Paralel Bağlı Devreler, Kirchhoff Akım ve Gerilim Yasaları ...

ELEKTRİK - ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ELEKTRİK DEVRELERİ LABORATUVARI

1. Deney: Seri-Paralel Bağlı Devreler, Kirchhoff Akım ve Gerilim Yasaları, Wheatstone Köprüsü, Süperpozisyon,

Thevenin, Norton Teoremleri ve Maksimum Güç Teoremi

1

DENEY NO:1

Seri-Paralel Bağlı Devreler, Kirchhoff Akım ve Gerilim Yasaları,

Wheatstone Köprüsü, Süperpozisyon, Thevenin, Norton Teoremleri

ve Maksimum Güç Teoremi

1.1 Seri-Paralel Devreler ve Kirchhoff Akım ve Gerilim Yasaları

DENEYİN AMACI

1. Seri, paralel ve seri-paralel ağları tanımak.

2. Kirchhoff yasalarının uygulamaları ile ilgili bilgi edinmek.

GENEL BİLGİLER

Şimdiye kadarki deneylerde, seri ve paralel devreleri tanımak oldukça kolaydı. Fakat paralel devreler gibi

kolları olan ve seri devreler gibi seri yük ya da elemanlara sahip, farklı bir devre tipi daha vardır. Bu

devre, her ikisinin birleşimi olduğu için, seri-paralel ağ olarak adlandırılır.

Ohm yasasıyla çözülemeyecek kadar karmaşık birçok devre vardır. Bu devreler birçok kola ya da birçok

güç kaynağına sahiptir ve Ohm yasasını kullanmak pratik ya da mümkün olmayabilir. Karmaşık devreleri

çözmek için, Alman fizikçi Gustav Kirchhoff’un deneylerine dayalı olarak, yöntemler geliştirilmiştir.

1857 yılında Kirchhoff tarafından geliştirilen ve Kirchhoff yasaları olarak bilinen iki yasa aşağıda gibi

ifade edilebilir:

Kirchhoff’un Gerilim Yasası

Kirchoff’un gerilim yasası, aynı zamanda onun ilk yasası olarak bilinir ve kapalı bir çevredeki gerilim

düşümlerinin toplamı, aynı çevredeki gerilim kaynaklarının toplamına eşittir, şeklinde ifade edilir. Bu

yasa, bir devrede, herhangi bir kapalı çevredeki gerilim düşümleri ile aynı çevredeki gerilim kaynakları

arasındaki ilişkiyi tanımlar. Bu iki niceliğin toplamı her zaman eşittir.

Bu yasa, ΣEs = ΣIR denklemi ile ifade edilebilir. Burada Σ sembolü, toplam anlamına gelmektedir.

Kirchhoff’un Akım Yasası





2

Kirchhoff’un akım yasası, onun ikinci yasası olarak bilinir ve bir devredeki herhangi bir düğüm noktasına

gelen akım, o noktadan çıkan akıma eşittir, şeklinde ifade edilir. Akım bir noktada biriktirilemez ya da

artırılamaz. Böylece, kendinden ayrılan iki yola sahip bir düğüm noktasına 1A’lik bir akım gelirse, 1A’lik

akım bu iki yol arasında bölünür, ancak toplam 1A bu düğümden çıkmak zorundadır. Bu yasa, ΣIgiren –

ΣIçıkan =0 ya da ΣIgiren = ΣIçıkan denklemleri ile ifade edilebilir. Devre problemlerini çözmede,

Kirchhoff’un akım yasası tek başına değil, gerilim yasasıyla birlikte kullanılır.

KULLANILACAK ELEMANLAR

1. KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği

2. KL-24002 Temel Elektrik Deney Modülü

DENEYİN YAPILIŞI

1. KL-24002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve a

bloğunun konumunu belirleyin.

2. Şekil 2-1-1'deki devre ve Şekil 2-1-3'deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın.

KL-22001 Deney Düzeneğindeki Ayarlanabilir Güç Kaynağından, +V ucuna +10 VDC gerilim uygulayın.

Şekil 2-1-1

3. VR1'i 1KΩ'a ayarlayın.

4. Şekil 2-1-1'de gösterilen devrenin türü nedir? (seri veya paralel).

5. R direncini hesaplayın R=R1+VR1=_ Ω. (R1=1KΩ) I akımını hesaplayın I = E / R= mA.

6. Şekil 2-1-1'de gösterildiği gibi, devreye mili ampermetre bağlayın.

I akımını ölçün ve kaydedin I = mA. Ölçülen ve hesaplanan akım değerleri uyumlu mudur?

7. VR1’i, 500Ω’a ayarlayın ve 5. ve 6. adımları tekrarlayın. Sonuçları kaydedin.

8. KL-24002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve b

bloğunun konumunu belirleyin. Şekil 2-1-3’teki devre ve Şekil 2-1-4'teki bağlantı diyagramı yardımıyla

gerekli bağlantıları yapın. KL-22001’deki Ayarlanabilir Güç Kaynağından, +E ucuna +10 VDC gerilim

uygulayın.

9. Şekil 2-1-3'te gösterilen devrenin türü nedir? (seri veya paralel).

10.VR1'i 1KΩ'a ayarlayın ve toplam direnci hesaplayın R = Ω.

11.Voltmetreyi, Şekil 2-1-3'te gösterildiği gibi, A ve B uçlarına bağlayın. E gerilimini ölçün ve kaydedin.

E= V

Ölçülen değer, 3. adımda ölçülen gerilim değerine eşit midir?

12. VR1'i sağa doğru çevirin ve voltmetredeki gerilim değerini gözlemleyin.

VR1 döndürülürken, gerilimde bir değişiklik oluyor mu?

13. VR1'i 0Ω’a ayarlayın. Şekil 2-1-3'te gösterildiği gibi, miliampermetreyi devreye ekleyin.

Toplam I akımını ölçün ve kaydedin. I = mA.

14.Kol akımlarını hesaplayın.





3

I1 = E / R3 = mA, I2 = E / R2 = mA

Kirchhoff akım yasasını kullanarak toplam akımı hesaplayın. I = I1 + I2 = mA

15. Ölçülen ve hesaplanan akım değerleri uyumlu mudur?

Şekil 2-1-3 (KL-24002 blok b) Şekil 2-1-4 Bağlantı diyagramı

SONUÇLAR

Bu deneyde, Kirchhoff yasalarının kullanımı ile ilgili bilgi edinilmiştir. Bu iki yasa, devre teorisi

hakkında önceden bilgisi olan kişilere, oldukça anlaşılır gelecektir. Ohm yasası dc devre teorisinin temeli

olduğu için, kullanılan bir yöntem Ohm yasası ile çelişmemelidir.

1.2 Wheatstone Köprüsü

DENEYİN AMACI

1. Wheatstone köprüsü devresinin karakteristiklerini anlamak.

2. Wheatstone köprüsü devresinin uygulamalarını öğrenmek.

GENEL BİLGİLER

Şekil 2-2-1’de gösterilen Wheatstone köprüsü devresi, cihaz ve transdüser devrelerinde yaygın olarak

kullanılan bir direnç köprü devresidir. Köprü devresinin en önemli karakteristiği dengedir. Eğer köprü

dengede ise, köprü çıkışı sıfır olur. Bu da, galvanometre uçları arasındaki potansiyel farkın sıfır olması ve

köprü devresi dengede çalışırken galvanometre üzerinden akım akmaması anlamına gelir. Denge koşulu

şu şekilde ifade edilebilir:

1 3 2 4R xR R xR

1 2

4 3

R R

R R






4



Şekil 2-2-1 Wheatstone köprüsü devresi

DENEYİN YAPILIŞI

1. KL-24002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve k



Şekil 2-2-2 Bağlantı diyagramı (KL-24002 blok k)

3. KL-22001 Düzeneğindeki Sabit Güç Kaynağından, KL-24002 modülündeki V+ ucuna +5VDC

uygulayın.

4. R16’yı RX konumuna bağlayın ve VR2’yi tamamen sağa ya da sola çevirin.

Böylece köprü devresinin dengesi bozulacaktır.

Köprü dengede değilken, µA metreden akım akıyor mu?

5. VR2’yi, µA metrede gösterilen akım sıfır olacak şekilde ayarlayın. Bu anda, köprü devresi denge

durumunda çalışmaktadır.

Gücü kapatın ve R16 ile µA metreyi devreden kaldırın.

R2 direnç değerini ölçün ve kaydedin. R2= Ω





5

6. R17’yi RX konumuna bağlayın ve µA metreyi yeniden devreye ekleyin. 4. ve 5. adımları tekrarlayın.

R2= Ω

7. R18’i RX konumuna bağlayın ve 4. ve 5. adımları tekrarlayın.R2= Ω

SONUÇLAR

Bu deneyde, köprü devresinin nasıl dengeye getirileceği öğrenilmiştir. VR ayarlanarak, kolayca köprü

dengeye getirilebilir ve RX*R5=R4*VR2 denklemi kullanılarak, bilinmeyen direnç değeri RX

bulunabilir.

1.3 Süperpozisyon, Thevenin ve Norton Teoremleri

DENEYİN AMACI

1. Süperpozisyon teoremini doğrulamak.

2. Thevenin teoremini doğrulamak.

3. Norton teoremini doğrulamak.

GENEL BİLGİLER

Devrede birden fazla güç kaynağı olduğunda, akım her bir kaynaktan etkilenir. Bu problemi daha etkili

bir şekilde çözmek için kullanılan üç teorem aşağıda tanıtılmıştır:

Süperpozisyon Teoremi

Bir ya da daha fazla kaynak içeren doğrusal bir devrede, bir noktadaki akım, her bir kaynağın ayrı ayrı ele

alınıp, diğer kaynakların yerine sadece iç dirençlerinin konulmasıyla hesaplanan akımların toplamıdır.

Thevenin Teoremi

Direnç ve güç kaynaklarından oluşan doğrusal bir devre; devredeki herhangi iki noktadan bakılarak elde

edilen eşdeğer gerilim kaynağı VTH ve eşdeğer direnç RTH’nin seri bağlanmasıyla elde edilen devre ile

temsil edilebilir.

Norton Teoremi

Direnç ve güç kaynaklarından oluşan doğrusal bir devre; devredeki herhangi iki noktadan bakılarak elde

edilen eşdeğer akım kaynağı IN ve eşdeğer direnç RN’nin paralel bağlanmasıyla elde edilen devre ile

temsil edilebilir.








6

DENEYİN YAPILIŞI

1. KL-24002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve c



Şekil 2-3-1 Şekil 2-3-2 Bağlantı diyagramı

(KL-24002 blok c)

3. KL-22001’deki Ayarlanabilir ve Sabit Güç Kaynaklarından, +V ve –V uçlarına sırasıyla +15V ve -

12V uygulayın.

4. Miliampermetreyi R6’ya seri olarak bağlayın. R6 direncinden akan akımı ölçün ve kaydedin.

IR6 = mA

Not: IR6 akımı, +15V güç kaynağı tarafından üretilen I1 akımı ile –12V güç kaynağı tarafından üretilen I2

akımının toplamıdır.

5. Gücü kapatın. -12V’u devreden çıkartın ve –V ile GND uçlarını birbirine bağlayın.

Böylece R5 ve R6 dirençleri paralel bağlanmış olur.

Gücü açın. R6 direncinden akan akımı ölçün ve kaydedin. I1 = mA

6. Gücü kapatın. +15V’u devreden çıkartın ve +V ile GND uçlarını birbirine bağlayın.

Böylece R4 ve R6 dirençleri seri bağlanmış olur. -12V güç kaynağını yeniden devreye bağlayın.

Miliampermetrenin polaritesini ters çevirin ve gücü açın. R6 direncinden akan akımı ölçün ve kaydedin.

I2 = mA

7. IR6 akımını hesaplayın. IR6 = I1 + ( -I2 ) = mA

Ölçülen ve hesaplanan IR6 akım değerleri uyumlu mudur?

8. Miliampermetreyi devreden çıkarın ve R6’nın ucunu açık bırakın.

Voltmetre kullanarak, a ve b noktaları arasındaki gerilimi ölçün ve sonucu ETH olarak kaydedin.

ETH = V

Paralel bağlı R4 ve R5’in eşdeğer direncini hesaplayın ve sonucu RTH olarak kaydedin. RTH = V





7

Böylece, Thevenin eşdeğeri gerilimi ETH ve direnci RTH bulunmuş ve eşdeğer devre, Şekil 2-3-3’te

gösterildiği gibi, elde edilmiş olur.

Aşağıdaki denklemi kullanarak, R6’dan akan akımı hesaplayın.

IR6 = ETH / (RTH + R6) = mA

Bu IR6 değeri, 4. adımdaki IR6 değerine eşit midir?

9. Şekil 2-3-1’deki devreyi yeniden kurun.

Şekil 2-3-3 Thevenin eşdeğer devresi Şekil 2-3-4 Norton eşdeğer devresi

10.R6 direncininin ucunu açık bırakın.

Miliampermetre kullanarak, a noktasından b noktasına akan akımı ölçün ve sonucu IN olarak kaydedin.

IN = mA

RN = RTH = Ω

Böylece, Norton eşdeğeri akımı IN ve direnci RN bulunmuş ve eşdeğer devre, Şekil 2-3-4’te gösterildiği

gibi, elde edilmiş olur.

Aşağıdaki denklemi kullanarak, R6’dan akan akımı hesaplayın.

IR6 = IN × RN /( RN + R6) = mA

Bu IR6 değeri, 4. adımdaki IR6 değerine eşit midir?

SONUÇLAR

Bu deney sonucunda, üç teorem doğrulanmıştır. Bu üç teorem, bir ya da daha fazla kaynak içeren

doğrusal devreleri çözmek için önemli araçlardır. Doğrusal devre, akımı her zaman gerilimiyle orantılı

olan devredir.

Süperpozisyon teoreminde uygulanması gereken 4 adım vardır:

1. Biri hariç tüm güç kaynaklarını kısa devre yapın ve bir akım yönü belirleyin.

2. Devredeki bir kaynakla istediğiniz akımı hesaplayın.

3. Bu işlemi devredeki tüm güç kaynakları için tekrarlayın.

4. Ayrı ayrı bulduğunuz akımları toplayın. Varsayılan yöndeki akımlar pozitif, ters yöndekiler negatiftir.

Toplam akım negatif çıkarsa, varsayılan akım yönü yanlıştır.





8

1.4 DC Devrede Güç

DENEYİN AMACI

1. Elektriksel gücün tanımını ve işlevlerini anlamak.

2. DC devrede harcanan gücün nasıl ölçüleceğini öğrenmek.

GENEL BİLGİLER

Bir elektrik devresindeki güç kaynağının amacı, yüke elektrik enerjisi sağlamaktır. Yük bu enerjiyi,

gerekli bazı işleri yapmak için kullanır. Elektrikte iş, elektrik akımının hareketi ile yapılır. Güç, iş yapma

oranıdır. Güç ölçü birimi Watt (W)'tır. Bir amperlik akım üreten bir voltluk kuvvet, bir wattlık güce

karşılık gelir. Wattmetre, güç ölçmek için kullanılan temel cihazdır.

Bir dc devredeki elektriksel güç aşağıdaki üç formülle ifade edilebilir:

P = E × I, P = I2 × R = E

2 / R

Burada P = güç (watt), E = gerilim (volt), I = akım (amper), R = direnç (ohm)

Bir dirence elektrik enerjisi sağlandığında, bu enerji hemen ısıya dönüştürülür ve direnç ısınır. Uygulanan

elektriksel güç arttıkça, direncin ya da komşu elemanların yanacağı noktaya kadar, sıcaklık da artacaktır.

Kabul edilebilir bir sıcaklık sağlamak için, fazla miktarda güç tüketmesi gereken dirençler fiziksel olarak

büyük yapılırken, az enerji tüketenler ise daha küçük yapılabilir.




3. Multimetre

DENEYİN YAPILIŞI



2. Ohmmetre kullanarak, 1KΩ±%5, 1/2W’lık R1’in direncini ölçün ve kaydedin. R1 = KΩ


KL-22001’deki ayarlanabilir Güç Kaynağından, blok a’daki +V ucuna +15VDC gerilim uygulayın.

4. Miliampermetrede gösterilen akım değerini ölçün ve kaydedin. I= mA

5. P = E × I denklemi ile 3. ve 4. adımlardaki değerleri kullanarak, devrede harcanan gücü hesaplayın ve

kaydedin. P = W

6. P = E2/R denklemi ile 2. ve 3. adımlardaki değerleri kullanarak, R1 direncinde harcanan gücü

hesaplayın ve kaydedin. P = W

7. P = I2 x R denklemi ile 2. ve 4. adımlardaki değerleri kullanarak, R1 direncinde harcanan gücü

hesaplayın ve kaydedin. P = W

8. Bütün güç değerleri aynı mıdır?

9. Gücü kapatın.

Sıcaklığı hissetmek için R1 direncinin gövdesine dokunun. Elektriksel güç neye dönüşmüştür?





9

Şekil 2-4-1 Şekil 2-4-2 Bağlantı diyagramı

(KL-24002 blok a)

SONUÇLAR

Bu deneyde, üç güç formülü kullanılarak bir dc devrede ve dirençte harcanan güç hesaplanmış ve

ölçülmüştür. Ayrıca güç kaynağı tarafından sağlanan elektriksel gücün, daima devrede harcanan güce eşit

olduğu gösterilmiştir.

Bir dirence güç uygulandığında, gücün tamamı ısıya dönüştürülür. Bu elektrik enerjisini ısı enerjisine

dönüştürme işlemi çok verimlidir ve lehimlemede kullanılır.

Yukarıda bahsedilen üç güç formülü, motor, üreteç ve direnç gibi tüm dc cihazlar için geçerlidir.

1.5 Maksimum Güç Transferi Teoremi

DENEYİN AMACI

1. Maksimum güç transferi teoremini doğrulamak.

2. Maksimum güç transferi teoreminin kullanımı ile ilgili bilgi edinmek.

GENEL BİLGİLER

Maksimum güç transferi teoremi; doğrusal bir devrede, yük direnci Thevenin eşdeğer direncine eşitken,

yükün güç kaynağından maksimum gücü çekebileceğini ifade eder.

Şekil 2-5-1'de gösterilen Thevenin eşdeğer devresi ele alınırsa, Ohm yasasına göre, PRL yükünde

harcanan güç aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

ETH = 4V ve RTH = 5Ω olsun. Bu durumda, PRL = 16*RL / ( 5 + RL )2 denklemi yazılabilir.

1Ω’dan 9Ω’a kadar RL değerleri için PRL değerleri hesaplanırsa, Tablo 2-5-1'deki sonuçlar ve Şekil 2-5-

2'deki grafik elde edilir. Hem Tablo 2-5-1'de hem de Şekil 2-5-2'de, PRL 'nin maksimum değerini RL =

RTH durumunda aldığı görülmektedir.





10

I = ETH / ( RTH + RL )

P RL = I2 × RL

PRL = [ ETH / ( RTH + RL ) ]2 × RL ya da

PRL = ( E2 TH× RL ) / ( RTH + RL )

2

Şekil 2-5-1 Thevenin eşdeğer devresi

Tablo 2-5-1

(ohms) (Watts)

1 0.445

2 0.655

3 0.750

4 0.790

5 0.800

6 0.792

7 0.780

8 0.760

9 0.735

Şekil 2-5-2 Güç-yük eğrisi




3. Multimetre

DENEYİN YAPILIŞI



2. Şekil 2-5-1'deki devre ve Şekil 2-5-3'teki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın.

Bağlantı kablolarını kullanarak VR1'i devreye bağlayın.





