yazınız. Ohmmetrede R=………….. okunmaktadır. NOT: Bu değere yaklaşık bir değer okunabilir. 2- R1=1K, R4=1K ve R2=2K olduğuna göre devrenin toplam direncini hesaplayınız? 3- Ohmmetre okuduğunuz direnç değeri ile hesapladığınız direnç değerini kıyaslayınız. Aradaki fark nereden gelmektedir? Aradaki fark ………………………………………………. NOT: Modüldeki altı direnç ile değiĢik karıĢık bağlantılar yaparak yeni deneyler yapınız. DENEY: 5.1 11 DİYOTUN İNCELENMESİ DENEYĠN YAPILIġI: Y-0016/005 modülünü yerine takınız. Devre bağlantılarını şekil 8.17‟deki gibi yapınız. ġekil 8.17 ġekil 8.18 Devreye gücü uygulayınız. 1- Lamba yandı mı? Neden? Lamba ………………….. Çünkü diyot ……………………………………………... 2- Devre gücünü kesiniz. Devre bağlantılarını Şekil 8.18‟deki gibi yapınız. Devreye tekrar gücü uygulayınız. Sonuç ne oldu? Nedenini açıklayınız. Lamba ………………………………... Nedeni diyotun ………….. polarmalandırılmasıdır. 3- Madde1 ve madde 2‟ deki sonuçlara göre diyotun iletime ve yalıtıma (kesime) gitmesi için Anot-Katot gerilimleri nasıl olmalıdır? Diyotun iletime geçebilmesi için anodun katottan daha ……………… olması gerekir. Aksi halde diyot ……………………… DENEY: 5.2 DĠYOT KARAKTERĠSTĠĞĠNĠN ÇIKARILMASI 12 DENEYĠN YAPILIġI; Y-0016/005 modülünü yerine takınız. Devre bağlantılarını şekil 8.19‟daki gibi yapınız. ġekil 8.19 Ayarlı güç kaynağının gerilim potansiyometrelerini minimuma (sola), akım potansiyometresini maksimuma (sağa) çeviriniz. Devreye gücü uygulayınız. Bu durumda diyot doğru polarmalandırılmıştır. 1- Ayarlı güç kaynağı gerilimini ayarlayarak şekil 8.20‟deki tabloda görülen akım değerini sırayla elde ediniz. Diyot uçlarındaki voltmetrede her akım değerine karşılık gelen gerilimi tabloya kaydediniz. Sıra No ID (mA) ED (Volt) RD=ED/ID 1 0 2 0,02 3 0,05 4 0,1 5 0,2 6 0,5 7 0,8 8 1,0 9 2,0 10 5,0 11 10,0 12 12,0 ġekil 8.20 2- Her basamaktaki diyot direncini RD ED formülünden hesaplayınız ve yine ID tabloya kaydediniz. 3-Elde edilen ID ve ED değerlerini Şekil 8.21‟deki grafik üzerine işaretleyip diyotun doğru polarma karakteristik eğrisini çiziniz. 13 ġekil 8.21 4- Devre gücünü kesiniz. Devre bağlantısını Şekil 8.21‟deki gibi yapınız. Devreye gücü uygulayınız. Bu durumda diyot ters polarmalandırılmıştır. ġekil 8.22 Bu kez şekil 8.23‟deki tabloda görülen gerilim değerini ayarlı güç kaynağını ayarlayarak sırasıyla elde ediniz. Her basamakta elde edilen ID değerini tabloya kaydediniz. SIRA NO 1 2 3 4 ED (VOLT) 0 4,0 8,0 12,0 ġekil 8.23 ID (mikroA) 14 5- Diyot ters polarmada iken ( A)seviyesinde geçen akım ne akımıdır. Diyot üzerinden ters polarmada geçen akım azınlık taşıyıcılarının oluşturduğu ………………… akımıdır. 6- Şekil 8.23‟deki tabloda elde edilen değerleri Şekil 8.24‟deki grafik üzerine işaretleyip diyotun ters polarma karakteristik eğrisini çiziniz. ġekil 8.24 7- Şekil 8.24‟deki grafik için ne söylenebilir. Diyotun doğru yönde iletime geçmesi için uçlarında en az …………. olması gerekir. Diyotlar ters polarmada ……………. direnç göstermektedir. DENEY: 5.3 DENEYĠN YAPILIġI: 1- Devre bağlantılarını yapmadan LDR‟nin aydınlıktaki direncini ölçünüz. Aydınlıktaki direnç ………………….. 