sakarya üniversitesi teknoloji fakültesi elektrik-elektronik

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ LABORATUARI
DENEYİ YAPTIRAN:
DENEYİN ADI:
DENEY NO:
DENEYİ YAPANIN
ADI ve SOYADI:
SINIFI:
OKUL NO:
DENEY GRUP NO:
DENEY TARİHİ
RAPOR TESLİM TARİHİ
KONTROL
VERİLEN NOT
DENEY:3
KIRCHOFF KANUNLARININ İNCELENMESİ
1.1 Deneyin Amacı: Kirchoff kanunlarının geçerliliğinin deneysel olarak gözlenmesi.
1.2 Genel Bilgiler: Birden fazla devrenin oluşturduğu kolları üzerinde gerilim. kaynakları ve
dirençler bulunduran, karışık elektrik devresine elektrik şebekesi denilmektedir.Şebekede
üç veya daha fazla iletkenin birleştiği noktaya da düğüm noktası denilmektedir. Böyle
karışık bir devrenin incelenmesi, çeşitli kollardan geçen akım şiddetlerinin hesaplanması
sadece Ohm yasasının uygulanması ile bulunamaz. Bu nedenle l845 yılında Alman fizikçi
Gustav Robert Kirchhoff tarafından kendi adı ile anılan iki yasa geliştirmiştir.Bunlardan
birincisi Kirchoff Akım Kanunu (KAK) ,ikincisi ise Kirchhoff Geilim Kanunu (KGK)
dur.
Kirchhoff Akım Kanunu (KAK);
bir düğüme giren akımların toplamı, çıkan akımların toplamına eşittir. Ya da bir düğüme
giren ve çıkan akımların aritmetik toplamı sıfırdır şeklinde ifade edilir.
i2 + i3 = i1 + i4
i1 + i7 + i4 + i3 = i2 + i5 + i6
Şekil 1=Kirchoff Akımlar Kanunu ( ∑ I = 0 )
Kirchhoff Gerilim Kanunu (KGK);
kapalı bir göz (çevre, loop) içerisindeki toplam gerilim düşümü sıfırdır. Ya da kapalı bir
çevrede harcanan gerilimlerin toplamı, sağlanan gerilimlerin aritmetik toplamına eşittir.
Şekil 2:Kirchoff Gerilimler Kanunu (∑ε = ∑ R.I)
I1 akımının dolaştığı kapalı çevre için,
I2 akımının dolaştığı kapalı çevre için,
ve I3 akımının dolaştığı kapalı çevre için,
yazılabilecektir.
Başka bir devre de açıklayacak olursak;
Şekil 3: Kirchoff Gerilimler Kanunu (V1 + V2 + V3 + V4 = 0)
Kirchhoff yasalarını uygularken; ilk yapılacak iş, şebekedeki bilinmeyen bütün akımlara ve
gerilim cinslerine uygun keyfi bir harf ve yön vermek ve bunları şebekenin şeması üzerinde
belirtmektir. Şebekeye ait kapalı devrelerin her birinde yine keyfi olarak saat ibreleri yönünde
veya tersinde bir dolanma yönü seçilir. Bu gözün çevresinde tam dolanmada seçilen yönle
aynı olan akıl şiddetleri (+) , zıt yönde olanlarda (-) olarak seçilir. Bu dolanmada bir gerilim
kaynağının eksi kutbundan girilip (+) kutbundan çıkılırsa bu gerilim. (+) alınır, (+) kutbundan
girilip (-) kutbundan çıkılırsa e.m.k. (-) alınır. Bütün bunlardan sonra Kirchhoff ’un birinci ve
ikinci yasaları uygulanarak çözüme gidilir. Bir şebekede n tane düğüm noktası varsa
matematiksel olarak bunlardan ( n - l ) tanesine Kirchhoff ’un birinci yasası uygulanır.
Yapılan hesaplamalar sonunda birçok yön keyfi seçildiğinden, örnek olarak akım şiddeti eksi
olarak çıkabilir, buna göre keyfi olarak seçtiğimiz akım yönüne göre, gerçek akım yönü zıttır
fakat sayısal değerimiz doğrudur.
Bu bilgilerimize göre bir örnek olmak üzere Şekil 4’ deki şebekenin kollarından geçen akım
şiddeti değerlerini hesaplayalım.
Şekil 4 :Örnek Devre
Bunun için bilinmeyen akımlardan her birine bir yön ve harf konur.Burada kabul edilen
yönler tamamen keyfidir. Şebekenin sol üst kapalı devresi ( gözü ) için saat ibreleri yönünde
bir dönme yönü, sağ gözü için saat ibreleri yönünde bir dönme yönü ve alt göz içinde saat
ibrelerinin tersi yönünde bir dönme yönü seçelim. Şekil 4’ de düğüm noktaları a, b, c ve d ile
gösterilmiştir ve d noktasını kurala göre ele almasak;
a noktası için, I1 + I2 – I3 = 0
b noktası için, - I1 – I4– I6 = 0
c noktası için, I4 + I5 – I2 = 0
bağıntılarını birinci yasaya göre yazabiliriz.