11

3. KL-22001’deki ayarlanabilir Güç Kaynağından, blok a’daki +V ucuna +15VDC gerilim uygulayın.

Gücü kapatın.

4. R1’i 250Ω’a ayarlayın. (R1=RTH, VR1=RL olsun) Gücü açın.

Miliampermetre kullanarak, R1 direncinden akan akımın değerini ölçün ve kaydedin. I =

mA

Şekil 2-5-3 Bağlantı diyagramı

(KL-24002 blok a)

Şekil 2-5-4 PRL-RL eğrisi

PRL =I2×RL denklemini kullanarak, VR1 direncinde harcanan gücü hesaplayın ve kaydedin.

PRL = W

Gücü kapatın.

5. VR1’i 500Ω’a ayarlayın ve 4. adımı tekrarlayın. I = mA PRL = W

6. VR1’i 1KΩ’a ayarlayın ve 4. adımı tekrarlayın. I = mA PRL = W

7. VR1’i 1.25KΩ’a ayarlayın ve 4. adımı tekrarlayın. I = mA PRL = W

8. VR1’i 1.5KΩ’a ayarlayın ve 4. adımı tekrarlayın. I = mA PRL = W

9. Hesaplanan PRL ve RL değerlerini kullanarak, Şekil 2-5-4'ü tamamlayın.

SONUÇLAR

Bu noktaya kadarki deney adımlarında, maksimum güç transferi teoremi doğrulanmıştır. Genel bilgiler

bölümündeki denklemlere bakılırsa, PRL 'yi hesaplamak için ETH, RTH ve RL değerlerinin bilinmesi

gerekmektedir.

PRL 'yi hesaplamak için daha kolay bir yol PRL =( ETH)2/4 RTH denklemini kullanmaktır. Bu denklem, RL

'nin bilinmediği durumda da PRL 'nin hesaplanmasına imkân verir. Bu denklemin ispatı şu şekildedir:

Şekil 2-5-1'den, RL = RTH alınırsa

I = ETH / (RTH + RL ) = ETH / 2 RTH

PRL = I2 × RL

PRL = (ETH / 2 RTH )2 × RTH

PRL = (ETH)2 x RTH / 4(RTH)2

PRL = (ETH)2 / 4 RTH



2. Deney: Doğrultucular ve Filtreler Doğru Akım RC Devresi, RL Devresi ve Geçici Olaylar 1

DENEY NO:2

Doğrultucular ve Filtreler

2.1 Yarım-Dalga Doğrultucu

DENEYİN AMACI

1. Yarım-dalga doğrultucu devrenin çalışma prensibini anlamak.

2. Yarım-dalga doğrultucu devrenin çıkış gerilimini ve dalgacık gerilimini ölçmek.

GENEL BİLGİLER

DC Güç Kaynağı

Elektronik cihazlar, güç kaynağı olarak DC güce gereksinim duyarlar. Piller dışında, DC güç elde

etmek için en sık kullanılan yöntem AC gerilimin DC gerilime dönüştürülmesidir. Tam bir DC güç

kaynağı, Şekil 2-1-1’de gösterilen bloklardan oluşur. AC gerilim, transformatör yardımıyla istenilen

gerilim düzeyine dönüştürülür, daha sonra doğrultucu ile darbeli DC gerilim elde edilir. Darbeli DC

gerilim, filtre devresiyle minimum dalgacıklı saf DC gerilime haline getirilir. Eğer DC gerilim,

yüksek doğruluk gereksinimi olan bir yüke uygulanacaksa, sisteme bir gerilim regülatörü de eklenir.

En sık kullanılan doğrultucu devreler:

(1)yarım-dalga doğrultucu,

(2)tam-dalgadoğrultucu,

(3)köprü doğrultucu.

Şekil 2-1-1 Dc güç kaynağının blok diyagram

Kondansatör Filtresiz Yarım-Dalga Doğrultucu

Yarım-dalga doğrultucu Şekil 2-1-2(a)’da gösterilmiştir. Şekil 2-1-2(b)’de gösterilen Vi giriş

geriliminin pozitif alternansında diyot iletimde olur ve Şekil 2-1-2(c)’de gösterilen eşdeğer devreye

göre VO=Vi olur.

Negatif alternans süresince diyot kesimdedir ve bu durumda eşdeğer devre Şekil 2-1-2(d)’de

gösterildiği gibidir. Şekil 2-1-2(b)’de gösterildiği gibi, VO sadece pozitif alternansta ortaya

çıkmaktadır. Vdc= Vav= 0.9Vrms/2= 0.45Vrms.




(a) Devre (b) Giriş ve çıkış dalga şekilleri

(c) Diyot ON (d) Diyot OFF

Şekil 2-1-2 Kondansatör filtresiz yarım-dalga doğrultucu

Kondansatör Filtreli Yarım-Dalga Doğrultucu

Kondansatör filtresiz yarım dalga doğrultucunun çıkış dalga şekli Şekil 2-1-2(b)’de gösterilmişti.

Kondansatör filtreli yarım-dalga doğrultucu devresi, şarj ve deşarj durumları için, sırasıyla Şekil 2-1-

3(a) ve (b)’de gösterilmiştir.

(c) RL=1KΩ iken çıkış dalga şekli (d) RL= ∞ iken çıkış dalga şekli




Şekil 2-1-3 Kondansatör filtreli yarım-dalga doğrultucu

RL=1KΩ ve RL=∞ durumları için çıkış dalga şekilleri, sırasıyla Şekil 2-1-3(c) ve (d)’de

gösterilmiştir. Daha büyük RL değeri, deşarj süresinin artmasına ve böylece çıkış geriliminin daha

pürüzsüz olmasına neden olur



2. KL-25002 Doğrultucu, Türev & İntegral Modülü

3. Osiloskop

4. Multimetre

DENEYİN YAPILIŞI

A. Kondansatör Filtresiz Yarım-Dalga Doğrultucu

1. KL-25002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve

c bloğunun konumunu belirleyin.

2. Şekil 2-1-4’teki devre ve Şekil 2-1-5’teki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın.

3. KL-22001 Düzeneğindeki AC güç kaynağından, Vac giriş uçları TP1 ve TP2 arasına 9 VAC

gerilim uygulayın.

4. Multimetreyi kullanarak, Vac giriş gerilimini (AC konumda) ve Vdc çıkış gerilimini

(DC konumda) ölçün ve Tablo 2-1-1’e kaydedin.

5. Osiloskobu kullanarak, Vac giriş gerilimini ve OUT (TP3) ucundan, Vdc çıkış gerilimi (DC

bağlantı konumu) ile Vr dalgacık gerilimini (AC bağlantı konumu) ölçün ve Tablo 2-1-1’e kaydedin.

Şekil 2-1-4 Kondansatör filtresiz yarım-dalga doğrultucu

Şekil 2-1-5 Bağlantı Diyagramı(KL-25002 blok c)




B. Kondansatör Filtreli Yarım-Dalga Doğrultucu

1. Şekil 2-1-6’daki devre ve Şekil 2-1-7’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları

yapın. Bağlantı kablolarını kullanarak VR4 potansiyometresini devreye bağlayın.

2. KL-22001 Düzeneğindeki AC güç kaynağından, Vac giriş uçları TP1 ve TP2 arasına 9VAC

gerilim uygulayın. VR4(1MΩ)’ü maksimuma ayarlayın.

3. Multimetreyi kullanarak, Vac giriş gerilimini (AC konumda) ve Vdc çıkış gerilimini (DC

konumda) ölçün ve Tablo 2-1-1’e kaydedin.

4. Osiloskobu kullanarak, Vac giriş gerilimini ve OUT (TP3) terminalinden, Vdc çıkış gerilimi (DC


Şekil 2-1-6 Kondansatör filtreli yarım-dalga doğrultucu

Şekil 2-1-7 Bağlantı diyagramı (KL-25002 blok c)





5. VR4(1MΩ)’ü minimuma ayarlayın ve 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın.

6. Şekil 2-1-6’daki devre ve Şekil 2-1-8’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları

yapın. Böylece C6 (220µF) filtre kondansatörü C5 (10µF) ile, R yük direnci R7 (1KΩ) ile

değiştirilmiş olur.

7. 3. ve 4. adımdaki işlemleri tekrarlayın.

Tablo 2-1-1

Test

noktası Vrms / Vpp

Multimetre Osiloskop

Giriş Çıkış Giriş Çıkış

Yar

ım D

alg

a D

oğru

ltu

cu Devre Vac Vdc Vac Vdc Vr

C yok

C6 : 220µF VR4 :

MAX

C6 : 220µF VR4 :

MIN

C5 : 10µF R : 1K

SONUÇLAR

Yarım-dalga doğrultucu devresinde, filtre kondansatörü ve yük direncinin değeri arttıkça çıkış

gerilim artmakta dalgacık gerilimi ise azalmaktadır.

2.2 Tam-Dalga Doğrultucu

DENEYİN AMACI

1. Tam-dalga doğrultucu devrenin çalışma prensibini anlamak.

2. Tam-dalga doğrultucu devrenin çıkış gerilimini ve dalgacık gerilimini ölçmek.

GENEL BİLGİLER

Kondansatör Filtresiz Tam-Dalga Doğrultucu

Tam-dalga doğrultucu devresi Şekil 2-2-1(a)’da gösterilmiştir. Bu devrede merkez- bağlantılı bir

transformatör kullanılmalıdır (Vac1=Vac2).




Şekil 2-2-1 Kondansatör filtresiz tam-dalga doğrultucu devresi

Pozitif alternans süresince, Vac1 giriş gerilimi Şekil 2-2-1(b)’de gösterilmiştir. Vac1’in üst ucu

pozitif, alt ucu negatif olduğu için D1 diyodu iletimde, D2 diyodu ise kesimde olur. Bu durumda

eşdeğer devre Şekil 2-2-1(c)’de ve VO gerilimi Şekil 2-2-1(d)’de gösterilmiştir.

Negatif alternans süresince, Vac2 giriş gerilimi Şekil 2-2-1(e)’de gösterilmiştir. Vac1’in üst ucu

negatif, alt ucu pozitif olduğu için D2 diyodu iletimde, D1 diyodu ise kesimde olur. Şekil 2-2-1(f)’de

gösterilen eşdeğer devrede, RL üzerinden akan akımın yönü pozitif alternanstaki ile aynıdır. VO

gerilimi de Şekil 2-2-1(g)’de gösterilmiştir.

Kondansatör Filtreli Tam-Dalga Doğrultucu

Kondansatör filtreli, merkez bağlantılı tam-dalga doğrultucu Şekil 2-2-2’de gösterilmiştir. Çıkış ve

dalgacık gerilimi dalga şekilleri, Deney 2-1’de ele alınan kondansatör filtreli yarım-dalga

doğrultucununkilere benzemektedir. İkisi arasındaki temel farklar: (1) tam-dalga doğrultucunun çıkış

gerilimi, yarım-dalga doğrultucuya göre daha büyüktür, (2) tam-dalga doğrultucunun dalgacık

gerilimi, yarım-dalga doğrultucuya göre daha küçüktür.




Şekil 2-2-2 Kondansatör filtreli tam-dalga doğrultucu devresi




3. Osiloskop

4. Multimetre

DENEYİN YAPILIŞI

A. Kondansatör Filtresiz Tam-Dalga Doğrultucu




3. KL-22001 Düzeneğindeki AC güç kaynağından, devredeki Vac1 ve Vac2 giriş uçlarına (TP1,

GND ve TP2), sırasıyla AC 9V-0V ve 0V-9V uygulayın.

4. Vac1 ve Vac2 gerilimlerini sırasıyla multimetre (AC konumda) ve osiloskop kullanarak (AC

bağlantı konumunda) ölçün ve Tablo 2-2-1’e kaydedin.

5. Multimetre (DC konumda) ve osiloskop (DC bağlantı konumu) kullanarak, OUT (TP3) çıkış

terminalini ölçün. Burada, osiloskop DC bağlantı konumundayken Vdc ve AC bağlantı

konumundayken dalgacık gerilimi ölçülmüş olur. Sonuçları Tablo 2-2-1’e kaydedin.

Şekil 2-2-3





B. Kondansatör Filtreli Tam-Dalga Doğrultucu

1. Şekil 2-2-5’teki devre ve Şekil 2-2-6’daki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları


2. KL-22001 Düzeneğindeki AC güç kaynağından, devredeki Vac1 ve Vac2 giriş terminallerine

(TP1, GND ve TP2), sırasıyla AC 9V-0V ve 0V-9V uygulayın. VR4(1MΩ)’ü maksimuma ayarlayın.

3. Multimetreyi kullanarak, Vac1 ve Vac2 giriş gerilimlerini (AC konumda) ve OUT ucundan Vdc

çıkış gerilimini (DC konumda) ölçün ve Tablo 2-2-1’e kaydedin.

4. Osiloskobu kullanarak, Vac1 ve Vac2 giriş gerilimlerini ve OUT (TP3) ucundan, Vdc çıkış

gerilimi (DC bağlantı konumu) ile Vr dalgacık gerilimini (AC bağlantı konumu) ölçün ve Tablo 2-2-

1’e kaydedin.


6. Şekil 2-2-5’teki devre ve Şekil 2-2-7’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları




Şekil 2-2-5 Merkez-bağlantılı tam dalga doğrultucu devresi






Tablo 2-2-1

Test

noktası Vrms / Vpp



Tam

D

alga

Do

ğru

ltu

cu

Devre Vac Vdc Vac Vdc Vr

C yok

C6 : 220µF VR4 :

MAX

C6 : 220µF VR4 :

MIN




C5 : 10µF R : 1K

SONUÇLAR

Tam-dalga doğrultucu devresinde, filtre kondansatörü ve yük direncinin değeri arttıkça çıkış

gerilim artmakta dalgacık gerilimi ise azalmaktadır.

2.3 Köprü Doğrultucu

DENEYİN AMACI

1. Köprü doğrultucu devresinin çalışma prensibini anlamak.

2. Köprü doğrultucu devrenin çıkış gerilimini ve dalgacık gerilimini ölçmek.

GENEL BİLGİLER

Dört diyodun kullanıldığı köprü doğrultucu devresi, Şekil 2-3-1(a)’da gösterilmiştir. Vac giriş

geriliminin pozitif alternansında, D1 ve D2 diyotları iletimde, D3 ve D4 diyotları ise kesimde olur.

Eşdeğer devre ve VO çıkış gerilimi Şekil 2-3-1(b)’de gösterilmiştir.

Vac giriş geriliminin negatif alternansında, D1 ve D2 diyotları kesimde, D3 ve D4 diyotları ise

iletimde olur. Eşdeğer devre ve VO çıkış gerilimi Şekil 2-3-1(c)’de gösterilmiştir.

(a) Köprü doğrultucu devresi

(b) Giriş geriliminin pozitif alternansında




Şekil 2-3-1 Köprü doğrultucu devresinin çalışması

Şekil 2-3-2, kondansatör filtreli köprü doğrultucu devresini göstermektedir. Çıkış ve dalgacık

gerilimleri, Deney 2-2’de ele alınan merkez-bağlantılı kondansatör filtreli tam-dalga

doğrultucununkilere benzemektedir.

Şekil 2-3-2 Kondansatör filtreli köprü doğrultucu devresi




3. Osiloskop

4. Multimetre

DENEYİN YAPILIŞI

A. Kondansatör Filtresiz Köprü Doğrultucu




3. KL-22001 Düzeneğindeki AC güç kaynağından, devredeki VAC girişlerine, bir 9V ucunu TP1’e

diğer 9V ucunu TP2’ye bağlayarak, 18VAC gerilim uygulayın.

4. Multimetre kullanarak, Vac giriş gerilimini (AC konumda) ve OUT ucundan Vdc çıkış gerilimini


5. Osiloskop kullanarak, Vac giriş gerilimini ve OUT (TP3) terminalinden Vdc çıkış gerilimi (DC





Şekil 2-3-3 Köprü doğrultucu devresi


B. Kondansatör Filtreli Köprü Doğrultucu

1. Şekil 2-3-5’teki devre ve Şekil 2-3-6’daki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları


2. KL-22001 Düzeneğindeki AC güç kaynağından, devredeki VAC girişlerine, bir 9V ucunu TP1’e

diğer 9V ucunu TP2’ye bağlayarak, 18VAC gerilim uygulayın. VR4(1MΩ)’ü maksimuma ayarlayın.

3. Multimetre kullanarak, Vac giriş gerilimini (AC konumda) ve OUT ucundan Vdc çıkış gerilimini


4. Osiloskop kullanarak, Vac giriş gerilimini ve OUT (TP3) terminalinden Vdc çıkış gerilimi (DC



6. Şekil 2-3-5’teki devre ve Şekil 2-3-7’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları







Şekil 2-3-5 Kondansatör filtreli köprü doğrultucu devresi



Tablo 2-3-1




Test

noktası Vrms / Vpp



Tam

Dal

ga

Do

ğru

ltucu

Devre Vac Vdc Vac Vdc Vr

C yok

C6 : 220µF VR4 :

MAX

C6 : 220µF VR4 :

MIN

C5 : 10µF R : 1K

SONUÇLAR

Yarım-dalga ve tam-dalga doğrultuculara benzer şekilde, köprü doğrultucularda da, filtre

kondansatörü ve yük direncinin değeri arttıkça çıkış gerilim artmakta dalgacık gerilimi ise

azalmaktadır.

2.4 İki Güç Kaynaklı Doğrultucu

DENEYİN AMACI

1. İki güç kaynaklı doğrultucunun çalışma prensibini anlamak.

2. İki güç kaynaklı doğrultucu devresinin giriş ve çıkış gerilimlerini ölçmek.

GENEL BİLGİLER

Bir merkez-bağlantılı transformatör ve dört diyodun kullanıldığı iki güç kaynaklı doğrultucu

devresi, Şekil 2-4-1(a)’da gösterilmiştir.

Pozitif alternans süresince, VAC1 ve VAC2 giriş gerilimleri Şekil 2-4-1(b)’de gösterilmiştir. D1 ve

D2 diyotları iletimde, D3 ve D4 diyotları ise kesimdedir. Eşdeğer devre ve akım çevrimi Şekil 2-4-

1(c)’de gösterilmiştir. C1 ve C2 kapasiteleri, sırasıyla i1 ve i2 akımları tarafından şarj edilir ve

böylece C1 kapasitesinin uçlarında pozitif bir çıkış gerilimi VO1 ve C2 kapasitesinin uçlarında

negatif bir çıkış gerilimi VO2 oluşur.




Şekil 2-4-1 İki güç kaynaklı doğrultucunun çalışması




3. Osiloskop

4. Multimetre

DENEYİN YAPILIŞI

1. KL-25002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun

ve c bloğunun konumunu belirleyin.

2. Şekil 2-4-2’deki devre ve Şekil 2-4-3’teki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın.

3. KL-22001 Düzeneğindeki AC güç kaynağından, devredeki Vac1 ve Vac2 giriş

terminallerine (TP1, GND ve TP2), sırasıyla AC 9V-0V ve 0V-9V uygulayın.

4. Multimetre kullanarak, Vac1 ve Vac2 giriş gerilimlerini (AC konumda) ve Vdc1=VC7 ve

Vdc2=VC8 çıkış gerilimlerini (DC konumda) ölçün ve Tablo 2-4-1’e kaydedin.

5. Osiloskop kullanarak, Vac1 ve Vac2 giriş gerilimlerini ve Vdc1=VC7 ve Vdc2=VC8 çıkış

gerilimlerini (DC bağlantı konumunda) ölçün ve Tablo 2-4-1’e kaydedin.