15 2- LDR‟nin üzerini elinizle kapatınız. Bu andaki direnç karanlık direncidir. LDR nin karanlıktaki direncini ölçünüz. Karanlıktaki direnç …………………….. ġekil 3.3 3- Devre bağlantılarını şekil 3.3‟deki gibi yapınız ve devreye gücü uygulayınız. 4- Aydınlıkta devreden geçen akım ne kadardır? Aydınlıktaki devre akımı ………………….. 5- Karanlıkta devreden geçen akım ne kadardır? Karanlıktaki devre akımı ……………………… 6- LDR kullanılan bir devre ışıkla nasıl değişiyor? Devre akım LDR’nin üzerine düşen ışıkla ………………….. değişiyor. DENEY: 5.5 DENEY YAPILIġI: 16 ġekil 5.3 Deneyde kullandığımız. Fotopil 3 hücreden 3x0,55V=1,65Volt ve akımı 100mA olan fotopildir. oluĢmuĢ, ürettiği gerilim 1- Devre bağlantılarını Şekil 5.3‟deki gibi yapınız. Devreye gücü uygulayınız. 2- Oda aydınlığında foto-pil uçlarındaki gerilim değerini okuyunuz. Vm=……………………. 3- Foto-pil‟in üzerine ışık kaynağını yaklaştırınız. Voltmetredeki gerilim değerini okuyunuz. Vm=…………………… 4- Foto-pil‟e gelen ışığı engelleyiniz (Elinizle üzerini kapatınız). Voltmetrede değişim oldu mu, neden? Voltmetre Vm=……………… oldu. Nedeni ……… ……… ……… ………… ……………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………….. 17 DENEY: 6.3 NTC’NĠN ĠNCELENMESĠ (NEGATĠF SICAKLIK KATSAYILI DĠRENÇ) HAZIRLIK BĠLGĠLERĠ: Bazı metal oksitleri ve toz metal kristaller ısıtılırsa elektriki dirençleri azalır. Böyle maddelerin bu özelliğinden yararlanılmış NTC (negatif sıcaklık katsayılı dirençler) yapılmıştır. ġekil 3.1 Şekil 3.1‟de NTC‟nin sembolü görülmektedir. NTC‟nin de oda sıcaklığındaki (18 C20 C) direncine soğuk direnç denir. NTC üzerinde akım geçirildiğinde karbon direnç gibi davranır. Üzerinden geçen bağlı olarak çok az ısınır ve direnci çok azalır. Şekil 3.2‟de NTC‟nin sıcaklık-direnç değişimi görülmektedir. Sıcaklık ile NTC‟nin direnç değişimi her noktada ters orantılıdır. NTC‟ler sıcaklık değişimlerinde dirençlerini çok hızlı değiştirir. ġekil 3.2 NTC‟nin direnç değiştirmesi dışardan uygulanan ısıyla büyük değerlere ulaşır. Bu özelliklerinden dolayı NTC‟ler ısı ile direnci azalan ısı sensörü olarak kullanılırlar. NOT: Deneyde elde edilen değerler, bulunduğunuz ortamın sıcaklığına göre değiĢeceğinden yazılmamıĢtır. 18 DENEY: 6.3 DENEYĠN YAPILIġI: ġekil 3.3 1- Devre bağlantılarını yapmadan şekil 3.3‟deki gibi NTC‟nin soğuk direncini ölçünüz. NTC soğuk direnci R ………….’dır. 2- Ohmmetre probları takılı iken yanan bir çakmağı NTC‟ye yaklaştırınız ve çekiniz. Direnç değişimi nasıl oldu? Yazınız. NTC direnci ……………. Çakmak uzaklaşınca direnç yavaş, yavaş ………………... ġekil 3.4 3- Devre bağlantılarını şekil 3.4‟deki gibi yapınız ve devreye gücü uygulayınız. 4- Ampermetredeki akım değerini Ampermetrede değişim oluyor mu, neden? kaydediniz. 1 dakika kadar bekleyiniz. Devreye gücü uyguladığımızda I ………… okundu. Bekleyince akım yavaş, yavaş ………... Bunun nedeni NTC üzerinden geçen akımdan dolayı yavaş, yavaş …………... NTC direnci yavaş, yavaş azaldı ve buna bağlı devre akımı da yavaş, yavaş yükseldi. 