ELEKTRİK DEVRELERİ UYGULAMALARI

ELEKTRİK DEVRELERİ UYGULAMALARI
2017/2018 GÜZ YARIYILI
Uygulamalar için Gerekli Malzemeler
4 adet 100 Ω Direnç
4 adet 1K Direnç
4 adet 2.2K Direnç
4 adet 10K Direnç
4 adet 33K Direnç
4 adet 100K Direnç
2 adet 10K potansiyometre
4 adet 270 Ω direnç
4 adet 56K direnç
3 adet 5.6K direnç
2 adet iki kutuplu anahtar
3 adet 1000µF kondansatör
2 adet 12V'luk lamba
Kısa devre elemanı
(Farklı renklerde kablolar, kablo iç telleri tekli olmalı)
Dijital ya da analog avometre
Deney 1.
Konu: Direnç değerlerini multimetre kullanarak ölçmek, yazılı değer ile ölçülen değeri kıyaslamak ve farkın
belirtilen tolerans sınırları içinde olup olmadığını incelemek.
Deneyde kullanılacak devre elemanları ve cihazlar:
1 adet 100 Ω Direnç
1 adet 1K Direnç
1 adet 2.2K Direnç
1 adet 10K Direnç
3 adet 33K Direnç
1 adet 100K Direnç
4 adet kısa devre elemanı
1 adet 10K potansiyometre
1 adet multimetre
Deney:
I. Direnç Toleransının incelenmesi:
Belirtilen dirençler için tabloyu doldurunuz.
Tablo2
Direnç
Renk
Yazılı Tolerans
Ölçülen Değer
Fark
100 Ω
1kΩ
10 kΩ
33 kΩ
100 kΩ
II. Dirençlerin seri bağlanmalarının incelenmesi:
1.
2,2K ile 10K dirençlerini board’a seri olarak
bağlayınız. (bkz. Şekil 1)
2.
Toplam direnci multimetre kullanarak ölçünüz.
Sonucu yazınız.
3.
Aynı işlemi 1K, 2,2K ve 10K dirençlerini seri
bağlayıp tekrarlayınız.
R1
R2
Ohm-metre
Şekil1
III. Dirençlerin paralel bağlanmalarının incelenmesi:
1.
2,2K ile 10K dirençleri board üzerinde paralel olarak
bağlayınız. (bkz. Şekil 2)
2.
Toplam direnci multimetre kullanarak ölçünüz.
Sonucu yazınız.
3.
Aynı işlemi 1K, 2,2K ve 10K dirençlerini paralel
bağlayıp yineleyiniz.
R1
R2
Ohm-metre
Şekil 2
IV.
Potansiyometrenin incelenmesi.
1.
Deney kitinde bulunan 10K potansiyometresini alıp, en dış iki uç arasında direnç ölçümü
yapınız. Bu işlem için multimetreyi ohm-metre olarak kullanınız.
a)
Ölçtüğünüz direnci not ediniz.
b) Potansiyometre kabzasını gelişigüzel çeviriniz ve bu işi yaparken multimetrede okunan direnç
değerinin değişip değişmediğini gözleyiniz.
c)
Direnç ölçümünü orta uç ile dış uçlardan biri arasında yapınız. Potansiyometre kabzasını
rastgele çeviriniz. Bu sırada multimetrede okunan direnç değerinin değişip değişmediğini
gözleyiniz.
Deney 2
Konu: DC AKIM VE GERİLİM ÖLÇÜMÜ
Deneyin Amacı: Avometre yardımıyla akım ve gerilim değerlerinin ölçülmesi
Elektronikte kullanılan en önemli elektriksel büyüklükler akım ve gerilimdir. Akım
seri bir niceliktir ve değeri ampermetre ile ölçülür. Gerilim ise iki nokta arasında tanımlanır
ve değeri voltmetre ile ölçülür. Şekil-1’de, basit bir devrede akım ve gerilim değerlerinin nasıl
ölçüleceği görülmektedir.
I
R1
R1
V
R2
I
Teli cikartip araya
ampermetreyi
koyun
I
R1
R2
Voltmetrenin
problarini gerilimi
ölculecek elemanin
uclarina degdiriniz
A
R2
V
Şekil-1
Günümüzde, digital ölçü aletleri yaygın olarak kullanılıyor olsada, anolog ölçü
aletleride kullanılmaktadır. Analog ölçü aletleri ile yapılan ölçümlerde, alet içinde kullanılan
ölçüm yöntemine bağlı olarak, görülen değerlerde ± gibi bir hata oluşmaktadır. Çok küçük
değerler için ölçüm yaptığımızda, eğer analog ölçü aleti kullanıyorsak, aletden kaynaklanan
hatayı ihmal edemeyiz.