Şekil 2-4-2 Çift güç kaynaklı doğrultucu devresi


Tablo 2-4-1




SONUÇLAR

Çift güç kaynaklı doğrultucu, bir tam dalga doğrultucu uygulamasıdır. Çift güç kaynaklı doğrultucu

devresi,yüklere eşit genlikli fakat ters polariteli iki güç kaynağı sağlar.işlemsel yükselteçlerde ve

OCL yükselteçlerde yaygın olarak kullanılır.

Doğru Akım RC Devresi, RL Devresi ve Geçici Olaylar

2.5 Doğru Akım RC Devresi ve Geçici Olaylar

DENEYİN AMACI

1. RC devresinde zaman sabitinin anlamını öğrenmek.

2. RC devresinde dolma ve boşalma kavramlarını öğrenmek.

GENEL BİLGİLER

Kondansatör, üzerinde yük biriktirerek elektrik enerjisi depolayan bir elemandır. Kondansatör

üzerindeki yükün bir anda değişemeyeceği unutulmamalıdır. Şekil 2-6-1, bir dc gerilim, anahtar,

kondansatör ve dirençlerden oluşan basit bir RC devresini göstermektedir. Anahtar kapanmadan önce

C'deki gerilimin sıfır olduğu kabul edilirse, anahtar kapandığı (VR1e bağlandığında ve VR1=R

olduğunda) anda bile kondansatörün gerilimi hala sıfır olur böylece tüm gerilim dirence etki eder.

Yani, akmaya başlayan şarj akımının tepe değeri, direnç tarafından belirlenir. I0=V/R




Şekil 2-6-1 RC devresi

C dolmaya başlayınca üzerinde, batarya gerilimine karşı koyacak yönde ve dirence düşen gerilimi

azaltacak şekilde, bir gerilim oluşur. Dolma işlemi devam ettikçe, akım da azalmaya devam eder.

Şarj akımı İ=(V/R)e-t/RC

formülüyle ifade edilebilir (e=2.718). Şekil 2-6-2, şarj akımının zamanla

nasıl değiştiğini göstermektedir.

Şekil 2-6-3, kondansatör dolarken, direnç gerilimi VR ve kondansatör gerilimi VC'nin zamanla

değişimini göstermektedir. Kondansatör gerilimi VC, VC=V(1-e-t/RC

), direnç gerilimi VR ise VR= Ve-

t/RC formülüyle ifade edilir. Kirchhoff’un gerilim yasasına göre

her zaman V= VR + VC ‘dir.

Şekil 2-6-2 Şarj akımı Şekil 2-6-3 Şarj sırasında VR ve VC

Bir an için VC'nin batarya gerilimine eşit olduğu kabul edilsin. Anahtar, C ve R7 paralel bağlanacak

konuma getirilirse, kondansatör R7 (R7=R alınır) üzerinden boşalır ve bu durumda boşalma akımı,

direnç gerilimi ve kondansatör gerilimi aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

I = - (V/R) e-t/RC

, VC = Ve-t/RC

, VR = - Ve-t/RC

Şekil 2-6-4'te, boşalma akımının zamanla değişimi gösterilmiştir. Şekil 2-6-5 ise deşarj sırasında

VR ve VC'nin zamanla değişimini göstermektedir.




Şekil 2-6-4 Deşarj akımı Şekil 2-6-5 Deşarj sırasında VR ve VC

Kondansatör şarj olurken, VC’nin son değeri yalnızca batarya gerilimi, ne kadar sürede bu değere

ulaşacağı direnç ve kondansatör değerlerine bağlıdır. RC çarpımı değeri, RC devresinin zaman sabiti

(T yada TC) olarak adlandırılır. Yani, T=RC’dir ve T saniye, R ohm, ve C farad birimindedir.

t=1T iken, kondansatör son gerilim değerinin %63'üne ulaşır. Zaman sabiti grafiği, Şekil 2-6-6'da

gösterilmiştir. A eğrisi kondansatör dolma gerilimi, B eğrisi kondansatör boşalma gerilimidir.

Pratikte t=5T'de, VC'nin, V gerilimi ile dolduğu ya da 0 gerilimine boşaldığı kabul edilir.

Şekil 2-6-6 Kondansatörün dolma ve boşalma eğrileri




3. Multimetre




DENEYİN YAPILIŞI


ve d bloğunun konumunu belirleyin.



Şekil 2-6-7 Bağlantı diyagramı (KL-24002 blok d)

3. VR1’i 1KΩ’a ayarlayın. Anahtarı, VR1 konumuna getirin.

C1 kondansatörü uçlarına voltmetre bağlayın.

KL-22001’deki Ayarlanabilir Güç Kaynağından, devrenin girişine +10VDC gerilim uygulayın.

Bu esnada, C1 kondansatörü dolmaya ve Vc1 kondansatörü gerilimi artmaya başlar. En sonunda,

voltmetrede gösterilen değer 10V’a ulaşır.

4. Anahtarı, R7 konumuna getirin.

Kondansatör boşalmaya başlar ve Vc gerilimi 0V'a kadar azalır.

5. T=R×C denklemi ile VR1 ve C1 (1000µF) değerlerini kullanarak, zaman sabitini hesaplayın. T=

6. t=0T, 1T, 2T, 3T, 4T ve 5T anları için, Vc1 kondansatör gerilimini hesaplayın ve bu değerleri Şekil

2-6-8'deki grafikte gösterin.

Bu gösterilen noktalar üzerinden, düzgün bir eğri çizin. Bu eğri, kondansatörün dolma eğrisidir.

Vc1

10V

8V

6V

4V

2V




0V

1T 2T 3T 4T 5T

Şekil 2-6-8 Ölçülen dolma eğrisi

7. Zaman sabitini ölçmek için bir kronometre yada osiloskop kullanın.

Anahtarı VR1 durumuna getirin, dolan kondansatörün gerilimi Vc1, 6.32V değerine ulaşana kadar

geçen süreyi ölçün ve kaydedin. T= saniye

Kondansatörü doldurmaya başlamadan once, VC1=0 olduğundan emin olun.

8. t=0T, 1T, 2T, 3T, 4T, 5T anlarındaki VC1 değerlerini ölçün ve sonuçları Tablo 2-6- 1’e kaydedin.

Tablo 2-6-1

Zaman(t) 0T 1T 2T 3T 4T 5T

V

9. Kaydedilen t ve VC1 değerlerini, Şekil 2-6-8'deki grafiğe işaretleyin ve bu noktalardan geçen

düzgün bir eğri çizin.

10.9. ve 6. adımdaki eğrileri karşılaştırın. Bu iki eğri birbirine benziyor mu?

11. R1'i 200Ω'a ayarlayın.

Zaman sabiti T’yi hesaplayın ve kaydedin. T = saniye

Kondansatörü şarj edin ve voltmetre ile VC1’deki değişimi gözlemleyin.

VC1=10V olması için geçen şarj süresi, 3. adımdakine göre daha kısa mıdır?

12.Anahtarı VR1 konumuna getirin.

Kondansatörün VC1=10V’a şarj olması için, +10V gerilim uygulayın.

13.Anahtarı, R7 (10KΩ) konumuna getirin. Kondansatör, R7 direnci üzerinden boşalacaktır.

Boşalma zaman sabitini hesaplayın ve kaydedin. T = saniye

14.Boşalma eğrisi için 6. adımı tekrarlayın.

15.VC1’in, 10V'tan 3.68V'a düşmesi için geçen süreyi ölçün ve kaydedin. t = saniye

Bu sonucu, 13. adımdaki sonuç ile karşılaştırın, iki sonuç aynı mıdır?

16.Boşalma için 8. adımı tekrarlayın ve sonuçları Tablo 2-6-2'ye kaydedin.





VC1 (V) 10V

Tablo 2-6-2


18. 17. ve 14. adımlardaki eğrileri karşılaştırın; iki eğri aynı mıdır?

SONUÇLAR

Bu deneyde karmaşık ölçümler sonucu, RC devresi için dolma ve boşalma eğrileri elde edilmiştir.

Eğriler arasındaki hata çok büyükse, deney adımları tekrarlanmalıdır. Hatalar iki ana sebepten

kaynaklanabilir: (1) zaman sabiti tam olarak ölçmek için çok küçüktür; (2) voltmetrenin iç direnci

küçüktür.

2.6 Doğru Akım RL Devresi ve Geçici Olaylar

DENEYİN AMACI

1. RL devresinde zaman sabitinin anlamını öğrenmek.

2. RL devresinde dolma kavramını öğrenmek.

GENEL BİLGİLER

Şekil 2-7-1, RL devresini göstermektedir. Eğer anahtar "b" konuma getirilirse, endüktans üzerinden

geçen akım ani olarak değişemediği için, L üzerinde ters elektromotor kuvvet endüklenir.

Bu elektromotor kuvvet,

E = VR+ VL= iR + L di/ dt

Yukarıdaki denklem çözülürse,

İL= (E/R) (1− e −t /( L / R )

)

Burada T=L/R zaman sabiti olarak adlandırılır ve birimi saniyedir. iL(t)'nin değişim eğrisi, Şekil 2-7-

1(b)'de gösterilmiştir.

VL = L di/dt = Ee−t /( L / R )

VL(t)’nin değişim eğrisi de, Şekil 2-7-1(b)'de gösterilmiştir.

VR = iLR = (E/R) (1 − e −t /( L / R )

) R= E(1 − e −t /( L / R )

)




Yukarıdaki denkleme göre: iL, maksimum değerine t=5T=5(L/R) anında ulaşır; aksine VL,

t=5T anında sıfıra yaklaşır. Bu durum, türev alıcı devrenin çalışması ile benzerdir.

(a) Dolma devresi (b) Dalga şekilleri

Şekil 2-7-1 RL devresi

Şekil 2-7-2'de gösterilen devrenin girişine kare dalga uygulanması durumunda, çıkış dalga şekli, RC

türev alıcı devreninki ile benzer olacaktır. Tek fark, çıkışın, RC türev alıcı devrede VR üzerinden, RL

türev alıcı devrede ise VLden alınmasıdır ve XC=1/(2πfC), XL=2πfL.

Şekil 2-7-2 RL türev alıcı devre




3. Osiloskop

DENEYİN YAPILIŞI


ve f bloğunun konumunu belirleyin.




Şekil 2-7-3 KL-24002 blok f

2. KL-22001’deki Fonksiyon Üretecinden RL devresinin girişine, 10VP-P, 200Hz’lik bir kare dalga

uygulayın.

3. Osiloskop kullanarak, giriş gerilimi (Vin) ve çıkış gerilimi (VL1) dalga şekillerini ölçün ve

kaydedin. RL devresindeki geçici olayları gözlemleyin.

4. R9=330Ω ve L1= 500mH değerleri için zaman sabitini hesaplayın.

T=L/R= ms

SONUÇLAR

Endüktans üzerindeki akım, ani olarak değişemez. Bununla birlikte, bobin üzerindeki gerilim

değişimi, sınırsızdır ve ani sıçramalar yapabilir. Bu, endüktansın akımdaki değişime karşı

koymasından kaynaklanır.



3.Deney: Temel Ölçümler: Direnç ölçümü, DC akım ve gerilim ölçümü, AC akım ve gerilim ölçümü

RC, RL, RLC Alternatif Akım Devreleri, Seri ve Paralel Rezonans

1

DENEY NO:3

Temel Ölçümler:Direnç ölçümü, DC akım ve gerilim ölçümü, AC

akım ve gerilim ölçümü


1.1 Direnç Ölçümü

DENEYİN AMACI

1. Ohmmetrenin temel yapısını öğrenmek.

2. Ohmmetre kullanarak nasıl direnç ölçüleceğini öğrenmek.

GENEL BİLGİLER

Tüm malzemeler, bir devrede elektrik akımı akışına karşı koyan, elektriksel dirence sahiptir. Elektriksel

direncin ölçü birimi ohmdur (Ω). Bir ohm, 304,8 metre uzunluğunda 2,54 mm çapında bir bakır telin

elektriksel direnci olarak tanımlanır. Elektriksel direnci ölçmek için kullanılan cihaz, ohmmetre olarak

adlandırılır.

Temel olarak ohmmetre, bir dc güç kaynağı (genellikle pil), bir miliampermetre ve dâhili ayarlama

dirençlerini seçmek için bir aralık seçici anahtardan oluşur. Ohmmetre skalası, verilen bir akımı üretecek

direnç değerine göre ayarlanmıştır. Bilinmeyen direnç, ohmmetrenin uçları arasına bağlanır ve ibrenin

altındaki skaladan direnç değeri okunur.

Ohmmetre genellikle VOM, VTVM, TVM, analog ya da dijital multimetre (DMM) gibi başka test

cihazlarında var olan bir fonksiyondur. Şekil 1-1-1'de gösterildiği gibi, analog bir ölçü aletindeki

ohmmetre skalası, son kısımdaki ölçek aralıkları daha küçük olacak şekilde ölçeklenmiştir. Buna,

doğrusal olmayan skala denir. Kullanılan cihaza bağlı olarak, sıfır ohm skalanın sağında ya da solunda

olabilir. Çoğu cihaz, sıfır ve ohm ayarlama işlemleri için kontrol düğmesine sahiptir.

Ohmmetre, bir devre elemanına, elemana güç uygulanmamış durumdayken bağlanmalıdır. Ohmmetre

ile direnç ölçmek için şu adımlar izlenmelidir:

1. Aralık seçici yardımıyla, uygun bir ölçüm aralığı seçin. Analog multimetreler genellikle R×1, R×10,

R×100, R×1K ve R×10K aralıklarına sahiptir.

2. Ohmetrenin prob uçlarını birleştirin ve 0 ohm ayar düğmesini çevirerek ohmmetrenizi sıfır

ohma ayarlayın.

3. Ohmmetrenin uçlarını, direncini ölçmek istediğiniz elemanın (örneğin direnç) uçlarına bağlayın ve

skaladan direnç değerini okuyun.

4. Skaladan okunan değerle kademe çarpanını çarparak direnç değerini belirleyin.

Örneğin, R×10 kademesindeyken, Şekil 1-1-1’deki gibi skaladan 11 değeri okunursa, 110Ω’luk bir

direnç değeri elde edilmiş olur.





2

Şekil 1-1-1 Ohmmetre skalası

Dijital multimetreler genellikle, 200, 2K, 20K, 200K ve 2M kademelerine sahiptir. Dijital multimetre

kullanarak direnç ölçmek için, uygun bir kademe seçin ve doğrudan gösterge üzerindeki direnç değerini

okuyun. Eğer seçilen kademe direnç değerinden küçük ise, gösterge, genellikle “1” olan, bir uyarı işareti

gösterecektir.



2. KL-24001 Temel Aygıt Modülü

3. Multimetre

DENEYİN YAPILIŞI


a bloğunun konumunu belirleyin.

Şekil 1-1-2 KL-24001 blok a

2. Ohmmetre kullanarak, blok a’daki dirençlerin değerlerini ölçün ve ölçülen değerleri Tablo 1-1-1’e

kaydedin.





3

Tablo 1-1-1

Direnç Ölçülen Değer (Ω)

R1

R2

R3

R4

R5

SONUÇLAR

Bir devrede yer alan bir direncin değerini ölçmek için ohmmetre kullanılırken, ohmmetrenin zarar

görmesini önlemek için, devreye güç uygulanmamış olduğundan emin olunmalıdır. Doğru bir ölçüm için,

ölçülen direncin uçlarına dokunulmamalıdır.

1.2 Potansiyometre Karakteristikleri

DENEYİN AMACI

1. Potansiyometrenin karakteristiklerini öğrenmek.

2. Bir potansiyometrenin direnç değerlerini ölçmek.

GENEL BİLGİLER

Dirençler, basitçe iki gruba ayrılabilirler: sabit dirençler ve değişken dirençler. Sabit direnç, iki uca

sahiptir ve direnç değeri sabittir. Değişken direnç (VR) ya da potansiyometre, üç uca sahiptir ve direnç

değeri değişkendir.

Değişken direncin devre sembolü, Şekil 1-2-1’de gösterilmiştir. Üç uçtan ikisi A ve C kenar uçları iken,

diğeri hareketli B orta ucudur. Kenar uçlar arasındaki direnç değeri RAC sabittir ve daima nominal

değerine eşittir. Hareketli uç ile kenar uçlar arasındaki RAB ve RBC direnç değerleri ise değişkendir ve

potansiyometre şaftının konumuna bağlıdır. Doğrusal dirençli potansiyometre kullanıldığında, değişken

dirençler, potansiyometre şaftının konumu ile doğru orantılıdır. Bununla birlikte, RAC direnç değeri

daima, RAB ve RBC direnç değerlerinin toplamına eşittir. Yarı değişken direnç (SVR) karakteristikleri de,

potansiyometreninki ile aynıdır.

Şekil 1-2-1 Değişken direnç





4




3. Multimetre

DENEYİN YAPILIŞI

1. KL-24002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği üzerine koyun ve VR1’i

yerleştirin.

2. Ohmmetre kullanarak, 1 ve 3 uçları arasındaki direnç değerini ölçün ve R13 olarak kaydedin.

R13= Ω

Kontrol düğmesini sağa (saat dönüş yönü) ve daha sonra sola (saat dönüş yönünün tersi) çevirerek,

ohmmetrede gösterilen değerleri gözlemleyin. R13 değeri değişiyor mu?

3. VR1 kontrol düğmesini tamamen sola çevirin (tam olarak saat dönüş yönünün tersi). 2 ve 3 uçları

arasındaki direnç değerini ölçün ve kaydedin. R23= Ω

Kontrol düğmesini sağa doğru çevirin (saat dönüş yönü) ve ohmmetrede gösterilen değeri gözlemleyin.

Direnç değeri azalıyor mu?

Kontrol düğmesini tamamen sağa çevirin (tam olarak saat dönüş yönü). Direnç değerini ölçün ve

kaydedin. R23= Ω

4. VR1 kontrol düğmesini tamamen sola çevirin. 1 ve 2 uçları arasındaki direnç değerini ölçün ve

kaydedin. R12= Ω

Kontrol düğmesini sağa doğru çevirin ve ohmmetrede gösterilen değeri gözlemleyin. Direnç değeri

artıyor mu?

Kontrol düğmesini tamamen sağa çevirin. Direnç değerini ölçün ve kaydedin. R12= Ω

5. Tablo 1-2-1’de gösterilen diğer direnç değerlerini ölçün ve kaydedin.

6. Tablo 1-2-1’deki R12+R23 sütunu ile 2. adımdaki R13 değerini karşılaştırın.

R12+R23=R13 denklemi sağlanıyor mu?

Tablo 1-2-1

Mil Konumu R12 R23 R12+R23

Tam Saat Yönü Tersi

1/4 Dönüş

1/2 Dönüş

3/4 Dönüş

Tam saat yönü

SONUÇLAR

Bu deneyde bir SVR ve bir VR’nin karakteristikleri ele alınmıştır. Potansiyometrenin uç direnç değeri R13

sabitken, orta uç ile kenar uçlar arasındaki R12 ve R23 direnç değerleri değişkendir ve potansiyometre

şaftının konumuna bağlıdır. R12+R23=R13 denklemi her zaman doğrudur.





5

1.3 DC Gerilim Ölçümü

DENEYİN AMACI

1. DC gerilimin nasıl ölçüldüğünü öğrenmek.

2. KL-22001 Deney Düzeneğini tanımak.

3. Voltmetrenin nasıl kullanıldığını öğrenmek.

GENEL BİLGİLER

Devre elemanı üzerinden akım akmasını sağlayan kuvvet, elektromotor kuvvet (emf, E) ya da gerilim

olarak adlandırılır. Gerilim ölçü birimi Volt (V)’tur.

KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneği, ana ünitenin sağ alt köşesinde, biri Sabit diğeri

Ayarlı olmak üzere iki DC güç kaynağı içerir. Sabit güç kaynağı, ayrı ayrı, +5V, -5V, +12V ve -12V’luk

çıkışlar sağlar. Ayarlanabilir güç kaynağı ise, gerilim kontrol düğmesi ile eşzamanlı olarak kontrol edilen,

değişken pozitif (+3 ile +18V arası) ve negatif (-3 ile -18V arası) çıkışlar sağlar. Bu iki çıkışın gerilim

değerleri daima eşittir ancak polariteleri terstir.

Voltmetre, gerilim ölçmek için kullanılan bir cihazdır. Voltmetre, gerilimi ölçülmek istenen devre

elemanının uçlarına paralel olarak bağlanmalıdır. Genel anlamda, voltmetre, bağlandığı devreyi

etkilemeyecek kadar büyük bir iç dirence sahiptir.

Gerilim ölçmek için analog DC voltmetre kullanıldığında, devreye güç uygulamadan önce, gerilimin

polaritesinden emin olmak ve ölçüm kademesini doğru seçmek çok önemlidir. Polariteyi ters çevirmek

yada ölçüm kademesini çok küçük seçmek, ibrenin skala kenarlarındaki mekanik engellere çarpmasına

neden olur. Bu durumda voltmetreden doğru bir değer okumak mümkün değildir ve voltmetre zarar

görebilir.

KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinde, dc gerilim ve akım ölçümü için, 3½-dijit Dijital

Volt/Amper Metre mevcuttur. DC gerilim ölçmek için, sadece, DC VOLTAGE ve COM uçlarını, ölçüm

yapılacak devre veya elemana paralel olarak bağlayın, V butonuna basarak gerilim kademesini (2V veya

200V) seçin ve 7-parçalı LED göstergeden ölçülen gerilim değerini okuyun. Eğer polarite ters ise,

göstergenin sol tarafında eksi (-) işareti görülecektir. Eğer düşük bir ölçüm kademesi seçilmiş ise, aşma

işareti (1) ekranda gösterilecektir.



DENEYİN YAPILIŞI

1. KL-22001’in AC güç girişini, uygun bir AC kaynağa bağlayın ve ana güç anahtarını açın. Daha sonra

Ayarlanabilir Güç Kaynağının gerilim kontrol düğmesini, tamamen saat dönüş yönünün tersine çevirin

(min. konumu).

2. Dijital Volt/Amper Metre’nin DC Gerilim ucunu, Ayarlanabilir Güç Kaynağının V+ ucuna ve COM

ucunu, GND2 ucuna bağlayın. Ölçme kademesini 20V’a ayarlayın.

3. Ekranda gösterilen DC gerilim değerini ölçün ve kaydedin. E= V

4. Gerilim kontrol düğmesini yavaşça sağa doğru çevirin ve voltmetrede okunan değerin değişimini

gözlemleyin.

Kontrol düğmesi sağa doğru çevrilirken okunan değer artıyor mu?

Kontrol düğmesi saat dönüş yönünde tam olarak çevrildiğinde (max. konumu), voltmetreden okunan

gerilim değerini ölçün ve kaydedin. E= V

Bu gerilim değeri, KL-22001 Deney Düzeneği’ndeki maksimum pozitif güç değeridir. Voltmetre ile





6

pozitif güç kaynağı arasındaki bağlantıları kaldırın. Gerilim kontrol düğmesini yeniden min. konumuna

getirin.

5. Dijital Volt/Amper Metre’nin DC Gerilim ucunu, Ayarlanabilir Güç Kaynağının V- ucuna ve COM

ucunu, GND2 ucuna bağlayın. Ölçme kademesini 20V’a ayarlayın. Ekranda gösterilen DC gerilim

değerini ölçün ve kaydedin. E= V

6. Gerilim kontrol düğmesini yavaşça sağa doğru çevirin ve voltmetrede okunan değerin değişimini

gözlemleyin.

Kontrol düğmesi sağa doğru çevrilirken okunan değer artıyor mu?

Kontrol düğmesi saat dönüş yönünde tam olarak çevrildiğinde (max. konumu), voltmetreden okunan

gerilim değerini ölçün ve kaydedin. E= V

Bu gerilim değeri, KL-22001 Deney Düzeneği’ndeki maksimum negatif güç değeridir.

SONUÇLAR

KL-22001 Deney Düzeneğindeki DC güç kaynağının kullanılması deneyi tamamlanmıştır. Ayarlanabilir

Güç kaynağı, gerilim kontrol düğmesini minimum ile maksimum arasında çevirerek, ±3Vdc ile ±18Vdc

arası çıkış gerilimi sağlayabilir. Ayarlanabilir Güç kaynağı, V+ ve V- uçlarından 6Vdc ile 36Vdc arasında

çıkış gerilimi elde etmek için de bağlanabilir.

Bu deneyde, dc gerilim ölçümü ve dc voltmetre kullanım kuralları ile ilgili bilgi sahibi olunmuştur. DC

voltmetre daima, gerilimi ölçülmek istenen elemana paralel bağlanır ve polarite ile kademe uygun şekilde

seçilir.

1.4 DC Akım Ölçümü

DENEYİN AMACI

1. DC ampermetrenin nasıl kullanıldığını öğrenmek.

2. Devreden akan akımın nasıl ölçüleceğini öğrenmek.

GENEL BİLGİLER

Bir devreye gerilim kaynağı uygulanırsa, o devrede elektrik akımı akar. Ampermetre, bir devrede akan

akımı ölçmek için kullanılan cihazdır. Ampermetre, akımı ölçülmek istenen devre elemanına seri

bağlanmalıdır. Elektrik akımının ölçü birimi amper (A)’dir.

Ampermetre bir devreye bağlandığı zaman, ampermetrenin iç direnci de devrenin direncine eklenmiş

olur. Bundan dolayı akım azalır. Bu etkiyi azaltmak için, ampermetreler daima iç dirençleri küçük olacak

şekilde yapılır.

Akım, dc ampermetrenin daima artı ucundan girip eksi ucundan çıkmalıdır. Uçları ters bağlamak yada

kademeyi çok küçük seçmek, ibrenin skala kenarlarındaki mekanik engellere çarpmasına neden olur. Bu

durumda dc ampermetre zarar görebilir.

KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinde, bir analog ve bir dijital dc ampermetre

mevcuttur. Analog dc ampermetre, ±50mA ölçme aralığına ve sıfır merkezli skalaya sahip bir

miliampermetredir. Pozitif bir değer okumak için, cihaz uçlarında belirtilen polariteler göz önüne

alınmalıdır. Eğer bağlantılar ters çevrilirse, ibre negatif yönde sapacaktır.

3½-dijit dc ampermetre, A butonu ile seçilen iki ölçüm (200µA ve 2A) kademesine sahiptir. DC

CURRENT ve COM uçları üzerinden bir akım aktığı zaman, 7-parçalı gösterge, ölçülen akım değerini

gösterir. Eksi (-) işareti, polaritenin ters olduğunu ve aşma işareti (1), ölçüm kademesinin küçük seçilmiş

olduğunu gösterir.

Dc voltmetreyi bilinen bir direnç ile paralel bağlayarak, eşdeğer dc ampermetre gerçekleştirilebilir.

Eşdeğer dc ampermetre, bir devreye yada direnç gibi bir elemana seri olarak bağlanırsa, akan akım

bilinen direnç üzerinde bir gerilim düşümü üretecek ve bu gerilim voltmetre tarafından gösterilecektir.





7

Böylece akım değeri I=E/R denklemiyle hesaplanabilir. Pratikte voltmetre skalası, belirli bir gerilim

değeri verecek şekilde, akım değerine göre kalibre edilebilir.




3. Multimetre

DENEYİN YAPILIŞI



2. Şekil 1-4-1(a) ve (b)’deki devreler ve Şekil 1-4-1(c)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli

bağlantıları yapın. +V ve toprak uçlarını sırasıyla, KL-22001 Deney Düzeneğindeki Ayarlanabilir Güç

Kaynağının V+ ve GND2 uçlarına bağlayın. mA uçlarını, KL-22001’deki analog dc ampermetreye

bağlayın.

3. I=E/R1 denklemini kullanarak (R1=1KΩ), Şekil 1-4-1(a)’daki devrenin akımını hesaplayın ve

kaydedin.

I= mA

4. Voltmetreyi, Ayarlanabilir Güç Kaynağının V+ ve GND2 uçlarına bağlayın ve pozitif gerilim çıkışını

+10V’a ayarlayın. İşlem tamamlanınca, voltmetreyi devreden kaldırın.

5. Miliampermetreyi kullanarak, Şekil 1-4-2(c)’deki devrenin akımını ölçün ve kaydedin.

I= mA

Ölçülen ve hesaplanan akım değerleri uyumlu mudur?

(a) Teorik devre (b) mA-metre eklenmiş (c) Bağlantı diyagramı

(KL-24002 blok a) Şekil 1-4-1 DC akım ölçümü için devreler

6. Voltmetreye bilinen bir direnci paralel bağlayarak, eşdeğer ampermetre elde etmek kolaydır. Şekil 1-

4-2’ye bakın. Bu eşdeğer ampermetre, 10mA tam skalalı bir miliampermetredir.

Şekil 1-4-2 Eşdeğer miliampermetre (10mA)





8

(a) Eşdeğer miliampermetre (b) Bağlantı diyagramı (KL-24002 blok a)

Şekil 1-4-3 DC miliampermetre elde etmek için devreler

7. Şekil 1-4-3(a)’daki devre ve Şekil 1-4-3(b)’deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları

yapın. KL-24002 Modülünün sol üst köşesinde bulunan VR1’i 100Ω’a ayarlayın ve blok a üzerindeki

VR1 konumuna bağlayın. KL-22001 Deney Düzeneğindeki Ayarlanabilir Güç Kaynağından, blok a

üzerindeki +V ve – uçlarına +10VDC gerilim uygulayın.

8. Voltmetrede gösterilen gerilim değerini ölçün ve kaydedin. EVR1= V

9. 8. adımda ölçülen gerilim değerini 100Ω’a bölerek akım değerini hesaplayın. I = mA

SONUÇLAR

Bu deneyde, gerçek ya da eşdeğer ampermetre kullanılarak, dc akım ölçme işlemi gerçekleştirilmiştir. 8.

adımda, ölçülen ve hesaplanan akım değerleri arasında 0.9 mA'lık bir fark bulunmuştur. Bu, bilinen

direncin R1 direnci ile seri bağlanmasından ve toplam direncin 1.1KΩ (100Ω+1KΩ) olmasından

kaynaklanmıştır. Bu yüzden, I akımı 9.09 mA’e düşmüştür (I=E / R= 10V / 1.1K).

1.5 Ohm Yasası Uygulaması

DENEYİN AMACI

1. Ohm yasasını doğrulamak.

2. Ohm yasasının devre analizinde nasıl kullanılacağını öğrenmek.

GENEL BİLGİLER

Alman fizikçi Simon Ohm (1787-1854) tarafından bulunmuş olan Ohm Yasası, E gerilimi, I akımı ve R

direnci arasındaki ilişkiyi tanımlayan önemli bir yasadır. Devre analizinin temeli olarak değerlendirilen

Ohm yasası, üç farklı şekilde ifade edilebilir:

I = E / R, E = IR ya da R = E / I

Burada;

E : direnç elemanının iki ucu arasındaki potansiyel fark (volt).

I : aynı direnç elemanı üzerinden akan akım (amper).

R : aynı direnç elemanının direnç değeri (ohm).

Direncin azalması ya da gerilimin artması, akımın artmasına neden olur.





9




3. Multimetre

DENEYİN YAPILIŞI



2. Ohmmetre kullanarak, R1 direnç değerini ölçün ve kaydedin. R1= KΩ

Ölçülen değer, 1KΩ ±%5 nominal tolerans aralığında mıdır?

3. Şekil 1-5-1'deki devre bağlantılarını tamamlayın. Voltmetreyi, KL-22001’deki Ayarlanabilir Güç

Kaynağının V+ ve GND2 uçlarına bağlayın ve pozitif çıkışı +10V'a ayarlayın. Daha sonra voltmetreyi

devreden çıkartın.

4. Ohm yasası ile 2. ve 3. adımlardaki değerleri kullanarak akım değerini hesaplayın. I = mA

5. Miliampermetrede gösterilen akım değerini kaydedin. I = mA


V+

R1

1K

GND DCA

Şekil 1-5-1

6. Miliampermetreden 15 mA değeri okunacak şekilde, pozitif gerilimi artırın.

7. Ohm yasası ile 2. ve 6. adımlardaki değerleri kullanarak, gerilim değerini hesaplayın ve kaydedin.

E= V

8. Voltmetre kullanarak, V+ ve GND uçları arasındaki gerilimi ölçün ve kaydedin. E= V

Ölçülen ve hesaplanan gerilim değerleri uyumlu mudur?

9. VR1'i (1 ve 2 uçları) devreye ekleyin ve Şekil 1-5-2'de gösterilen devreyi tamamlayın. Voltmetreyi,

KL-22001 Deney Düzeneğindeki Ayarlanabilir Güç Kaynağının V+ ve GND2 uçlarına bağlayın ve

pozitif çıkışı +15V'a ayarlayın. Daha sonra voltmetreyi devreden çıkartın.

V+

R1

1K VR1

5K

GND

DCA

Şekil 1-5-2





10

10. Miliampermetrede gösterilen akım değeri 5mA olacak şekilde VR1 kontrol düğmesini sağa doğru

çevirin.

11. Ohm yasası ile 9. ve 10. adımlardaki değerleri kullanarak, VR1 direnç değerini hesaplayın ve

kaydedin. VR1’nin direnç değeri= Ω

12. Güç kaynağını kapatın. Ohmmetreyi kullanarak VR1'in 1 ve 2 uçları arasındaki direnç değerini ölçün

ve kaydedin. VR1’nin direnç değeri= Ω

Ölçülen ve hesaplanan direnç değerleri uyumlu mudur?

SONUÇLAR

Bu deneyde, Ohm yasasının kullanımını ile ilgili bilgi edinilmiştir. 4. adımda akım hesaplanmıştır:

I = E / R = 10V / 1KΩ = 10 mA

7. adımda gerilim hesaplanmıştır: E = I × R = 15mA × 1KΩ =15V

11. adımda direnç hesaplanmıştır: R = E / I = 10V / 5mA = 2000Ω

1.6 AC Gerilim Ölçümü

DENEYİN AMACI

1. AC gerilimlerin nasıl ölçüldüğünü öğrenmek.

2. AC voltmetrenin nasıl kullanıldığını öğrenmek.

GENEL BİLGİLER

AC voltmetre, ac gerilimleri ölçmek için kullanılan faydalı bir cihazdır. AC voltmetre, ac gerilimi

ölçülmek istenen devre elemanı uçlarına paralel olarak bağlanmalıdır. AC voltmetrenin gösterdiği değer,

genelde ac gerilimin etkin (rms) değeridir.

AC voltmetre, polarite dışında, dc voltmetre ile aynı kurallara sahiptir. AC gerilimin polaritesi periyodik

olarak değiştiği için, ac voltmetreler, polaritelerinde sınırlama olmayacak şekilde, tasarlanmıştır. AC

gerilim ölçümü, analog yada dijital multimetrenin ACV kademesi kullanılarak gerçekleştirilir.

KL-22001 Deney Düzeneğindeki AC KAYNAK (SOURCE), Şekil 1-6-1'de gösterildiği gibi, 9V-0-9V

sabit gerilim üreten, ortak uçlu sargıya sahip alçaltan güç transformatöründen gelmektedir.

Şekil 1-6-1 KL-22001'de bulunan AC KAYNAK




3. Multimetre





11

DENEYİN YAPILIŞI



2. AC voltmetre kullanarak (Multimetre ACV kademesinde), AC SOURCE 0-9V çıkış uçları arasındaki

gerilimi ölçün ve kaydedin. EA= V

AC voltmetrenin problarını ters çevirerek, bu AC gücü yeniden ölçün. EA= V

Bu iki ölçüm değeri uyumlu mudur?

3. VR1’i (1 ve 2 uçları) 1KΩ’a ayarlayın. Şekil 1-6-2(a)'daki devre ve Şekil 1-6-2(b)'deki bağlantı

diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. KL-22001 Deney Düzeneğindeki AC SOURCE’dan,

blok a üzerindeki EA uçlarına 9V AC gerilim uygulayın.

(a) Teorik devre (b) Bağlantı diyagramı (KL-24002 blok a)

Şekil 1-6-2 AC gerilim ölçüm devreleri

4. AC voltmetre kullanarak, VR1 ve R1 üzerindeki gerilimleri ölçün ve kaydedin. EVR1= V,

ER1 = V

5. EA = ER1 + EVR1 denklemini ve 4. adımda ölçülen değerleri kullanarak, EA değerini hesaplayın ve

kaydedin. EA= V

EA'nın ölçülen ve hesaplanan değerleri uyumlu mudur?

6. VR1 direncini 200Ω’a ayarlayın ve 4. ve 5. adımları tekrarlayın.

SONUÇLAR

Bu deneyde ac gerilim ölçümü gerçekleştirilmiştir. Deney adımları sayesinde, ac voltmetre kullanımı

öğrenilmiş ve Kirchhoff’un gerilim yasasının, saf dirençsel yüke sahip bir ac devre için de geçerli olduğu

doğrulanmıştır.

1.7 AC Akım Ölçümü

DENEYİN AMACI

1. AC ampermetrenin nasıl kullanıldığını öğrenmek.

2. AC bir devrede akımın nasıl ölçüldüğünü öğrenmek.

GENEL BİLGİLER

AC ampermetre, AC bir devrede akan akımı ölçmek için kullanılan faydalı bir cihazdır. AC ampermetre,

akımını ölçmek istediğimiz devre elemanına seri olarak bağlanmalıdır. AC ampermetrenin gösterdiği

değer, genellikle ac akımın etkin (rms) değeridir. AC ampermetre, polarite dışında, dc ampermetre ile

aynı kurallara sahiptir.





12

Devreye güç uygulamadan önce uygun kademeyi seçmek, hem doğruluk hem de güvenlik açısından

önemlidir.

AC voltmetreyi bilinen bir direnç ile paralel bağlayarak, eşdeğer ac ampermetre gerçekleştirilebilir. Ohm

yasasından, ölçülen ac gerilimin bilinen dirence oranı, ölçülmek istenen akım değerini verir.




3. AC Miliampermetre

4. Multimetre

DENEYİN YAPILIŞI

1. KL-24002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve c


2. Şekil 1-7-1(a)'daki devre ve Şekil 1-7-1(b)'deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları

yapın. KL-22001 Deney Düzeneğindeki AC SOURCE’un, 0-9V uçlarını, blok a üzerindeki EA uçlarına

bağlayın.

3. Toplam direnci hesaplayın RT=R5+R6= Ω. (R5=R6=1KΩ) Ohm yasasını kullanarak;

I=EA/RT= mA akımını hesaplayın.

4. Şekil 1-7-1'deki devrenin akım değerini ölçün ve kaydedin. I= mA


Not: AC miliampermetre yoksa, ACV kademesindeki bir multimetre ile, R6 direnci üzerindeki gerilimi

ölçün ve Ohm yasası ile akım değerini hesaplayın.