5- Yanan bir çakmağı NTC‟ye yaklaştırınız ve çekiniz. Ampermetrede değişim oluyor mu, neden? NTC ısınınca devre akımı aniden ……………. Akımın aniden artma nedeni……………………………………………………………………………………………………… 19 DENEY: 6.5 PTC’NĠN ĠNCELENMESĠ (POZĠTĠF SICAKLIK KATSAYILI DĠRENÇ) HAZIRLIK BĠLGĠLERĠ: Bazı metal oksitleri, metal tuzları ve demir karışımlı yarı iletkenler ısıtılırsa elektriki dirençleri artar. Böyle maddelerin bu özelliğinden yararlanılmış PTC (pozitif sıcaklık katsayılı dirençler) yapılmıştır. ġekil 5.1 Şekil 5.1‟de PTC‟nin sembolü görülmektedir. PTC‟nin de oda sıcaklığındaki (18 C20 C) direncine soğuk direnç denir. PTC üzerinden akım geçirilirse PTC metal dirençler gibi davranır ve ısınarak direnci artar. PTC düşük sıcaklıklardan başlanarak ısıtılırsa ilk anda NTC gibi davranır. Bu anda PTC‟nin direnci azalır. Daha sonraki sıcaklık artışında PTC‟nin direnci 1000C‟a kadar yavaş, yavaş 1000C‟dan sonra hızla artar. Şekil 5.2‟de PTC‟nin sıcaklıkla direncinin değişimi grafik olarak görülmektedir. PTC‟nin sıcaklık değişimine karşı direnç değişimi NTC‟lere göre daha yavaştır. ġekil 5.2 PTC‟nin direnç değiştirmesi dışardan uygulanan ısıyla büyük değerlere ulaşır. Bu özelliklerinden dolayı PTC‟ler ısı ile direnci artan ısı sensörü olarak kullanılırlar. NOT: Deneyde elde edilen değerler, bulunduğunuz ortamın sıcaklığına göre değiĢeceğinden yazılmamıĢtır. DENEY: 6.5 20 DENEYĠN YAPILIġI: ġekil 5.3 1- Devre bağlantılarını yapmadan şekil 5.3‟deki gibi PTC‟nin soğuk direncini ölçünüz. PTC soğuk direnci R ………………..’dir. 2- Ohmmetre probları takılı iken yanan bir çakmağı PTC‟ye yaklaştırınız ve çekiniz. Direnç değişimi nasıl oldu? Yazınız. PTC direnci ……………….. Çakmak uzaklaşınca direnç yavaş, yavaş …………………. ġekil 5.4 3- Devre bağlantılarını şekil 5.4‟deki gibi yapınız ve devreye gücü uygulayınız. 4- Ampermetredeki akım değerini kaydediniz. Devreye gücü uyguladığımızda devre akımı I …………………………… 5- Yanan bir çakmağı PTC‟ye yaklaştırınız ve çekiniz. Ampermetrede değişim oluyor mu, neden? PTC ısınınca devre akımı aniden ……………….. Akımın aniden azalma nedeni, PTC direncinin ………………………………………….. 21 DENEY: 1.8 (ZIT EMK’NĠN YOK EDĠLMESĠ) DENEYĠN YAPILIġI: ġekil 8.1 1- Fonksiyon jeneratörü frekansını 100Hz‟e ayarlayınız. Devre bağlantılarını şekil 8.1‟deki gibi (kesik çizgilerle görülen bağlantı yok) yapınız. Devreye gücü uygulayınız. 2- Fonksiyon jeneratörünü devreye uygulayınız. Osiloskoptaki şekli çiziniz. 3- Devre çalışır iken 1N4007 diyotunun alt ucunun (kesik çizgiyle görülen bağlantı) bağlantısını yapınız. Osiloskoptaki şekli çiziniz. 4- 1N4007 diyotu silisyum diyottur. Buna göre diyot bağlı iken osiloskopta oluşan şekli açıklayınız. Diyot bağlanınca, zıt EMK genliği diyot iletim gerilimine düşmüştür. Silisyum diyotta bu gerilim yaklaşık 0,7V’dir. Zıt EMK minimum değere indirilmiştir. 