Ölçüm sonucunda gözlenen hatayı iki değer belirler;
 ölçü aletinde kullanılan ölçüm yönteminden kaynaklanan hata,(the instrument error)
 ölçü aletinin devreye bağlanma şekli nedeniyle oluşacak hata,(the loading error)
Her maddenin bir direnci vardır. Direnci sıfır olan maddelere süperiletken madde
denilir. Süper iletkenlik ise laboratuar şartlarında sağlanabilmektedir. Sonuç olarak her
ampermetrenin kendine seri gelen ve her voltmetrenin kendine paralel gelen bir direci vardır.
Şekil-2’de ideal ve gerçek akım ve gerilim kaynaklarının gösterim şekilleri görülmektedir.
DC
DC
r
A
A
r
r
ideal
ideal olmayan
ideal
ideal olmayan
Şekil-2
Bu dirençlerin ölçüme etki etmemesi için ampermetrenin seri direncinin 0,
voltmetrenin paralel direncinin ise ∞ olması gerekir. Dijital ölçü aletlerinde bu değerler ideal
değerlere çok yakın olduğu için ölçüm hatası 0 kabul edilir.
I. Şekil-3’de verilen devreyi kurunuz. R2 değerinin 10kΩ ve 100kΩ olduğu durumlar için
Tablo 1’i doldurunuz.
V1
I1
I2
R3
10k
Şekil-3
Tablo 1
R2 = 10k
V1
I1
V2
I2
R2 = 100k
R2
V2
12 V
R1
1k
II. Şekil 4’deki devreyi kurunuz. Tablo 2’deki gerekli ölçümleri yaparak, Tablo 2’yi
doldurunuz.
R3
R1
100 Ω
1K
R2
12 V
R4
2.2K
270 Ω
Şekil 3
Tablo 2
Tablo 1
Direnç
Değeri
R1
1K
R2
270 Ω
R3
100 Ω
R4
2.2K
V
I
Tablo 1’deki sonuçlara göre:
a) IR1 = IR4 = IR2 + IR3 eşitliği doğru mudur?
b) VR2 = VR3 eşitliği doğru mudur?
c) VR1 + VR2 + VR4 = 12V!a eşit midir?
d) PR1 + PR2 + PR3 + PR4 = PTOPLAM eşitliği sağlanmakta mıdır?
P
Deney 3
Konu: Yüklü ve yüksüz gerilim bölücü devreleri ile köprü devresinin çalışmasını ve özelliklerini incelemek.
Deney:
I.Gerilim bölücünün incelenmesi
1. Devreyi Şekil1’deki gibi kurunuz. Vçıkış gerilimini ölçüp not ediniz. Ölçerek bulunan Vçıkış değerini
hesaplamalar sonucunda bulunan değerle karşılaştırınız?
2. Şekil 1’deki devrede çıkışa (R2 direncine paralel) bir 2,2K değerli yük direnci bağlayınız. Bu
durumda Vçıkış gerilimini ölçünüz. Yük direncinin çıkış gerilimine olan etkisini yazınız.
II. Köprü devresinin incelenmesi
1. Devreyi Şekil 2’deki gibi kurunuz. VAB gerilimini ölçüp not ediniz.
2. Şekil 2’deki devrede R1=R2=1K, R3=R4=10K yapıp VAB değerini ölçünüz. Ölçtüğünüz değer 0V
mu?
3. Şekil 2’deki devrede R1=R3=1K, R2=R4=10K yapınız. VAB değerini ölçüp not ediniz. Ölçtüğünüz
değer 0 V mu?
4. Şekil 3’deki devrede P potansiyometresi vasıtasıyla VAB gerilimi üzerinde kontrol sağlanabileceğini
görmek için, P potansiyometresi ile oynayıp VAB’deki değişiklikleri gözleyiniz. P potansiyometresi
kullanıldığında VAB tam olarak 0V yapılabiliyor mu? P potansiyometresinin buradaki rolü nedir;
açıklayınız.
+12V
+12V
R1=1K
R2=10K
R1=1K
A
Vçıkış
R2=1K
Ry
(2.2K)
(100K)
Şekil 1.
Şekil 2.