5. KL-24002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve b

(a) Teorik devre (b) Bağlantı diyagramı (KL-24002 blok c)

Şekil 1-7-1 AC akım ölçüm devreleri

bloğunun konumunu belirleyin. VR1'i 1KΩ’a ayarlayın. Şekil 1-7-2(a)'daki devre ve Şekil 1-7-2(b)'deki

bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın. VR1'e paralel olarak bir voltmetre bağlayın. KL-

22001’deki AC SOURCE’un 0-9V uçlarını, EA uçlarına bağlayın.

VR1= 1KΩ iken okunan 1V'luk gerilim, 1mA’lik bir akımı ifade eder.

Gerilim değerini ölçün ve kaydedin. EVR1= V.

Akım değerini hesaplayın. I=_________mA.





13

(a) Teorik devre (b) Bağlantı diyagramı (KL-24002 blok b)

Şekil 1-7-2

SONUÇLAR

Bu deneyde ac akım ölçümü gerçekleştirilmiştir. Deney adımları sayesinde, ac ampermetre kullanımı

öğrenilmiş ve Ohm yasasının, saf dirençsel yüke sahip bir ac devre için de geçerli olduğu doğrulanmıştır.


1.8 AC RC Devresi

DENEYİN AMACI

1. AC devrede, seri RC ağının karakteristiklerini anlamak.

2. Kapasitif reaktans, empedans ve faz açısı kavramlarını anlamak.

GENEL BİLGİLER

Saf bir dirence ac gerilim uygulandığında, akım uygulanan gerilimle aynı fazda olur. Bu yüzden

direnç faz açısına sahip değildir ve basitçe R∠0° şeklinde yazılır. Saf bir kondansatöre ac gerilim

uygulandığında ise, akım gerilimden 90° ileride olur. Bu yüzden kondansatör bir faz açısına

sahiptir. Kondansatörün alternatif akım akışına karşı gösterdiği zorluğa kapasitif reaktans denir

ve XC∠-90° ya da -jXC olarak yazılır. XC’nin genliği XC=1/2πfC=1/wC’dir.





14

AC kaynak gerilimi ile beslenen bir seri RC devresi, Şekil 1-8-1'de gösterilmiştir. Bu devrenin

empedansı şu şekilde ifade edilir: ZT = Z1 + Z2 = R∠0° + XC∠-90°

Şekil 1-8-1 Seri RC devresi Şekil 1-8-2 Bağlantı diyagramı (KL-24002

blok e)

Devredeki akım,

I = E / ZT (akım, gerilimden ileridedir) R'nin üzerindeki gerilim,

ER = I R

C üzerindeki gerilim, EC = I XC Kirchoff’un gerilim yasasına göre, ΣV=E-VR-VC=0 ya da

E= VR+VC




3. Multimetre

DENEYİN YAPILIŞI


ve e bloğunun konumunu belirleyin.

2. KL-22001’deki AC Kaynaktan EA'ya, 9V AC gerilim uygulayın. EA'yı ölçün ve kaydedin.

EA= V

3. Aşağıdaki değerleri hesaplayın ve kaydedin. (R8=1KΩ, C2=4.7µF)

C2 nin reaktansı XC = Ω,

Toplam empedans ZT = Ω,

Devredeki akım I= mA

R8’deki gerilim ER = V,

C2’deki gerilim EC = V,

Harcanan güç P = mW





15

4. AC voltmetre kullanarak, ER ve EC değerlerini ölçün ve kaydedin.

R8’deki gerilim ER = V, C2’deki gerilim EC = V

Ölçülen değerler, 3. adımda hesaplanan değerlere eşit midir?

5. EA = ER + EC denklemini kullanarak, devreye uygulanan gerilimi hesaplayın.

EA = V

Hesaplanan değer, 2. adımda ölçülen değere eşit midir? Değilse, nedenini açıklayın.

6. Ölçülen ER ve EC değerlerini kullanarak, I akımını hesaplayın ve kaydedin.

I = mA

Bu akım değeri, 3. adımda hesaplanan akım değerine eşit midir?

7. R, XC, ve ZT değerlerini kullanarak, aşağıdaki alana bir vektör diyagramı çizin.

SONUÇLAR Bu deneyde, XC, ZT ve θ faz açısı değerleri hesaplanmıştır. Bu XC, ZT ve θ değerleri sırasıyla,

XC=1/(2πfC), burada f=50Hz,

22

cT XRZ ve RX c

1tan denklemleriyle hesaplanabilir.

1.9 AC RL Devresi

DENEYİN AMACI

1. AC devrede, seri RL ağının karakteristiklerini anlamak.

2. Endüktif reaktans, empedans ve faz açısı kavramlarını anlamak.

GENEL BİLGİLER

Saf bir endüktansa ac gerilim uygulandığında, akım gerilimden 90° geride olur. Bu yüzden

endüktans bir faz açısına sahiptir. Endüktansın alternatif akım akışına karşı gösterdiği zorluğa

endüktif reaktans denir ve XL∠90° ya da jXL olarak yazılır. XL’nin genliği, XL=2πfL=wL’dir.

AC kaynak gerilimi ile beslenen seri RL devresi, Şekil 1-9-1'de gösterilmiştir. Bu devrenin

empedansı aşağıdaki gibi ifade edilebilir:





16

ZT = Z1 + Z2 = R∠0° + XL∠90°

Devredeki akım,

I = E / ZT (akım, gerilimin gerisindedir) R'nin üzerindeki gerilim,

VR = I R

L'nin üzerindeki gerilim, VL = I XL

Kirchoff’un gerilim yasasına göre,

ΣV=E-VR-VL=0 ya da E= VR+VL

Şekil 1-9-1 Seri RL devresi Şekil 1-9-2 Bağlantı diyagramı

(KL-24002 blok f)




3. Multimetre

DENEYİN YAPILIŞI


ve f bloğunun konumunu belirleyin.

2. Şekil 1-9-1'deki devre ve Şekil 1-9-2'deki bağlantı diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları

yapın. L1 konumuna, 0.5H’lik endüktans yerleştirin. KL-22001’deki AC Kaynaktan EA'ya, 9V

AC gerilim uygulayın.

EA'yı ölçün ve kaydedin. EA= V

3. Aşağıdaki değerleri hesaplayın ve kaydedin. (L1=0.5H, R9=1KΩ) L1’in reaktansı XL = Ω

Toplam empedans ZT = Ω

Devredeki akım I = mA

R9’daki gerilim ER = V

L1’deki gerilim EL = V,

Kalite faktörü Q = XL /R = , Faz açısı θ = _______

Harcanan güç P = mW

4. AC voltmetre kullanarak, ER ve EC değerlerini ölçün ve kaydedin.





17

R9’daki gerilim ER = V, L1’deki gerilim EL = V

Ölçülen değerler, 3. adımda hesaplanan değerlere eşit midir?

5. EA = ER + EL denklemini kullanarak, devreye uygulanan gerilimi hesaplayın.

EA = V

Hesaplanan değer, 2. adımda öngörülen değere eşit midir? Değilse, nedenini açıklayın.

6. R, XL ve ZT değerlerini kullanarak, aşağıdaki alana bir vektör diyagramı çizin.

SONUÇLAR

Bu deneyde, seri RL devresi incelenmiştir. Bir endüktansın endüktif reaktansı, frekansla

orantılıdır. XL sonucu, 60Hz’lik frekans için geçerlidir. RL devresinin, Q kalite faktörü XL’nin

R’ye oranıdır. Yani, Q= XL/R.

1.10 AC RLC Devresi

DENEYİN AMACI

1. AC devrede, RLC ağının karakteristiklerini anlamak.

2. RLC devresinin rezonans frekansını ölçmek.

GENEL BİLGİLER

Şekil 1-10-1'de, ac güç kaynağıyla beslenen bir seri-paralel RLC devresi gösterilmiştir. Daha

önce ifade edildiği gibi, kapasitif reaktans XC ve endüktif reaktans XL, frekansla değişir. Bu

nedenle, L2 ve C3'ten oluşan paralel devrenin net empedansı da frekansla değişecektir. fr

rezonans frekansı olarak ifade edilen bir frekans değerinde, XL ile XC eşit olur ve paralel devre

rezonansta çalışır. Rezonans frekansı,

CLf r

2

1





18

Şekil 1-10-1 Seri-paralel RLC devresi Şekil 1-10-2 Bağlantı diyagramı

(KL-24002 blok h)




3. Osiloskop

DENEYİN YAPILIŞI


ve h bloğunun konumunu belirleyin.


yapın. L2 konumuna, 0.1H’lik endüktans yerleştirin.

3. Fonksiyon Üretecinin Fonksiyon seçicisini, sinüzoidal dalga konumuna getirin. Osiloskobu,

fonksiyon üretecinin çıkışına bağlayın. 1KHz, 5Vp-p’lik bir çıkış elde etmek için, Genlik ve

Frekans kontrol düğmelerini ayarlayın ve bu çıkışı devre girişine bağlayın (I/P).

4. Osiloskop kullanarak, L2, C3 ve R12 üzerindeki gerilimleri ölçün ve kaydedin.

VL = Vp-p,

VC = Vp-p ,

VR = Vp-p

5. CL

f r

2

1denklemini kullanarak, devrenin rezonans frekansını hesaplayın ve kaydedin.

(L2=0.1H, C3=0.01µF), fr = Hz

6. Maksimum VAB değerini elde etmek için, Fonksiyon üretecinin çıkış frekansını değiştirin.

Osiloskop kullanarak, giriş frekansını ölçün ve kaydedin. f = Hz

SONUÇLAR

Bu deneyde, rezonans frekansı ve devre elemanlarının gerilimleri ölçülmüştür. Rezonans





19

frekansı yaklaşık 5 KHz'dir ve maksimum çıkış bu frekansta görülmektedir.

1.11 Seri Rezonans Devresi

DENEYİN AMACI

1. Seri-rezonans devrenin karakteristik parametrelerini ölçmek.

2. Seri-rezonans devrenin rezonans eğrisini elde etmek.

GENEL BİLGİLER

Şekil 1-11-1'deki seri RLC devresi ele alınırsa, devrenin toplam empedansı aşağıdaki gibi ifade

edilebilir;

ZT = R + j(XL - XC)

Bir fr frekans değerinde, reaktif terim sıfıra eşit olur ve empedans tamamen dirençsel olur. Bu

durum seri rezonans ve fr, seri-rezonans frekansı olarak bilinir. fr, reaktif terim sıfıra eşitlenerek,

devre parametrelerine göre şu şekilde ifade edilebilir:

XL - XC = 0, XL = XC

2πfL = 1/(2πfC) CL

ff r

2

1

fr frekansında, devre minimum empedansa (ZT=R) sahip olacağı için, akım maksimumdur ve

gerilimle aynı fazdadır.

I = IR = E∠0° / R∠0° = (E/R)∠0°

IR akımı, uygulanan E gerilimiyle aynı fazdadır. L ve C üzerindeki gerilimler aşağıdaki gibi

ifade edilebilir:

VL = I XL ∠90° , VC = I XC ∠-90°

Böylece, VL ve VC'nin genlik olarak eşit, ancak zıt polariteli olduğu görülmektedir.

Şekil 1-11-1 Seri RLC devresi Şekil 1-11-2 Bağlantı diyagramı (KL-24002 blok i)







20


3. Osiloskop

4. Dijital Multimetre

DENEYİN YAPILIŞI


ve i bloğunun konumunu belirleyin. Şekil 5-4-1'deki devre ve Şekil 5-4-2'deki bağlantı

diyagramı yardımıyla gerekli bağlantıları yapın.

2. Fonksiyon Üretecinin, Aralık seçicisini 10KHz konumuna, fonksiyon seçicisini sinüzoidal

dalga konumuna getirin. Dijital AC voltmetre yardımıyla, çıkış genliğini 5V’a ayarlayın ve

okunan değeri Ein olarak kaydedin. Ein= VAC

3. Ein'i, devrenin Vs ucuna bağlayın. Frekans kontrol düğmesini çevirirken, R13 üzerindeki

gerilimi ölçün ve maksimum gerilim değerini kaydedin.

ER13 = VAC

Seri-rezonans devresi, rezonans frekansında çalışıyor mu?

4. Osiloskop kullanarak, Fonksiyon Üretecinin çıkış frekansını ölçün ve sonucu, fr rezonans

frekansı olarak kaydedin.

fr= Hz

5. L3 (10mH) ve C3 (0.1µF) değerlerini kullanarak, fr rezonans frekansını hesaplayın ve

kaydedin.

fr= Hz

Ölçülen ve hesaplanan fr değerleri aynı mıdır?

6. Frekans kontrol düğmesini önce tamamen saat dönüş yönünün tersine çevirin ve daha sonra

saat yönünde çevirirken, AC voltmetre yardımıyla L3'ün gerilimini ölçün ve maksimum gerilim

değerini kaydedin. EL= VAC

EL değeri, 2. adımdaki Ein değerinden büyük müdür? 4. adımı tekrarlayın ve bu iki frekans

değerini karşılaştırın.

7. Frekans kontrol düğmesini önce tamamen saat dönüş yönünün tersine çevirin ve daha sonra

saat yönünde çevirirken, AC voltmetre yardımıyla C4'ün gerilimini ölçün ve maksimum gerilim

değerini kaydedin. EC= VAC

EC değeri, 6. adımdaki EL değerine eşit midir? 4. adımı tekrarlayın ve bu iki frekans değerini

karşılaştırın.

8. Şekil 1-11-1'deki A ve B uçlarına, AC voltmetre bağlayın. Frekans kontrol düğmesini sağa

doğru çevirirken, L3-C4 üzerindeki gerilimi ölçün ve minimum gerilim değerini kaydedin.

E = VAC

Bu, EL ve EC'nin eşit genlikli fakat zıt polariteli olduğu anlamına mı gelir? 4. adımı tekrarlayın

ve bu iki frekans değerini karşılaştırın.

9. Q=EL/Ein denklemini kullanarak, seri-rezonans devresinin Q değerini hesaplayın. Q= ______

10.XL = 2πfL denklemi ve 5. adımdaki fr değerini kullanarak, L3'ün empedansını hesaplayın ve

kaydedin. XL= Ω

XC =1/(2πfC) denklemini ve 5. adımdaki fr değerini kullanarak, C4’ün empedansını hesaplayın.





21

XC = Ω

XL ve XC eşit midir?

11.BW=fr/Q denklemini kullanarak, devrenin band genişliğini hesaplayın ve kaydedin.

BW = Hz

Üst yarı-güç frekansı f2 = fr + 1/2 BW = Hz

Alt yarı-güç frekansı f1 = fr - 1/2 BW = Hz

12.L3 uçlarına voltmetre bağlayın. Fonksiyon Üretecinin Frekans kontrol düğmesini, L3 üzerinde

maksimum gerilim elde edecek şekilde ayarlayın ve sonucu kaydedin. EL = VAC

13.Yarı-güç (-3dB) frekanslarındaki EL gerilimini belirlemek için, EL’yi 0.707 ile çarpın.

EL × 0.707 =VAC

14.Fonksiyon Üretecinin Frekans kontrol düğmesini, yarı-güç gerilimi EL elde edilene kadar,

yavaşça sola doğru çevirin.

Osiloskop kullanarak, alt yarı-güç (-3dB) frekansını ölçün ve kaydedin. f1 = Hz

15.Fonksiyon Üretecinin Frekans kontrol düğmesini, diğer yarı-güç gerilimi EL elde edilene

kadar, yavaşça sağa doğru çevirin.

Osiloskop kullanarak, üst yarı-güç (-3dB) frekansını ölçün ve kaydedin. f2 = Hz

Ölçülen frekansları, 11. adımda hesaplana f1 ve f2 değerleriyle karşılaştırın.

Bu frekans değerler aynı mıdır?

16.Tablo 1-11-1'de belirtilen frekanslar için, R13 üzerindeki gerilimi ölçün ve tabloyu

tamamlayın.

Tablo 1-11-1

f (KHz) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ER (VAC)

17.Tablo 1-11-1'de kaydedilen ER ve f değerlerini, Şekil 1-11-3'teki grafiğe işaretleyin ve bu

noktalardan geçen düzgün bir eğri çizin. Bu eğri, seri-rezonans devresinin rezonans eğrisi olur.





22

Şekil 1-11-3 Ölçülen rezonans eğrisi

SONUÇLAR

Bu deneyde, seri-rezonans devresinin karakteristik parametreleri ölçülmüş ve rezonans eğrisi

elde edilmiştir. fr frekansında fonksiyon üretecinin çıkış gerilimi ölçüldüğünde, gerilim, ac

voltmetrenin iç direncine paralel bağlı minimum değerli R yükünden dolayı azalmıştır. Bu

durum, yükleme etkisi olarak bilinir.

5. adımda hesaplanan fr değeri, yaklaşık 5032.92 Hz’dir. Bu değer, cihazlarda ve devre

elemanlarında var olan yapısal hatalardan dolayı, ölçülen değerden biraz farklı olabilir.

Rezonansta akım maksimum olduğu için, seri rezonans devresinde harcanan güç de

maksimumdur. fr’nin her iki tarafında, harcanan gücün, rezonanstaki gücün yarısına eşit olduğu

iki frekans değeri olacaktır. Bu frekanslar, alt (f1) ve üst (f2) yarı-güç frekansları olarak

tanımlanır. f1 ile f2 arasındaki frekans aralığı, seri-rezonans devresinin band genişliği (BW)

olarak adlandırılır. Yani BW=f2-f1. Bu iki frekansta, akım I = 0.707IR’dir. XL/R büyüklüğü,

rezonanstaki devrenin kalite faktörü (Q) olarak ifade edilir. Yani, Q=XL/R=(IR XL)/(IR R)=

EL/Ein ve BW=fr/Q.

1.12 Paralel Rezonans Devresi

DENEYİN AMACI

1. Paralel-rezonans devresinin karakteristik parametrelerini ölçmek.

2. Paralel-rezonans devrenin rezonans eğrisini elde etmek.

GENEL BİLGİLER

Şekil 1-12-1'deki paralel RLC devresi, Deney 1-11'de ele alınan

seri-rezonans devresi ile benzerdir. fr rezonans frekansında, reaktif

terim sıfıra eşit olur ve empedans tamamen dirençsel olur.

1sin LRC II





23

LR

L

LRC Z

X

Z

V

X

V

fr frekansı, reaktif terim sıfıra eşitlenerek, devre parametrelerine göre şu şekilde ifade edilebilir: 22

LLC XRXX ,

22 RXXX LCL ,

CLwL

wcXX LC

1 olduğu için

222 2)2( RC

LLfR

C

LLf rr

2

2

2

2

2

1

2

1

L

R

CL

LR

C

L

Lf r

2

21

2

1

L

R

LCf r

Burada R ihmal edilirse, seri rezonans devresinde olduğu gibi LC

f r2

1 olur.

Paralel-rezonans frekansının, R direncine de (Şekil 1-12-1’deki R14) bağlı olduğuna dikkat edin.

Şekil 1-12-1 Paralel RLC devresi Şekil 1-12-2 Bağlantı diyagramı

(KL-24002 blok j)




3. Osiloskop

4. Dijital Multimetre

DENEYİN YAPILIŞI





24

1. KL-24002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin

üzerine koyun ve j bloğunun konumunu belirleyin.


yapın.

3. Devredeki değerleri kullanarak rezonans frekansını hesaplayın (L4=0.1H, R14=10Ω,

C5=0.1µF).

fr= Hz

4. KL-22001’deki Fonksiyon Üretecinin Aralık seçicisini 10KHz, Fonksiyon seçicisini

sinüzoidal sinyal konumuna getirin. Dijital AC voltmetre kullanarak, çıkış genliği 5V olacak

şekilde Genlik kontrolünü ayarlayın.

R15’in uçlarına, dijital AC voltmetre bağlayın. Voltmetreden, minimum gerilim değeri okunacak

şekilde, frekans kontrol düğmesini ayarlayın.