22 AC DEVRELERĠNDE FAZ FARKININ ÖLÇÜLMESĠ Elektrik ve elektronikte her çeşit dalga şekli osiloskop kullanılarak incelenir. Osiloskoplar devreye voltmetreler gibi paralel bağlanır. Bu nedenle devredeki gerilim değerleri kolay ölçülür. Devrede akım ölçülmek istenirse osiloskoplar ampermetre gibi seri bağlanamadığı için, devreye küçük değerli bir direnç bağlanır ve bu direnç üzerindeki gerilim değerlendirilerek akım ölçümü yapılır. Şekil 11.3‟de AC devrelerinde osiloskop ile gerilim ve akım ölçülmesi görülmektedir. ġekil 11.3 Şekilde osiloskop‟un “CH1” kanalı AC üretecine paralel bağlı olup devre gerilimini ölçmektedir. Bu gerilim “R” direncinin küçük olması nedeniyle, üzerinde düşen gerilim sıfır kabul edilirse almaç uçlarındaki gerilimdir. Osiloskop‟un “CH2” kanalı küçük değerli olan “R” direnci uçlarına bağlıdır. Bu direnç uçlarındaki düşecek küçük gerilim, akım olarak değerlendirilir. 23 DENEY: 01AC-1 ALTERNATİF AKIMDA DİRENCİN İNCELENMESİ GEREKLĠ MALZEMELER: 1- Fonksiyon jeneratörü 2- Osiloskop (iki kanallı) 3- AC ampermetre 4- Y-0016/01AC modülü 5- Yeterli bağlantı kablosu 6DENEYİN YAPILIŞI: Fonksiyon jeneratörünün çıkışını; sinüs, tepeden tepeye gerilimini Epp=10Volt ve frekansını F=1KHz ‟e ayarlayınız. Y-0016/01AC modülünü yerine takınız. J1 noktalarını kısa devre yapınız. Devre bağlantılarını şekil 11.4‟deki gibi yapınız. Devreye gücü uygulayınız. ġekil 11.4 1- Osiloskopta gördüğünüz devrenin vektör diyagramını çiziniz. 2- Devre faz açısı nedir? Niçin? Devre faz açısı …………………. Nedeni devrenin yalnız …………………… devresi olmasıdır. Dirençli AC devrelerinde …………………………………… aynı fazdadır. 24 3- Devre akımını hesaplayınız (R1=0 Kabul ediniz). 4- CH2 noktalarını kısa devre yapınız. Bu durumda R1 direncinin devreye etkisi kalmayacaktır. Ampermetredeki okunan akım değeri ile hesapladığınız akım değeri eşit midir? 5- Devrenin fazör diyagramını çiziniz? ġekil 11.6 6- Devre frekansını 250Hz-750Hz arasında değiştiriniz? Devre faz açısı ve gerilim ve akımın genliklerindeki değişimi yazınız? Sonucu özetleyiniz? Devre faz açısı değişim olmadı. Devre gerilim ve akımında genlik değişimi de olmadı. Bundan da anlaşıldığı gibi frekansın devre çalışmasına etkisi yoktur. 7- Devrede “R” direncinin gücü ne olmalıdır. P = E.I P = …………………………………………………… NOT: Deneyi değiĢik frekans ve değiĢik gerilim değerlerinde tekrarlayınız. 25 BÖLÜM: 13 ALTERNATİF AKIMDA BOBİNİN İNCELENMESİ 13.1 GĠRĠġ ġekil 13.1 Şekil 13.1‟de S anahtarı kapatıldığında ilk anda kaynak gerilimi bobin uçlarında görülür. Bobin endüktansı devre akımına yavaş, yavaş yükselerek normal değerine ulaşır. Böyle bir devrenin vektör diyagramı incelenirse bobin uçlarındaki gerilimin bobin üzerinden geçen akımdan 900 ileride olduğu görülür. ġekil 13.2 Anahtarın kapatıldığı an vektör diyagramda 00‟dir. Bu anda gerilim pozitif yönde maksimum değerde akım ise sıfırdır. 00-900 arasında gerilimin ani değeri azalırken, akımın ani değeri pozitif yönde artmakta 0 90 de gerilim sıfır, akım ise maksimum değerdedir. 900-1800 arasında gerilimin ani değeri negatif yönde maksimum değere doğru gitmekte, akımın ani değeri ise pozitif yöndeki maksimum değerinden sıfıra doğru gitmektedir. 1800‟de gerilim negatif yönde maksimum değerinde akım ise sıfırdır. 1800-2700 arasında gerilimin ani değeri sıfıra doğru giderken, akımın ani değeri negatif yönde maksimum değere doğru gitmektedir. 2700‟de gerilim sıfır, akım ise negatif yönde maksimum değerdedir. 