İkinci yasayı sırasıyla, sol üst göze, sağ üst göze ve alt göze uygularsak;
E1 – E3= I1 R1 + I1 r1 – I2 r5 – I4 R4+ I1 R3
+ E2+ E3 = I3 r2 + I3 R2 + I3 r6 – I5 R5 + I2 r3
- E4 = - I4 R4 + I5 R5 + I6 r4 + I6 R7
-
yazılır. Bu şekilde altı bilinmeyene karşılık altı denklem elde ederiz. Bu denklemlerin
çözümünden akım şiddetlerinin bilinmeyen değerleri hesaplanabilir. Altı bilinmeyenin
hepsinin akım şiddeti olması gerekmez, dördü akım şiddeti ve ikisi de e.m.k. değerleri de
olabilir.
1.3 Malzeme Listesi: Farklı değerde dirençler ,güç kaynağı ve multimetre..
1.4 Deney Öncesi Yapılacaklar: Kirchoff Kanunları hakkında araştırma yapılacak..
1.5 Deney Şemaları:
Devre I
Devre II
Devre III
1.6 Deneyde yapılacaklar:
1)Öncelikle Devre I üzerindeki toplam direnç (Rt) , toplam akım (It) , dirençler üzerindeki
gerilim değerleri(UR1, UR2, UR3) ve bütün akım değerlerini (IR1, IR2, IR3) hesaplayınız.
2)Devre I için hesaplamalar bittikten sonra devre üzerindeki toplam direnç (Rt) , toplam akım
(It) ve dirençler üzerindeki gerilim değerlerini (UR1, UR2, UR3) ölçünüz.
3) Devredeki tüm akım değerlerini(IR1, IR2, IR3) ölçüp büyükten küçüğe doğru sıralayınız.
4) Devre I için Kirchoff’un akımlar kanununu gösteriniz .(Bir sonraki deneye kadar rapor
olarak)
5) Devre II yi kurmadan önce Devre I de olduğu gibi öncelikle toplam direnç (Rt) , toplam
akım (It) , dirençler üzerindeki gerilim değerleri(UR1, UR2, UR3) ve bütün akım değerlerini
(IR1, IR2, IR3) hesaplayınız.
6) Hesaplamalar bittikten sonra devre üzerindeki toplam direnç (Rt) , toplam akım (It) ve
devredeki tüm akım değerlerini (IR1, IR2, IR3) ölçünüz.
7) Dirençler üzerine düşen gerilim değerlerini(UR1, UR2, UR3) ölçüp küçükten büyüğe doğru
sıralayınız.
8) Devre II için Kirchoff’un gerilimler kanununu gösteriniz .(Bir sonraki deneye kadar rapor
olarak)
9) Devre III ü kurunuz.
10) R1 direnci üzerindeki gerilimi ve üzerinden akan akımı ölçerek Ohm Kanunun
geçerliliğini gözleyiniz.
11) Tüm gözlerdeki elemanlar üzerindeki gerilimleri ölçerek Kirchoff’un gerilim kanunu
geçerliliğini gözleyiniz.
12) Herhangi iki düğüm noktasına gelen ve giden akımları ölçerek Kirchoff’un akım kanunu
geçerliliğini gözleyiniz.
13) Ölçmeleri yaparken paralel kollardaki gerilimlerin ve seri kol üzerindeki akımların bir
birine eşit olduğunu kontrol ediniz.
14) Kaynak gerilimini ölçtüğünüz değerde alıp teorik olarak hesaplayacağınız akım ve
gerilim değerleri ile ölçülen değerleri karşılaştırınız.
NOT : Bulduğunuz tüm sonuçları deney sonuç sayfasındaki tablolara kaydetmeyi
unutmayınız..
DENEY 3 SONUÇ SAYFASI
Ad – Soyad :
Numara :
Grup No:
1.7 Deney sonucu elde edilen değerler
Tablo 1
Hesaplanan
Rt
It
UR1
UR2
UR3
IR1
IR2
IR3
Devre I
Devre II
Ölçülen
Rt
It
UR1
UR2
UR3
IR1
IR2
IR3
Devre I
Devre II
Tablo 2
Devre III
Ölçülen
Hesaplanan
Ölçülen
Hesaplanan
I1 (mA)
I2 (mA)
I3 (mA)
I4 (mA)
I5 (mA)
I6 (mA)
UR1 (V)
UR2 (V)
UR3 (V)
UR4(V)
UR5(V)
UR6 (V)