Osiloskop kullanarak, fonksiyon üretecinin çıkış frekansını ölçün ve sonucu fr olarak kaydedin.

fr= Hz

Ölçülen ve hesaplanan fr değerleri aynı mıdır?

5. R14 ve R15 üzerindeki gerilimleri ölçün. Hangisinin gerilimi daha yüksektir?

6. Devreye, R14’ü kısa devre edecek şekilde klips yerleştirin. R15 üzerindeki gerilimi ölçün ve

kaydedin.

ER15= VAC

Bu ER15 değerini, 5. adımdaki değer ile karşılaştırın ve yorumlarınızı yazın.

7. Klipsi devreden kaldırın.

Tablo 1-12-1'de belirtilen frekanslar için, R15 üzerindeki gerilimi ölçün ve tabloyu tamamlayın.

Tablo 1-12-1

f (KHz) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ER15 (VAC)

8. Tablo 1-12-1'de kaydedilen ER15 ve f değerlerini, Şekil 1-12-3'teki grafiğe işaretleyin ve bu

noktalardan geçen düzgün bir eğri çizin. Bu eğri, paralel-rezonans devresinin rezonans eğrisi

olur.





25

Şekil 1-12-3 Ölçülen rezonans eğrisi

SONUÇLAR

Bu deneyde, paralel-rezonans devresinin karakteristik parametreleri ölçülmüş ve rezonans eğrisi

elde edilmiştir. Rezonans frekansında, empedans maksimum olduğu için akım minimumdur. Bu

yüzden, rezonansta R15 üzerindeki gerilim de minimumdur.

Şekil 1-11-3 ve 1-12-3’ten, paralel-rezonans devresinin rezonans eğrisinin, seri-rezonans

evresininkinin tam tersi olduğu sonucuna varılabilir.



4. Deney: Lenz ve Faraday Yasaları, Ampere Yasası, Fleming Kuralı, Özindükleme,

Karşılıklı indüksiyon ve Magnetik Akı Algılama

1

DENEY NO:4

Lenz ve Faraday Yasaları, Ampere Yasası, Fleming Kuralı,

Özindükleme, Karşılıklı indüksiyon ve Magnetik Akı Algılama

4.1 Magnetik Cihazlar

DENEYİN AMACI

1. Mıknatıs çeşitlerini ve özelliklerini anlamak.

2. Rölelerin nasıl çalıştırılacağını öğrenmek.

GENEL BİLGİLER

Magnetizma 2000 yıl önce antik Yunanlılar tarafından belirli bir cins taşın demiri çektiğini fark

ettiklerinde keşfedildi. Bu taş Anadolu’da Magnesia’da bulunduğundan taşa, manyetit adı verildi.

Daha sonra bu taş bir ipe asıldığında kuzey ve güneyi gösterdiği fark edildiğinde taşa, yol gösteren taş

ya da mıknatıs taşı ismi verildi. Bu yüzden mıknatıs taşı, magnetik malzemeleri çeken doğal bir

mıknatıstır.

Magnetik malzemeler magnetik moleküller taşıdığından her zaman mıknatıs gibi davranacakları

düşünülebilir. Ama davranmazlar. Çünkü normal koşullarda magnetik moleküller rastgele dağılmış

olduğundan magnetik alanlar, birbirlerini yok eder. Metal, mıknatıslanmamış olarak kabul edilir.

Eğer tüm magnetik moleküller aynı yöne doğru sıralanmış olsaydı, aynı yönü işaret ederdiler ve

magnetik alanları toplanırdı. O zaman metal mıknatıslanmış olurdu. Magnetik bir malzemeyi

mıknatıslamanın en iyi yolu magnetik bir kuvvet uygulamaktır. Bu kuvveti her magnetik molekülün

magnetik alanına karşı gelip her bir molekülü düzenler. Bu iki şekilde yapılabilir: magnetik sürtünme

ve elektrik akımıyla.

Bir mıknatıs, bir parça mıknatıslanmamış demirin yüzeyine sürtüldüğünde mıknatısın alanı

demiri mıknatıslamak için molekülleri sıraya dizer.

Mıknatıslanmamış bir demir parçası, bobinin içine konduğunda ve tel bir pile bağlandığında,

elektrik akımı demiri mıknatıslayan bir magnetik alan oluşturur.

Magnetik bir malzeme, magnetik alanını uzun süre koruyorsa, sürekli (kalıcı) mıknatıs olarak

adlandırılır. Mıknatıslığını çabuk kaybediyorsa, geçici mıknatıs denir. Sert demir ve çelikten, iyi bir

kalıcı mıknatıs alet yapılır. Yumuşak demir geçici, mıknatıs olarak kullanılır.

Şekil 3-1-1, soldan sağa sırayla; çubuk, at nalı şeklinde (U şeklinde) ve pusula mıknatıslarını

göstermektedir. Günlük hayatımızda kullandığımız mıknatıslar genelde bu üç tip mıknatıstır.

Röleler, yaygın olarak kontrol devrelerinde bir olaylar dizisini açan ya da kapatan uzaktan

kontrollü mekanik anahtarlar olarak kullanılırlar. Büyük açık- devre direncine, küçük temas direncine

sahiptir ve genellikle büyük yükleri anahtarlayabilirler. Reed röleleri, kalıcı bir mıknatıs ya da bobin

ile harekete geçirilebilirler. Elektromagnetik röleler, bir bobinden akan akımı, anahtar kontaklarını

hareket ettirecek magnetik alan sağlamak içim kullanırlar. Solid- state röleler (SSR), mekanik

bağlantısı ve sivri uçlu çubuğu olmayan yarı-iletken cihazlardır.





2

Şekil 3-1-1

DENEYİN YAPILIŞI

1. KL-13002 modülünü, KL-21001 ana ünitesi üzerine koyun ve a bloğunun konumunu

belirleyin.

2. a bloğuna bir mıknatıs yaklaştırın ve sonucu aşağıya yazın. _

3. b bloğunun konumunu belirleyin.

b bloğu üzerindeki magnetik anahtara bir mıknatıs yaklaştırın ve anahtar temas direncini ölçün.

İkisi arasındaki mesafe 0.5~1 cm arasında olduğunda magnetik anahtar kapanacak ve temas direnci

Ω olacaktır.

Mıknatısı kaldırın ve magnetik anahtarın direncini yazın. R= _Ω

4. c bloğunun konumunu belirleyin ve bobin uçlarına +5V uygulayın.

Ohmmetreyi kullanarak, anahtarın direncini ölçün ve kaydedin. R = _

Gücü kapatın. Anahtarın direncini ölçün ve kaydedin.

R = _

5. d bloğunun konumunu belirleyin. Ohmmetreyi 2 ve 3 uçlarına, artı gücü ise 4 ve 5 uçlarına

bağlayın.

Ohmmetrenin okuduğu direnç değeri ∞ olana kadar gücü yavaşça artırın.

Güç gerilimini ölçün ve kaydedin. E = V

6. e bloğunun konumunu belirleyin.

Şekil 3-1-2'de gösterildiği gibi deney devresini tamamlayın.

Şekil 3-1-2

7. Güç kaynağını +V'ye bağlayın. SSR ve lamba yanana kadar +V gerilimini yavaşça artırın. Güç

gerilimini ölçün ve kaydedin.

E = V

SONUÇ Magnetik aletlerin çalışması üzerine deneyler yaptınız. Bunlar: mıknatıs (adım2), magnetik

anahtar (adım 3), reed röle (adım 4), elektromagnetik röle (adım 5), ve SSR (adım 7) dir.

Bir mıknatısın kutupları, kuzey (N) kutbu ve güney (S) kutbu olarak isimlendirilir.

Magnetizmanın çekme ve itme yasaları, elektrik yük yasaları ile aynıdır, ancak artı ve eksi yerine N ve





3

S kutupları kullanılır. Bu iki yasa şu şekildedir: aynı kutuplar çeker, zıt kutuplar iter.

4.2 Magnetik Alan

DENEYİN AMACI

1. Magnetik alan uygulamalarını göstermek.

2. Alarm devrelerindeki magnetik aletlerin nasıl kullanıldığını öğrenmek.

GENEL BİLGİLER

Magnetik anahtarlar ve röleler, kontrol devrelerinde yaygın olarak kullanılırlar. Magnetik

anahtarlar, genellikle mıknatısla, elektromagnetik röleler ise bobinlerden akan akımlarla iletime

geçirilirler. Şekil 3-2-1’de basit bir alarm devresi gösterilmektedir. Bu devrede MS magnetik anahtarı,

kapı olarak düşünülmüştür. Mıknatıs anahtara yaklaştığında, magnetik anahtar magnetik alan

tarafından etkinleştirilir ve kontak kapanır. Bu kapının kapanması durumudur.

Alarm devresinin çalışma şekli, adım adım aşağıdaki gibidir:

1. Reset anahtarını, ON konumuna getirin. Röle etkinleşecek ve NO (normalde açık) kontağı da

kapanacaktır.

2. Mıknatısı, magnetik anahtara yaklaştırın. (kapıyı kapatın)

3. Reset anahtarını, OFF konumuna getirin. Röle hala magnetik anahtardan akan akım yoluyla etkin

durumdadır.

Şimdi, alarm devresi normal durumdadır.

4. Mıknatısı, anahtardan uzaklaştırın. (kapıyı birisi tarafından açıldı)

5. LED yanar. Devre alarm verir.

Şekil 3-2-1 Şekil 3-2-2

DENEYİN YAPILIŞI

1. KL-13001 modülünü, KL-21001 ana ünitesi üzerine koyun ve a bloğunun konumunu belirleyin.

2. Şekil 3-2-1 ve 3-2-2’ye göre kısa devre klipsleri ile eşdeğer devreyi tamamlayın. Reset anahtarını

OFF durumuna getirmek için a kısa devre klipini çıkartın.

3. V+’ya +6V uygulayın.

LED açık mı kapalı mı? _ _ Röle açık mı kapalı mı? _

4. Reset anahtarını ON durumuna getirmek için a kısa devre klipsini geri takın.

Röle açık mı kapalı mı? _





4

a kısa devre klipsini kaldırın.

Röle açık mı kapalı mı? _ Devre normal çalışıyor mu?

5. Mıknatısı magnetik anahtara yaklaştırın.

Röle açık mı kapalı mı? _

a kısa devre klipsini geri takın ve mıknatısı magnetik anahtara yaklaştırın. Röle açık mı kapalı mı? _

6. Mıknatısı magnetik anahtara yaklaştırın. Tekrar a kısa devre klipsini kaldırın.

Röle açık mı kapalı mı? _ Devre normal çalışıyor mu?

LED açık mı kapalı mı? _ _

7. Mıknatısı magnetik anahtardan uzaklaştırın.

Röle açık mı kapalı mı? _ LED açık mı kapalı mı? _ _

Devre alarm veriyor mu?

SONUÇ

Alarmla ilgili deney yaptınız ve magnetik alanın varlığını ve işlevini anladınız. Dünya dönen

büyük bir kütle olduğundan, o da magnetik alan üretir. Dünya merkezinden geçen, bir ucu kuzey

kutbu yakınında diğer ucu güney kutbu yakınında olan çubuk bir mıknatıs varmış gibi davranır.

Bir önceki deneyde magnetik kutupların çekme ve itmelerini gördüğünüz gibi bu olaylara sebep

olan, magnetik kutuplardan çıkan kuvvetler vardır. Ama olaylar yalnızca magnetik kutuplarda

gerçekleşmez. Magnetik kuvvet, aslında tüm mıknatısı bir alan içinde sarar.

4.3 Magnetik Eğrilerin Çizimi

DENEYİN AMACI

1. Magnetik alanın özelliklerini anlamak.

2. Kuvvet ya da akı çizgilerini çizmek.

GENEL BİLGİLER

Magnetik kutupların çekme ve itmelerinden gördüğünüz gibi bu olaylara sebep olan magnetik

kutuplardan çıkan kuvvetler vardır. Ama olaylar yalnızca magnetik kutuplarda meydana gelmez.

Magnetik kuvvet aslında tüm mıknatısı bir alan içine alır. Bu durum, Şekil 3-3-1'de gösterildiği gibi

bir pusula çubuk mıknatısın etrafında dolandırıldığında gözlemlenebilir. Çubuk mıknatısın etrafında

her durumda, pusula ibresinin bir ucu bardaki zıt kutbu gösterecektir.





5

Şekil 3-3-1

Bir mıknatısın magnetik alanı, N kutbundan S kutbuna uzanan kuvvet çizgilerinden oluşur. Bu

kuvvet çizgileri, karışmaz ve mıknatıstan uzaklaştıkça araları genişler. Kuvvet çizgileri ne kadar

yakınsa ve sayıları ne kadar çoksa magnetik alan o kadar güçlü olur.

DENEYİN YAPILIŞI

1. Şekil 3-3-2'de gösterildiği gibi çubuk mıknatısı masanın üstüne yerleştirin.

2. Pusulayı mıknatısın etrafında en az 20 farklı yere koyun ve pusula ibresinin gösterdiği yönleri

kaydedin.

3. Kaydettiğiniz yönleri Şekil 3-3-2'ye işaretleyin ve kuvvet veya akı çizgilerini göstermek için bu

noktalarda geçen düzgün eğriler çizin.

Şekil 3-3-2

4.4 Magnetik Alan Kuvveti

DENEYİN AMACI

1. Bir bobinin etrafındaki magnetik alan kuvvetini anlamak.

2. Magnetik alan üretmek için gereken faktörleri öğrenmek.

GENEL BİLGİLER





6

1819’da Hans Christian Oersted akım taşıyan bir telin pusulayı nasıl etkilediğini

gördüğünde akımın magnetik alan yarattığını keşfetti.

Birkaç tel sarımı, bobin oluşturacak şekilde aynı yönde sarılırsa, bobinden geçen akı çizgilerini

yoğunlaştıracak daha çok alan eklenecektir. Bobindeki magnetik alan daha da güçlenir. Ne kadar çok

sarım varsa magnetik alan o kadar güçlü olur.

Çok güçlü bir magnetik alan yaratmak için yapılmış sarmal şeklinde sarılmış bobine solenoid

adı verilir. Solenoid deki akı çizgileri aynen mıknatıs gibi davranır. N kutbundan çıkıp S kutbuna

giderler. Şekil 3-4-1'de gösterildiği gibi bir solenoid demir bir çubuğu etkilediği zaman, çubuğu

bobinin içine çekecektir.

Şekil 3-4-1

Telde akan akımın sebep olduğu mıknatıslama kuvvetine, magnetomotor kuvveti, mmf denir. mmf

bobinde akan akıma ve sarım sayısına bağlıdır.

DENEYİN YAPILIŞI

1. KL-13003 modülünü, KL-21001 ana ünitesi üzerine koyun ve c bloğunun konumunu belirleyin.

2. Şekil 3-4-1 ve 3-4-2’ye göre kısa devre klipsleri ile eşdeğer devreyi tamamlayın. Ampermetre

(0~1A) ana ünitede bulunmaktadır.

Şekil 3-4-2

3. V+’ya +18V uygulayın. Demir çubuk bobinin içine girene kadar VR1'i sağa doğru yavaşça çevirin.

Ampermetrede gördüğünüz akım değerini kaydedin. I = A

Gücü kapatın ve gerilim kontrolünü tamamen sola çevirin.

4. Gücü açın. Demir çubuk bobinin içine girene kadar artı gücü sağa doğru yavaşça çevirin.

Güç gerilimi ve akım değerlerini kaydedin. E = V, I = A





7

SONUÇ

3. ve 4. adımlarda, bir bobinin oluşturduğu magnetik alanın bobinde akan akıma ve sarım sayısına

orantılı olduğunu ispatladınız. Bir bobinin magnetik alanı, bobin içinde bir demir çekirdek

bulundurarak daha da kuvvetlendirilebilir. Yumuşak demir magnetik olduğundan ve düşük magnetik

dirence sahip olduğundan akı çizgilerinin toplanmasına havadan daha çok izin verir.

4.5 Lenz ve Faraday Yasaları

DENEYİN AMACI

1. Elektromagnetik indüksiyonda Lenz yasasına aşina olmak.

2. Elektromagnetik indüksiyonda Faraday yasasını aşina olmak.

GENEL BİLGİLER

Lenz yasasına göre akımdaki veya akıdaki bir değişiklik, akım veya akıdaki değişimin tam tersi

yönünde olan bir emf üretir. Yani, akım veya akı azalırken indüklenmiş emf, akım veya akıyla aynı

yöndedir ve indüklenmiş emf, akım veya akının azalmasını engellemeye çalışır. Akım veya akı

artarken indüklenmiş emf’nin polaritesi akım veya akının yönünün tersidir ve indüklenmiş emf, akım

veya akının artmasını engellemeye çalışır.

Bu kavramları, Şekil 3-5-1'de gösterildiği gibi hareket edebilen bir mıknatıs ile sabit bir bobin

arasındaki göreceli hareketi inceleyerek gösterebiliriz. (a) ve (c) şıklarında, mıknatıs bobinin içine

konduğunda, bobin mıknatısın içeri girmesini engellemek için mıknatısın yakın olan kutbuyla bir

magnetik alan yaratır ve indüklenmiş akım, ampermetrenin ibresinin bir yöne sapmasına neden olur.

Mıknatıs bobinin dışına konursa, bobin solundaki mıknatıs kutbunun ters kutbuyla magnetik alan

oluşturarak mıknatısın dışarı çıkmasını engellemeye çalışacak ve indüklenmiş akım (b) ve (d)

şıklarındaki gibi ampermetrenin diğer yönüne sapacaktır.

Şekil 3-5-1

Faraday yasasına göre, N sarımlı bir bobinde değişken akı ile indüklenen gerilim eL = -N(d/d

t), burada d /d t değişen akının anlık değeridir. Bir bobinde akımdaki değişiklik magnetik akının da

değişmesine sebep olur. Bundan dolayı, bobindeki akım değişikliği bobinde gerilimin de

indüklenmesine sebep olur. Şekil 3-5-2'deki devrenin çalışma prensibi, Şekil 3-5-1'deki devrenin

çalışma prensibine benzer. Mıknatısı içinden akım akan bir bobinle değiştirirsek sonuç aynı olur.

Şekil 3-5-3, aynı boruya bağlanmış iki farklı P ve S bobinini gösteriyor. S bobininin uçları bir

ampermetreye, P bobininin uçları ise bir pile bağlanmış. K anahtarı açıldığı ya da kapandığı anda

ampermetre S bobininde P bobinindeki akımın hızlı değişimine bağlı olarak indüklenmiş bir akım

gösterecektir.

DENEYİN YAPILIŞI





8

1. KL-13003 modülünü, KL-21001 ana ünitesi üzerine koyun ve b bloğunun

konumunu belirleyin.

2. Şekil 3-5-2 ve 3-5-4’e göre kısa devre klipsleri ile eşdeğer devreyi tamamlayın.

3. Bobinin içindeki mıknatısı aşağı yukarı oynatın ve µA metredeki ölçümü gözleyin.

µA metrede akım görülüyor mu?

4. Mıknatısın hareket hızını değiştirin ve µA metredeki ölçümü gözleyin.

İndüklenmiş akım ile hareket hızı arasındaki ilişki nedir?

Şekil 3-5-2 Şekil 3-5-3

5. Mıknatısı bobinin içinde sabit tutun. Akım ölçümü sıfıra döndü mü?

Şekil 3-5-4

SONUÇ

Magnetik bir alanda hareket eden her telde bir emf indükleneceğini hatırlayın. Bu durumda,

alan hareket ediyor, ama telin hareket ettiği ve alanın sabit olduğu durumla aynı etki elde ediliyor.