2700-3600 arasında gerilimin ani değeri pozitif yönde maksimum değere doğru giderken, akımın ani değeri negatif yöndeki maksimum değerinden sıfıra doğru gitmektedir. Böyle devrenin fazör diyagramı şekil 13.3‟de görülmektedir. ġekil 13.3 26 DENEY: 01AC-2 ALTERNATİF AKIMDA BOBİNİN İNCELENMESİ GEREKLĠ MALZEMELER: 12345- Fonksiyon jeneratörü Osiloskop (iki kanallı) AC ampermetre Y-0016/01AC modülü Yeterli bağlantı kablosu DENEYİN YAPILIŞI: Fonksiyon jeneratörünün çıkışını; sinüs, tepeden tepeye gerilimini Epp=10Volt ve frekansını F=1KHz ‟e ayarlayınız. Y-0016/01AC modülünü yerine takınız. Devre bağlantılarını şekil 13.7‟deki gibi yapınız. Devreye gücü uygulayınız. ġekil 13.7 1- Bobinin omik direncini (Romik=Ro) ölçünüz. Ro=…………………… 2- J2 noktalarını kısa devre yapınız. Bu durumda AC kaynak uçlarına bobin bağlanmış olur. Devrenin osiloskopta gördüğünüz vektör diyagramını çiziniz. 27 3-Devre faz açısı nedir? Niçin? Devre faz açısı ……….. gerilim ileridedir. Nedeni devrenin yalnız bobinden oluşmasıdır. Bobinli AC devrelerinde gerilim akımdan …………… ileridedir. 4- Bobinin endüktif reaktansını hesaplayınız. XL XL XL 2 fL 5-Devre akımını hesaplayınız. Epp=10V olduğundan Emax=5Volttur. 6-CH2 noktalarını kısa devre yapınız. Bu durumda R1 direncinin devreye etkisi kalmayacaktır. Hesapladığınız akım değeri ile ampermetrede okuduğunuz akım değerini kıyaslayınız. Fark var ise nedenini açıklayınız? Ampermetrede okunan akım değeri ………………... Okunan akım değeri hesaplanandan azda olsa küçüktür. Bunun nedeni bakır kaybı başka sözle bobinin omik direncidir. 7- Devrenin fazör diyagramını çiziniz? 8- Devrede harcanan görünür gücü, aktif gücü ve reaktif gücü hesaplayınız? Görünür güç S=E.I =3,5. 5,46. 10-3=19mVA Aktif güç P=E.I.Cos Ф = 3,5. 5,46. 10-3 0 = 0W Reaktif güç P=E.I.Sin Ф = 3,5. 5,46. 10-3. 1= 19mVAr 28 15.1 GĠRĠġ Alternatif akım devrelerinde kullanılan kondansatörler kutupsuz (bipolar) kondansatörlerdir. Kutuplu kondansatörler AC ‟nin bir alternansında doğru polarmada ikinci alternansta ters polarmada kalacağı için dielektrikleri delinerek bozulur. ġekil 15.1 Şekil 15.1‟de S anahtarı kapatılınca deşarj durumda olan kondansatör kısa devre gibi davranarak kaynak akımının ilk anda en büyük değerde (maksimum) akmasına neden olur. Daha sonra kondansatör şarj olmaya başlar ve bir zaman sonra kaynak gerilimi kondansatör uçlarında görülür. Bu olayın oluşumu alternatif akımın tek bir alternansında gerçekleşir. Böyle bir devrenin vektör diyagramı incelenirse kondansatör uçlarındaki gerilimin devre akımından 900 geride olduğu görülür. ġekil 15.2 Anahtarın kapatıldığı an vektör diyagramda 00‟dir. Bu anda akım pozitif yönde maksimum değerde gerilim ise sıfırdır. 00-900 arasında akımın ani değeri azalırken gerilimin ani değeri artmaktadır. 900 de akım sıfır gerilim maksimum değerdedir. 900-1800 arasında akımın ani değeri negatif yönde maksimum değere giderken gerilimin ani değeri sıfıra doğru gitmektedir. 1800‟de akım negatif yönde maksimum, gerilim sıfırdır. 1800-2700 arasında akımın ani değeri sıfıra doğru giderken gerilimin ani değeri negatif yönde maksimuma doğru gitmektedir. 