Tüm bu durumlar, magnetik alan ve iletken arasındaki göreceli harekete ihtiyaç duyar. Bundan dolayı,

magnetik alan iletkene doğru genişlerken kendi kendine alıç akışı üretme eğilimindedir. Benzer olarak

magnetik alan kesildiğinde akı çizgileri iletkeni tekrar keser ve tekrar emf üretilir.

4.6 Ampere Yasası

DENEYİN AMACI

1. Bir tel kullanarak sağ el kuralını ispatlamak.

2. Bobin kullanarak sağ el kuralını ispatlamak.





9

GENEL BİLGİLER Bir elektronun çevresindeki magnetik alan, bir çember oluşturduğundan elektronların alanları

birleşerek telin çevresinde bir çember dizisi oluşturur. Magnetik alanın yönü akımın akış yönüne

bağlıdır. Bu, bir pusula kullanılarak incelenebilir. Telin çevresinde hareket ettirilen pusula kendisini

akı çizgileriyle aynı hizaya getirecektir.

Ampere kuralı da denen sağ el kuralı, magnetik alanın yönünü belirlemek için kullanılabilir.

Başparmağımız akan akımın yönünü gösterecek şekilde elinizi telin çevresine sararsanız,

parmaklarınız magnetik alanın yönünü gösterecektir.

Bir bobini oluşturacak şekilde birçok tel sarımı aynı yönde sarılmışsa, daha çok alan

ekleneceğinden bobindeki akı çizgileri daha da yoğun olacaktır. Bobinin magnetik alanı da daha güçlü

olur. Ne kadar çok sarım varsa magnetik alan o kadar güçlü olur.

DENEYİN YAPILIŞI


2. Şekil 3-6-1 ve 3-6-2’ye göre kısa devre klipsleri ile eşdeğer devreyi tamamlayın.

3. V+’ya 3V, V-‘ye –5V uygulayın.

4. Pusulayı tele yaklaştırın. SW1’e basın ve pusula ibresinin sapmasını gözlemleyin. (Not: SW1’in

açık olduğu süre çok uzun olmamalı.)

Pusula ibresinin sapma yönü nedir? _

5. Hafif sapmaya magnetik alan mı sebep oldu? _

Evet ise bu telin çevresindeki magnetik alan mıdır? _

6. Şekil 3-6-3 ve 3-6-4’e göre kısa devre klipsleri ile eşdeğer devreyi tamamlayın.

Şekil 3-6-1

Şekil 3-6-2

7. SW2’ye basın ve pusula ibresinin sapmasını gözlemleyin.

Pusula ibresinin sapma yönü nedir? _

8. KL-13004 modülü üzerinde blok b’yi bulun ve 4. Adımdan 7. adıma kadar olan adımları tekrar

edin.

9. 8. Adımın sonuçlarını 4’ten 7’ye kadar olan adımların sonuçlarıyla karşılaştırın.





10

Sapma yönleri aynı mı?

Sapma dereceleri aynı mı?

Şekil 3-6-3

Şekil3-6-4

SONUÇ Bir tel ve bir bobin tarafından oluşturulan magnetik alanın yönünü belirleyen sağ el kuralını

ispatladınız. Magnetik alanın yönünün ve büyüklüğünün sırasıyla akım yönüne ve sarım sayısına

bağlı olduğunu buldunuz.

4.7 Fleming Kuralı

DENEYİN AMACI

1. Fleming’in sol el kuralını öğrenmek.

2. Fleming’in sağ el kuralını öğrenmek.

GENEL BİLGİLER Daha önce bahsedildiği üzere, bir telin etrafında magnetik alan ancak telden akım akıyorsa

oluşacaktır. Bu tel magnetik bir alanın içindeyse, tel iki magnetik alanın etkileşimine bağlı olarak bir

yöne hareket edecektir. Fleming kuralları, genelde magnetik alan, akım ve hareket yönünün ilişkilerini

tanımlamakta kullanılır.

Fleming kuralları, sağ el ve sol el kurallarını içerir. Çoğunlukla motorların çalışmalarını

göstermek için kullanılan sol el kuralına motor kuralı da denir. Var olan magnetik alan, iletkendeki

akım ve hareket yönünün ilişkisi Şekil 3-7-1'de gösterilmiştir. İşaret parmağı magnetik alanın (kuvvet

çizgilerinin) yönünü ve orta parmak iletkende akan akımın yönünü gösteriyorsa başparmak iletkenin

hareket edeceği yönü gösterir.





11

Şekil 3-7-1

Çoğunlukla güç üreteçlerin çalışmalarını göstermek için kullanılan Fleming’in sağ el kuralına

üreteç kuralı da denir. Bu durum, Şekil 3-7-2'de gösterilmiştir. Baş parmağınız iletkenin hareket

yönünü, işaret parmağınız magnetik alan yönünü gösteriyorsa, orta parmağınız akımın yönünü

gösterir.

Şekil 3-7-2

DENEYİN YAPILIŞI


2. Şekil 3-7-3 ve 3-7-4’e göre kısa devre klipsleri ile eşdeğer devreyi tamamlayın. V+’ya 5V

uygulayın.

3. SW1’e basın ve telin hareketini gözleyin.

(Not: SW1’in açık kaldığı süre çok uzun olmamalı.) Hareketin yönü nedir?

_ _

4. Şekil 3-7-5 ve 3-7-6’ya göre kısa devre klipsleri ile eşdeğer devreyi tamamlayın. V-’ye -5V

uygulayın.

5. SW1’e basın ve telin hareketini gözleyin.

Hareketin yönü nedir?

_ _





12

Şekil 3-7-3

Şekil 3-7-4

6. Blok b’yi bulun ve Şekil 3-7-7'deki deney devresini tamamlayın.

Şekil 3-7-5

Şekil 3-7-6

7. Yavaşça artı gücü artırın ( ≤ +10V) ve lambanın parlaklığını gözleyin.

Güç arttıkça parlaklık da arttı mı?





13

Şekil 3-7-7

SONUÇ

3. ve 5. adımlarda Fleming’in sol el kuralını ispatladınız ve telin hareket yönü teldeki akımın

yönüne bağlı olduğunu buldunuz. 7. adımda da Fleming’in sağ el kuralını ispatladınız. Bu devre, bir

üreteci göstermek için iyi bir örnektir.

4.8 Öz İndüksiyon

DENEYİN AMACI

1. Bir bobinin öz indüksiyonunu anlamak.

2. Öz indüksiyon kavramını ispatlamak.

GENEL BİLGİLER

Akımdaki değişim, iletkenin etrafındaki magnetik alanın genişlemesine ya da daralmasına

neden olur, bu da iletkende bir emf oluşturur. Buna öz indüksiyon denir.

Öz indüklenmiş emf’nin büyüklüğü, bobindeki akımın büyüklüğüyle orantılıdır. Lenz yasasıyla,

iki gerilim de 180 derece faz dışında olacak şekilde akım akmasına sebep olan indüklenen emf ile

uygulanan gerilim arasındaki ilişkiyi de bulabiliriz.

Magnetik akının büyüklüğü bobindeki akımın büyüklüğüne orantılı olduğundan N sarımlı bir

bobinin öz indüklenmiş emf’si şu denklemle ifade edilebilir: e=-N∆Φ/∆t. Bobinin magnetik alanı ve

akı çizgileri bobinin içine yumuşak bir demir çubuk koyarak artırılabilir.

Şekil 3-8-1’deki devre öz indüksiyon kavramını anlatmak için kullanılabilir. Anahtar

kapalıyken, bobin magnetik alan (akı) oluşturur. Anahtar açılırsa, Magnetik akı hemen yok olur. Bu





14

nedenle, ∆Φ/∆t büyük olacağından büyük bir indüklenmiş emf ortaya çıkar ve

lambanın parlaklığı maksimum olur.

DENEYİN YAPILIŞI


2. Şekil 3-8-1 ve 3-8-2’ye göre kısa devre klipsleri ile eşdeğer devreyi tamamlayın.

Şekil 3-8-1

Şekil 3-8-2

3. V+’ya 5V uygulayın.

4. SW’ya basarken ve basmazken lambanın durumunu gözlemleyin ve yorumlarınızı aşağıya yazın.

_

_

SONUÇ

Magnetik akının olduğu yerde, endüktans da vardır. Endüktans bir telin ya da bobinin olabilir,

ama her zaman magnetik akı ve endüktans birlikte vardır. N sarımlı bir bobinin öz endüktansı

L=N*(∆Φ/∆t) denklemiyle ifade edilir. Öz endüktans L’nin birimi henry’dir (H).

4.9 Ortak İndüksiyon

DENEYİN AMACI

1. Bobinler arasındaki ortak indüksiyonu anlamak.

2. Ortak indüksiyon kavramını anlamak.

GENEL BİLGİLER

Bir bobindeki akım değişirken başka bir bobinde indüklenmiş bir gerilim oluşur. Bu etkiye

ortak indüksiyon denir.

Şekil 3-9-1(a')yı ele alalım: S anahtarı kapandığı anda, bobin 1’den akan akım kendi etrafında

bir magnetik alan (akı) oluşturur. Bu akının bir bölümü yalnızca bobin 1’e aittir. Diğer bölümü ise

hem 1 hem de 2 bobinlerine ait olduğundan ortak akının bir parçasıdır. Bu ortak akı bobin 2’de bir





15

indüklenmiş emf oluşturur. Bu indüklenmiş emf ampermetreden akan bir akım üretir.

Benzer şekilde, Şekil 3-9-1(b)'de gösterildiği gibi S anahtarı açıldığında ampermetreden tam tersi bir

akım akacaktır.

Şekil 3-9-1

Daha önce anlatıldığı üzere, magnetik akının olduğu yerde endüktans da vardır. Ortak akı, ortak

endüktans M tarafından oluşturulur. İki bobin arasındaki ortak endüktans M, bobinlerin biçimine,

geçirgenliğine ve kendi endüktanslarına bağlıdır.

DENEYİN YAPILIŞI

1. KL-13006 modülünü, KL-21001 ana ünitesi üzerine koyun ve b bloğunun konumunu

belirleyin.

2. Şekil 3-9-2'ye göre deney devresini tamamlayın.

3. V+’ya +3V uygulayın.

4. SW’ya basın ve µA metredeki ölçümü gözleyin. µA metrede akım görülüyor mu?

5. SW'yi bırakın ve µA metredeki ölçümü gözleyin.

µA metrede akım görülüyor mu?

6. Güç kaynağını azaltın ve 4. ve 5. adımları tekrar edin.

Sonuçları aşağıya yazın.

_

Şekil 3-9-2





16

4.10 Magnetik Akı Algılama

DENEYİN AMACI 1. Magnetik-akı-yoğunluk algılayıcısının çalışma prensibini öğrenmek.

2. Magnetik akı detektör devresinin uygulamasını anlamak.

GENEL BİLGİLER

En çok kullanılan magnetik-akı-yoğunluk algılayıcıları, Hall-etkili cihazlar kullanılanlarıdır. Bu

aletler, üzerlerinden sabit bir uyarma akımı geçtiğinde enine magnetik bir alanın akı yoğunluğu ile

orantılı bir çıkış gerilimi üretirler. Bu çıkış geriliminin polaritesini magnetik alanın yönü belirler.

Elektronik devrelerde en çok kullanılan Hall-etki aletleri yarı iletken aletlerdir.

Magnetik akıyı algılamak için yapılmış bir devre, Şekil 3-10-1'de gösterilmiştir. Magnetik-akı-

yoğunluk dönüştürücüsü U1, bir magnetik alan algıladığı zaman dc bir çıkış gerilimi üretir. Çıkış

gerilimim büyüklüğü, akı yoğunluğuna bağlıdır ve çıkış polaritesini magnetik alanın yönü belirler. Bu

DC çıkış gerilimi U2-b veU2-a kuvvetlendiricileri tarafından kuvvetlendirilir. U2-a’nın çıkış gerilimi,

LED1 ve LED2’den geçen bir sürücü akım üretir. Pozitif çıkış LED2’yi, negatif çıkış LED1’i açar.

LED'lerin parlaklığı U2-a çıkış geriliminin büyüklüğüne bağlıdır. Devredeki R6, devre başlangıç

durumuna getirildiğinde çıkış gerilimini sıfırlayan offset ayarı olarak kullanılır.

DENEYİN YAPILIŞI

1. KL-13006 modülünü, KL-21001 ana ünitesi üzerine koyun ve c bloğunun konumunu

belirleyin.

2. Şekil 3-10-1'de gösterildiği gibi devreye +12V ve –12V uygulayın.

3. R6’yı U2-b’nin çıkışında (U2 7. bacak) 0V elde edecek şekilde ayarlayın.

Şekil 3-10-1





17

4. Mıknatısı U1’e yaklaştırın ve U2-a’nın çıkış gerilimini voltmetrede gözlemleyin.

Magnetik alanın büyüklüğü ve polaritesi değiştikçe U2-a’nın çıkış gerilimi nasıl değişiyor?

_

5. LED1 ve LED2’nin durumlarını gözleyin ve sonuçları aşağıya yazın.

_



5. deney: Doğru Akım RC Devresi, RL Devresi ve Geçici Olaylar

1

DENEY NO:5

Doğru Akım RC Devresi, RL Devresi ve Geçici Olaylar

1. Doğru Akım RC Devresi ve Geçici Olaylar

DENEYİN AMACI

1. RC devresinde zaman sabitinin anlamını öğrenmek.

2. RC devresinde dolma ve boşalma kavramlarını öğrenmek.

GENEL BİLGİLER

Kondansatör, üzerinde yük biriktirerek elektrik enerjisi depolayan bir elemandır. Kondansatör üzerindeki

yükün bir anda değişemeyeceği unutulmamalıdır. Şekil 2-6-1, bir dc gerilim, anahtar, kondansatör ve

dirençlerden oluşan basit bir RC devresini göstermektedir. Anahtar kapanmadan önce C'deki gerilimin

sıfır olduğu kabul edilirse, anahtar kapandığı (VR1e bağlandığında ve VR1=R olduğunda) anda bile

kondansatörün gerilimi hala sıfır olur böylece tüm gerilim dirence etki eder. Yani, akmaya başlayan şarj

akımının tepe değeri, direnç tarafından belirlenir. I0=V/R

Şekil 2-6-1 RC devresi

C dolmaya başlayınca üzerinde, batarya gerilimine karşı koyacak yönde ve dirence düşen gerilimi

azaltacak şekilde, bir gerilim oluşur. Dolma işlemi devam ettikçe, akım da azalmaya devam eder. Şarj

akımı İ=(V/R)e-t/RC

formülüyle ifade edilebilir (e=2.718). Şekil 2-6-2, şarj akımının zamanla nasıl

değiştiğini göstermektedir.

Şekil 2-6-3, kondansatör dolarken, direnç gerilimi VR ve kondansatör gerilimi VC'nin zamanla değişimini

göstermektedir. Kondansatör gerilimi VC, VC=V(1-e-t/RC

), direnç gerilimi VR ise VR= Ve-t/RC

formülüyle

ifade edilir. Kirchhoff’un gerilim yasasına göre

her zaman V= VR + VC ‘dir.




2

Şekil 2-6-2 Şarj akımı Şekil 2-6-3 Şarj sırasında VR ve VC

Bir an için VC'nin batarya gerilimine eşit olduğu kabul edilsin. Anahtar, C ve R7 paralel bağlanacak

konuma getirilirse, kondansatör R7 (R7=R alınır) üzerinden boşalır ve bu durumda boşalma akımı, direnç

gerilimi ve kondansatör gerilimi aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

I = - (V/R) e-t/RC

, VC = Ve-t/RC

, VR = - Ve-t/RC

Şekil 2-6-4'te, boşalma akımının zamanla değişimi gösterilmiştir. Şekil 2-6-5 ise deşarj sırasında VR

ve VC'nin zamanla değişimini göstermektedir.

Şekil 2-6-4 Deşarj akımı Şekil 2-6-5 Deşarj sırasında VR ve VC

Kondansatör şarj olurken, VC’nin son değeri yalnızca batarya gerilimi, ne kadar sürede bu değere

ulaşacağı direnç ve kondansatör değerlerine bağlıdır. RC çarpımı değeri, RC devresinin zaman sabiti (T

yada TC) olarak adlandırılır. Yani, T=RC’dir ve T saniye, R ohm, ve C farad birimindedir. t=1T

iken, kondansatör son gerilim değerinin %63'üne ulaşır. Zaman sabiti grafiği, Şekil 2-6-6'da




3

gösterilmiştir. A eğrisi kondansatör dolma gerilimi, B eğrisi kondansatör boşalma gerilimidir. Pratikte

t=5T'de, VC'nin, V gerilimi ile dolduğu ya da 0 gerilimine boşaldığı kabul edilir.

Şekil 2-6-6 Kondansatörün dolma ve boşalma eğrileri




3. Multimetre

DENEYİN YAPILIŞI

1. KL-24002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve d




Şekil 2-6-7 Bağlantı diyagramı (KL-24002 blok d)

3. VR1’i 1KΩ’a ayarlayın. Anahtarı, VR1 konumuna getirin.

C1 kondansatörü uçlarına voltmetre bağlayın.

KL-22001’deki Ayarlanabilir Güç Kaynağından, devrenin girişine +10VDC gerilim uygulayın.

Bu esnada, C1 kondansatörü dolmaya ve Vc1 kondansatörü gerilimi artmaya başlar. En sonunda,




4

voltmetrede gösterilen değer 10V’a ulaşır.

4. Anahtarı, R7 konumuna getirin.

Kondansatör boşalmaya başlar ve Vc gerilimi 0V'a kadar azalır.

5. T=R×C denklemi ile VR1 ve C1 (1000µF) değerlerini kullanarak, zaman sabitini hesaplayın. T=

6. t=0T, 1T, 2T, 3T, 4T ve 5T anları için, Vc1 kondansatör gerilimini hesaplayın ve bu değerleri Şekil 2-

6-8'deki grafikte gösterin.

Bu gösterilen noktalar üzerinden, düzgün bir eğri çizin. Bu eğri, kondansatörün dolma eğrisidir.

Vc1

10V

8V

6V

4V

2V

0V

1T 2T 3T 4T 5T

Şekil 2-6-8 Ölçülen dolma eğrisi

7. Zaman sabitini ölçmek için bir kronometre yada osiloskop kullanın.

Anahtarı VR1 durumuna getirin, dolan kondansatörün gerilimi Vc1, 6.32V değerine ulaşana kadar geçen

süreyi ölçün ve kaydedin. T= saniye

Kondansatörü doldurmaya başlamadan once, VC1=0 olduğundan emin olun.

8. t=0T, 1T, 2T, 3T, 4T, 5T anlarındaki VC1 değerlerini ölçün ve sonuçları Tablo 2-6- 1’e kaydedin.

Tablo 2-6-1


V

9. Kaydedilen t ve VC1 değerlerini, Şekil 2-6-8'deki grafiğe işaretleyin ve bu noktalardan geçen

düzgün bir eğri çizin.

10.9. ve 6. adımdaki eğrileri karşılaştırın. Bu iki eğri birbirine benziyor mu?

11. R1'i 200Ω'a ayarlayın.




5

Zaman sabiti T’yi hesaplayın ve kaydedin. T = saniye

Kondansatörü şarj edin ve voltmetre ile VC1’deki değişimi gözlemleyin.

VC1=10V olması için geçen şarj süresi, 3. adımdakine göre daha kısa mıdır?

12.Anahtarı VR1 konumuna getirin.

Kondansatörün VC1=10V’a şarj olması için, +10V gerilim uygulayın.