2700 de akım sıfır gerilim negatif yönde maksimum değerdedir. 2700-3600 arasında akımın ani değeri maksimuma doğru giderken gerilimin ani değeri sıfıra doğru gitmektedir. 3600 de akım maksimum gerilim sıfırdır. Bu an başlangıç durumudur. Çalışma tekrar ederek sürer. 29 DENEY: 01AC-3 ALTERNATİF AKIMDA KONDANSATÖRÜN İNCELENMESİ GEREKLĠ MALZEMELER: 1- Fonksiyon jeneratörü 2- Osiloskop (iki kanallı) 3- AC ampermetre 4- Y-0016/01AC modülü 5- Yeterli bağlantı kablosu DENEYİN YAPILIŞI: Fonksiyon jeneratörünün çıkışını; sinüs, tepeden tepeye gerilimini Epp=10Volt ve frekansını F=1KHz ‟e ayarlayınız. Y-0016/01AC modülünü yerine takınız. J3 noktalarını kısa devre yapınız. Devre bağlantılarını şekil 15.7‟deki gibi yapınız. Devreye gücü uygulayınız. ġekil 15.7 1- Devrenin osiloskopta gördüğünüz vektör diyagramını çiziniz. 2- Devre faz açısı nedir? Niçin? Devre faz açısı ………….. akım ileridedir. Nedeni devrenin yalnız kondansatörden oluşmasıdır. Kondansatörlü AC devrelerinde akım gerilimden ………… ileridedir. 3- Kondansatörün kapasitif reaktansını hesaplayınız. 30 XC 1 2 fc XC XC 4- Devre akımını hesaplayınız? Epp=10V olduğundan Emax=5Volttur. 31 DENEY: 01AC-4 ALTERNATĠF AKIMDA RL DEVRENĠN ĠNCELENMESĠ GEREKLĠ MALZEMELER: 7- Fonksiyon jeneratörü 8- Osiloskop (iki kanallı) 9- AC voltmetre 10- AC ampermetre 11- Y-0016/01AC modülü 12- Yeterli bağlantı kablosu DENEYİN YAPILIŞI: Fonksiyon jeneratörünün çıkışını; sinüs, tepeden tepeye gerilimini Epp=10Volt ve frekansını F=1KHz ‟e ayarlayınız. Y-0016/01AC modülünü yerine takınız. J3 noktalarını kısa devre yapınız. Devre bağlantılarını şekil 16.5‟deki gibi yapınız. Devreye gücü uygulayınız. ġekil 16.5 1- J3 noktalarının kısa devre edilmesinin devreye etkisi nedir? J3 noktaları kısa devre ………………………………………………. 2- Osiloskopdaki vektör diyagrama bakarak devre için ne söylenebilir. Devrede gerilim akımdan ……………. Bu nedenle devre ……………… 3- Bobinin endüktif reaktansını hesaplayınız? XL 2 FL 32 4- CH2 noktalarını kısa devre yapınız. Bu durumda “R1” direncinin devreye etkisi kalmayacaktır. Devrenin toplam direncini hesaplayınız? Devrenin toplam direnci “R” direnci ile bobinin iç direnci toplamıdır. 5- Devre empedansını hesaplayınız? Z2 RT 2 Z2 1100 2 Z Z XL2 628 2 1210000 1266 R 394384 6- Devre akımını hesaplayınız? Epp 10V E max 5V E E max .0,707 I E Z 5.0,707 3,5V ................ 7- Ampermetrede okuduğumuz akım değeri ile hesaplanan akım değerini kıyaslayınız? Ampermetre ……………….. okunmaktadır. İki değer birbirine çok yakındır. 8- Direnç ve bobin üzerindeki düşen gerilimi, hesapladığınız akım değerini (………..) esas olarak hesaplayınız? ER I .R EL I . XL 9- AC voltmetre ile direnç ve bobin uçlarında düşen gerilimleri okuyunuz. Bu gerilimler ile hesapladığınız gerilim değerlerini kıyaslayınız? Voltmetre ile ER=……… ve EL=………….. okunmaktadır. Hesaplanan değerler ile okunan değerler birbirine eşit denecek kadar yakındır. 10- Hesapladığınız gerilim değerlerini esas alarak devre gerilimini hesaplayınız. Devreye uyguladığınız gerilim ile (E=………..) kıyaslayınız? E2 ER2 E2 2,76 2 1,732 E 7,61 2,99 E EL2 3,25V 33