13.Anahtarı, R7 (10KΩ) konumuna getirin. Kondansatör, R7 direnci üzerinden boşalacaktır. Boşalma

zaman sabitini hesaplayın ve kaydedin. T = saniye


15.VC1’in, 10V'tan 3.68V'a düşmesi için geçen süreyi ölçün ve kaydedin. t = saniye

Bu sonucu, 13. adımdaki sonuç ile karşılaştırın, iki sonuç aynı mıdır?

16.Boşalma için 8. adımı tekrarlayın ve sonuçları Tablo 2-6-2'ye kaydedin.


VC1 (V) 10V

Tablo 2-6-2


18. 17. ve 14. adımlardaki eğrileri karşılaştırın; iki eğri aynı mıdır?

SONUÇLAR

Bu deneyde karmaşık ölçümler sonucu, RC devresi için dolma ve boşalma eğrileri elde edilmiştir. Eğriler

arasındaki hata çok büyükse, deney adımları tekrarlanmalıdır. Hatalar iki ana sebepten kaynaklanabilir:

(1) zaman sabiti tam olarak ölçmek için çok küçüktür; (2) voltmetrenin iç direnci küçüktür.

4.2 Doğru Akım RL Devresi ve Geçici Olaylar

DENEYİN AMACI

1. RL devresinde zaman sabitinin anlamını öğrenmek.

2. RL devresinde dolma kavramını öğrenmek.

GENEL BİLGİLER




6

Şekil 2-7-1, RL devresini göstermektedir. Eğer anahtar "b" konuma getirilirse, endüktans üzerinden geçen

akım ani olarak değişemediği için, L üzerinde ters elektromotor kuvvet endüklenir.

Bu elektromotor kuvvet,

E = VR+ VL= iR + L di/ dt

Yukarıdaki denklem çözülürse,

İL= (E/R) (1− e −t /( L / R )

)

Burada T=L/R zaman sabiti olarak adlandırılır ve birimi saniyedir. iL(t)'nin değişim eğrisi, Şekil 2-7-

1(b)'de gösterilmiştir.

VL = L di/dt = Ee−t /( L / R )

VL(t)’nin değişim eğrisi de, Şekil 2-7-1(b)'de gösterilmiştir.

VR = iLR = (E/R) (1 − e −t /( L / R )

) R= E(1 − e −t /( L / R )

)

Yukarıdaki denkleme göre: iL, maksimum değerine t=5T=5(L/R) anında ulaşır; aksine VL, t=5T

anında sıfıra yaklaşır. Bu durum, türev alıcı devrenin çalışması ile benzerdir.

(a) Dolma devresi (b) Dalga şekilleri

Şekil 2-7-1 RL devresi

Şekil 2-7-2'de gösterilen devrenin girişine kare dalga uygulanması durumunda, çıkış dalga şekli, RC türev

alıcı devreninki ile benzer olacaktır. Tek fark, çıkışın, RC türev alıcı devrede VR üzerinden, RL türev alıcı

devrede ise VLden alınmasıdır ve XC=1/(2πfC), XL=2πfL.

Şekil 2-7-2 RL türev alıcı devre





7



3. Osiloskop

DENEYİN YAPILIŞI

1. KL-24002 modülünü, KL-22001 Temel Elektrik Devreleri Deney Düzeneğinin üzerine koyun ve f


Şekil 2-7-3 KL-24002 blok f

2. KL-22001’deki Fonksiyon Üretecinden RL devresinin girişine, 10VP-P, 200Hz’lik bir kare dalga

uygulayın.

3. Osiloskop kullanarak, giriş gerilimi (Vin) ve çıkış gerilimi (VL1) dalga şekillerini ölçün ve kaydedin.

RL devresindeki geçici olayları gözlemleyin.

4. R9=330Ω ve L1= 500mH değerleri için zaman sabitini hesaplayın.

T=L/R= ms

SONUÇLAR

Endüktans üzerindeki akım, ani olarak değişemez. Bununla birlikte, bobin üzerindeki gerilim değişimi,

sınırsızdır ve ani sıçramalar yapabilir. Bu, endüktansın akımdaki değişime karşı koymasından

kaynaklanır.



6. deney: güç, enerji ve cosφ’nin ölçülmesi alternatif akım devrelerinde kompanzasyon ve LC filtrenin ve

transformatörün incelenmesi

1

DENEY NO:6

GÜÇ, ENERJİ VE COSφ’NİN ÖLÇÜLMESİ ALTERNATİF

AKIM DEVRELERİNDE KOMPANZASYON

1. DENEYDEN ÖNCE İSTENENLER

1. Wattmetre, Aktif enerji sayacı, Ampermetre ve Voltmetrenin çalışma prensibini ve bağlantı

şekillerini öğreniniz.

2. Yapacağınız deneylerin bağlantı şekillerini deneyden önce çiziniz.

3. Endüktif bir yükü kompanze etmek için hangi elemanlar kullanılabilir?

4. Seri ve paralel kompanzasyon nasıl yapılır? Bu kompanzasyonlarda karşılaşılabilecek sorunlar

neler olabilir ve bu iki tür kompanzasyonu karşılaştırın.

5. Münferit, grup ve merkezi kompanzasyon nedir?

6. Sürkompanzasyon nedir?

7. Güç faktörünün 1’e yükseltilmesinin seri ve paralel kompanzasyonda elektriksel ve ekonomik

olarak ne gibi sakıncaları olabilir?

2. GÜÇ, ENERJİ VECOS’NİN ÖLÇÜLMESİ

Bir gerilim kaynağının uçları elektriksel bir yüke bağlandığında bu yükün değerine ve özelliğine

göre bir akım akar. Uygulanan gerilim zamanın bir fonksiyonu ise devreden geçen akımda zamanın bir

fonksiyonudur.

Şekil 9.1 Seri bir RL devresine ait elemanların akım gerilim ve güç değişimleri

Herhangi bir t anında akım ve gerilim ani değerlerinin çarpımı ani gücü veriri;



6. deney: güç, enerji ve cosφ’nin ölçülmesi alternatif akım devrelerinde kompanzasyon

ivp . (1)

Direnç ve reaktanstan oluşmuş bir devrede;

tVv m sin. (2)

gerilimi uygulandığında, eğer reaktans kapasitif ise,

tIi m sin. (3)

eğer reaktans endüktif ise,

tIi m sin. (4)

şeklinde bir akım akar. Burada akım ve gerilim arasındaki açısına faz açısı denir. Reaktansın

endüktif olduğunu kabul ederek güç ifadesini yazacak olursak;

ttIViv mm sin.sin... (5)

.2sin.sin.2

.2cos1.cos

2

.. t

IVt

IViv mmmm

(6)

Eşitliğin sağ tarafındaki birinci kısım direnç üzerinde harcanan güç ifadesi Şekil 1’de

gösterilmiştir. İkinci kısım, endüktans üzerindeki güç ifadesi olup yine Şekil 1’de çizilmiştir. İki gücün

toplamı ise görünür güç olarak ifade edilir ve yine şekil 1’de gösterilmiştir.

Direnç üzerinde harcanan güç sürekli olarak pozitiftir. Buda direncin devreden sürekli güç

çektiği manasına gelir. Direnç üzerinde harcanan gücün ortalama değeri aktif güç olarak adlandırılır ve

p ile gösterilir.

Birimi Watt olan güç, ısıtıcılarda termik, motorlarda mekanik ve lambalarda aydınlatma gücünü

oluşturan faydalı bileşendir. Aktif güç Wattmetre ile ölçülür.

RIIUP .cos.. 2 (7)

Yükün kaynaktan çektiği

tPW . (8)

olup, harcanan aktif enerji, KWh olarak aktif enerji sayaçları ile ölçülür.

3. BOBİNLİ DEVRELERDE GÜÇ

Sadece bobinden (bobinin iç direnci yok kabul edilmiştir) oluşan alternatif akım devresinde,

önceden de bilindiği gibi devreye uygulanan gerilimle, devreden geçen akım arasındaki 900’lik bir faz

farkı vardır ve akım gerilime göre geri fazdadır.

.90..2cos.. olurtIUP (9)

tt ..2sin90..2cos

tIUP ..2sin.. (10)

bu formüle göre bobinli bir alternatif akım devresine ait güç eğrisi Şekil 1’de verilmiştir. 00, 180

0 ve

3600’de gerilim sıfır olduğundan bu açılardaki gücün değeri de sıfırdır. Yine 90

0 ve 270

0’de akımın

sıfır olması, bu açılardaki ani gücü sıfır yapar. Güç 00 ile 90

0 arasında negatif değerler almaktadır.

Çünkü bu aralıkta gerilim pozitiftir. 1800 ile 270

0’ arasında akımın pozitif gerilimin negatif olması

gücü negatif yapar. 2700 ile 360

0 arasında akım ile gerilim birlikte negatif olduğundan güç pozitif olur.

Denklem 9 ve 10’un ortalama değeri sıfırdır. Bu sonuç Şekil 1’de görülmektedir. Gücün ortalama

değerinin sıfır olması, bobinin kaynaktan bir enerji çekmediğini gösterir. Ani gücün pozitif ve negatif

değerleri birbirine eşittir. Pozitif alternansta çekilen güç negatif alternansta kaynağa geri

verilmektedir.

Elektromagnetikten de hatırlanacağı üzere bobin magnetik alanı oluşturmak için bir güç

çekmekte, daha sonra da alan yok olurken güç geri verilmektedir. Dolayısı ile bobinlerin güç harcayan

değil de güç depolayan bir eleman olduğu sonucuna varılır. Saf bobin devrelerinde gücün sıfır olduğu,

formülde =900 konularak da görülebilir. =90

0 için güç katsayısı sıfırdır ( 0cos ) ve P=0 olur.

Bununla beraber U*I değeri bobinde depo edilen enerji ile ilgilidir. Saf bobindeki gerilim ve akımın




etkin değerlerinin çarpımına reaktif güç denir. Reaktif güç QL ile gösterilir ve birimi Volt-Amper-

Reaktif (VAr)’dır.

Bobin Endüktif bir devre elemanı olduğundan çektiği güç endüktif reaktif güçtür.

L

LLLX

UXIIUQXIU

22 ...

(11)

ifadesi elde edilir.

4. KONDANSATÖRLÜ DEVRELERDE GÜÇ

Kondansatörlü bir alternatif akım devresinde, önceden de bilindiği gibi gerilimle akım arasında

900’lik bir faz farkı vardır ve akım ileri fazdadır.

Şekil 9.2 Seri bir RC devresine ait elemanların akım gerilim ve güç değişimleri

.90..2cos.. olurtIUP (12)

tt ..2sin90..2cos

tIUP ..2sin.. olur.

Kondansatörlü bir alternatif akım devresine ait güç değişimleri Şekil 2’de verilmiştir. Bu

eğrilerin incelenmesinden de görüleceği gibi, kondansatör güç eğrisinin ortalama değeri sıfırdır.

Çünkü güç eğrisinin pozitif ve negatif alternansları birbirine eşittir. Kondansatörün dolması anında

kaynaktan çekilen güç, kondansatörün boşalması anında kaynağa geri verilir. Dolayısı ile

kondansatörlerde bobinler gibi güç çekmeyip enerji depolayan bir elemandır.

Kondansatörün çektiği gücün sıfır olduğu, formülde =900 konularak da görülebilir. =90

0 için

güç katsayısı sıfırdır ( 0cos ) ve P=0 olur. Saf bobindeki gibi san kondansatörde de gerilim ve

akımın etkin değerlerinin çarpımına reaktif güç denir. Reaktif güç QC ile gösterilir ve birimi Volt-

Amper-Reaktif (VAr)’dır.

Kondansatörler kapasitif bir devre elemanı olduğundan çektiği güç kapasitif reaktif güçtür.




C

CCCX

UXIIUQXIU

22 ...

(13)

ifadesi elde edilir.

5. ALTERNATİF AKIM DEVRELERİNDE KOMPANZASYON

Reaktif güç ihtiyacını karşılamak için reaktif gücün bir yerde üretilmesi gerekir. Bunu için en

eski ve en klasik yol aktif güç gibi reaktif gücün de senkron generatör tarafından üretilmesidir. Reaktif

güç üretimi aktif güç gibi santrallerde su kuvveti, akaryakıt, kömür vb ham enerji sarfını gerektirmez,

sadece generatör uyartımı arttırılarak reaktif güç üretimi sağlanır. Dolayısı ile bu şekilde üretilen

reaktif gücün tüm enerji sistemini meşgul etmesi söz konusu olur.

Tüketicilerin normal olarak şebekeden çektikleri endüktif gücün, kapasitif yük çekmek sureti ile

özel bir reaktif güç üreticisi tarafından dengelenmesine kompanzasyon denir. Böylece tüketicinin

şebekeden çektiği reaktif güç çok azalır.

Reaktif güç üretimi için iki işletme aracından yararlanılır, bunlar dinamik faz kaydırıcılar ve

kondansatörlerdir.

6. SONUÇ

Uygun bir yöntemle güç katsayısını düzeltmek şebekeden çekilen reaktif gücü azaltır. Enerji

taşımadaki kayıplarda azalacağından aynı teçhizatla daha çok aktif güç taşınacaktır. Böylece güç daha

iyi kullanılmış, teçhizatın boyutlandırılması ve miktarı daha ekonomik olarak sınıflandırılmış olur.

7. DENEYİN YAPILIŞI

1. Set üzerindeki fluoresan lambaların etiket değerlerini alınız

2. Gerilim akım ve güç değerlerini ölçecek şekilde iki adet flouresan lambayı 220 V aa şebekesine

paralel bağlayarak devreyi kurunuz. Devreyi kurarken yükün özelliklerini, gerilim ve ölçü

aletlerinin özelliklerini göz önünde alarak ölçü aletlerinin kademe ve gerekiyorsa pozisyonlarını

ayarlayınız.

3. Ölçülen değerlere göre güç faktörünü 0,9 yapmak (yani yükü 0,9’a kompanze etmek ) için gerekli

kapasite değerlerini hesaplayınız.

4. Deney setinde bulunan kondansatörü kurduğunuz devrede ampermetreden önde olacak şekilde

paralel bağlayınız. Akım, gerilim ve aktif güçleri ölçünüz.

5. Bir önceki işlemi kondansatörü ampermetreden sonra olacak şekilde bağlayarak tekrarlayınız.

6. Set üzerinde bulunan tek fazlı aktif enerji sayacının etiket değerlerini alınız.

7. İki flouresan lamba paralel bağlı iken aktif enerji sayacını bağlayarak sayaç diskinin bir turu ne

kadar zamanda döndüğünü ölçerek. Lambaların saatte çekecekleri aktif enerjiyi hesaplayınız.

8. DENEYDEN SONRA İSTENENLER

1. Kompanzasyondan sonra ölçülmesi gereken değerleri hesaplayarak ölçtüğünüz değerlerle

karşılaştırınız. Hesaplamalarla yapılan ölçümler arasında fark varsa bunun nedenlerini izah ediniz.

2. Çok daha büyük Endüktif yüklerde (deneyde etkisi izlenmese bile) kompanzasyon işleminden

sonra ölçülen hangi büyüklüklerde değişim olabilir? Neden?

3. Deneyin yapılış kısmında 4. ve 5. maddelerde belirtilen ölçümler sonucunda küçük olsa dahi

farklar varsa bunların nedenini izah ediniz.

4. Flouresan lamba güçlerinin gerçekte ölçtüğünüz değerler olduğunu kabul ederek aktif enerji

sayacının yaptığı hatayı % olarak hesaplayınız (Ölçülen değerin gerçeğinden az veya çok olduğunu

da belirtiniz).

5. Bir aa devresinde kaynağa paralel olarak yük (R+L yükü) ve C kapasitesi bağlanmıştır. Bu

devrenin fazör diyagramını çiziniz. Şekil 1 ve Şekil 2’de olduğu gibi bu devrenin de önce

şebekeden çektiği Görünür gücün, Aktif gücün ve Reaktif gücün zamana göre değişimini ölçekli

olarak çiziniz (Değerler aykırı olmamak şartı ile istenildiği gibi alınabilir).




Şekil 9.3 Deney bağlantı şeması

Şekil 9.4 Güç analizörünün devreye bağlantısı

Deney işlem sırası:

1. Omik yükü devreye alınız. Akım, gerilim, aktif ve reaktif gücü okuyunuz. Güç katsayısını

hesaplayınız. Ölçülen güç katsayısı ile karşılaştırınız.

2. Endüktif yükü devreye alınız. Akım, gerilim, aktif ve reaktif gücü okuyunuz. Güç katsayısını


3. Kapasitif yükü devreye alınız. Akım, gerilim, aktif ve reaktif gücü okuyunuz. Güç katsayısını


4. Omik yük ile endüktif yükü birlikte devreye alınız. Akım, gerilim, aktif ve reaktif gücü

okuyunuz. Güç katsayısını hesaplayınız. Ölçülen güç katsayısı ile karşılaştırınız.

5. Omik yük ile kapasitif yükü birlikte devreye alınız. Akım, gerilim, aktif ve reaktif gücü


6. Endüktif yük ile kapasitif yükü birlikte devreye alınız. Akım, gerilim, aktif ve reaktif gücü


Kompanzasyon etkisini tespit ediniz.




Tablo: Ölçülen değerler

Kapalı

Anahtar

Akım

(A)

Gerilim

(V)

Aktif

Güç

(W)

Reaktif

Güç

(VAR)

Görünür

Güç

(VA)

Güç

Katsayısı

Hesaplanan

güç

katsayısı

1

2

3

1 ve 2

1 ve 3

2 ve 3

1,2 ve 3

ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ELEKTRİK DEVRELERİ LABORATUVARI DENEY PROGRAMI

Deney

No Deney Adı

Deney Sorumlusu Öğretim

Üyesi

1. Deney

Seri-Paralel Bağlı Devreler, Kirchhoff Akım ve

Gerilim Yasaları, Wheatstone Köprüsü,

Süperpozisyon, Thevenin, Norton Teoremleri ve

Maksimum Güç Teoremi

Arş. Gör. Burhan Şeker

2. Deney Doğrultucular ve Filtreler, Doğru Akım RC Devresi,

RL Devresi ve Geçici Olaylar Arş. Gör. Hakan Uyanık

3. Deney

Temel Ölçümler: Direnç ölçümü, DC akım ve gerilim

ölçümü, AC akım ve gerilim ölçümü, RC, RL, RLC

Alternatif Akım Devreleri, Seri ve Paralel Rezonans

Arş. Gör. Harun Gülan

4. Deney

Lenz ve Faraday Yasaları, Ampere Yasası, Fleming

Kuralı, Özindükleme, Karşılıklı indüksiyon ve

Magnetik Akı Algılama

Arş. Gör. Elif Kılıç

5. Deney Doğru Akım RC Devresi, RL Devresi ve Geçici

Olaylar Arş. Gör. Merve Boydak

6. Deney Güç, cos∅ ölçülmesi ve alternatif akım devrelerinde

kompanzasyon,

Dr. Öğr. Üyesi Zeki Omaç

DENEY TARİHLERİ

TARİH 08.10.2019 15.10.2019 22.10.2019 29.10.2019 05.11.2019 12.11.2019

DENEY 1.Deney 2.Deney 3.Deney 4.Deney 5.Deney 6.Deney

Deney saatleri: 15:00-16.45 (Salı günü)

Dr. Öğr. Üyesi Zeki Omaç

24.09.2019

Paralel Bağlı Devreler, Kirchhoff Akım ve Gerilim Yasaları ...

Documents

Transcript of Paralel Bağlı Devreler, Kirchhoff Akım ve Gerilim Yasaları ...