+12V
R1=33K
R2=10K
A
R4=33K
P
10K
Şekil 3.
R4=1K
B
R3=10K
B
R3=10K
Deney 4
Konu: Süperpozisyon Teoreminin deneysel olarak incelenmesi
Deney:
1. Devreyi Şekil 1’deki gibi kurunuz. Tablo 1’de gösterilen gerilim ve akım ölçümlerini yapıp tabloda ilgili
hanelere yazınız.
VR1
(V)
VR2
(V)
VR3
(V)
IR3
(mA)
R1=2.2K
V1=15V
R2=10K
V2=5V
R3=10K
Tablo 1.
Şekil 1.
2. Şekil 1’deki devrede 5V’luk gerilim kaynağının (V2) devreye olan bağlantısını çözüp yerine bir kısa devre
elemanı bağlayınız. Tablo 2’de gösterilen gerilim ve akım ölçümlerini yapıp tabloda ilgili hanelere yazınız.
3. Örnek 1’deki devrede 15V’luk gerilim kaynağının (V1) devreye olan bağlantısını çözüp yerine bir kısa devre
elemanı bağlayınız. Tablo3’de gösterilen gerilim ve akım ölçümlerini yapıp tabloda ilgili hanelere yazınız.
VR1
(V)
Tablo2.
VR2
(V)
VR3
(V)
IR3
(mA)
VR1
(V)
VR2
(V)
VR3
(V)
IR3
(mA)
Tablo3.
4. Tablo 1’deki sonuçlar ile Tablo 2’deki ve Tablo 3’deki ilgili sonuçların toplamını karşılaştırınız.
Süperpozisyon teoremi sağlanmış mıdır?
Deney 5
Deney: Thevenin ve Norton Teoreminin incelenmesi.
I. Thevenin Teoreminin İncelenmesi
1. Devreyi şekil 1’deki gibi kurunuz. Ry direnci üzerine düşen gerilimi ve içinden geçen
akımı ölçüp not ediniz.
R1=5.6K
V1=15V
R2=2.2K
R3=10K
Ry=1K
Şekil 1.
2. Devrenin Thevenin eşdeğerini bulmak için Ry direncini yerinden çıkarıp Thevenin
gerilimini ölçünüz.
3. V1 gerilim kaynağını devreden çözüp yerine kısa devre elemanı bağlayınız. Thevenin
direncini ölçünüz.
4. Thevenin eşdeğer devresini çizip gerilim ve direnç değerlerini yazınız.
5. Thevenin eşdeğer devresini kurunuz Kurduğunuz devreye aynı yük direncini (Ry=1K)
bağlayınız. Ry direnci içinden geçen akımı ve üzerine düşen gerilimi not ediniz.
6. Madde 1’de ölçülen değerle madde 5’deki değerleri karşılaştırınız. Aynı mı? Bu durumda
Thevenin Teoremi sağlanmış mıdır? Kısaca açıklayınız.
II. Norton Teoreminin İncelenmesi
1. Şekil 1’deki devrenin Norton eşdeğerini bulmak için Ry direncini çıkarıp yerine kısa devre
elemanı bağlayınız. Ry direnci yerine bağlanan kısa devre elemanı üzerinden geçen akımı
ölçüp not ediniz. Ölçtüğünüz bu akım Norton Akımı mıdır?
2. Devrenin eşdeğer direncini daha önceki bölümde ölçmüş idiniz.
a) Norton akımını ve eşdeğer direnci ölçtüğünüze göre Şekil 1’deki devrenin Norton eşdeğer
devresini çizip değerleri belirtiniz.
b) Önceki bölümde Thevenin eşdeğer devresini kurmuş idiniz. Bu bölümde Norton eşdeğer
devresini kolaylıkla kurabilir misiniz? Niçin?
Deney 6
Bir kondanstaörün elektrik enerjisi depolayabildiğini ve bu enerjiyi bir yüke aktarabildiğini
gözlemek, kondansatörün dolması ve boşalması sırasındaki akım yönlerini incelemek. Bir
kondansatörde yük, gerilim ve kapasitans arasındaki ilişkiyi incelemek.
Devreyi şekildeki gibi kurunuz.
1
2
S
1K
12V
+
1000µF
-
1. S anahtarını 1 konumuna getirip kondansatörün doluşunu avometre kullanarak gözleyiniz.
a) Kondansatör üzerindeki gerilim artışı durduğunda üzerinde kaç Voltluk gerilim vardır?
Bu sırada kondansatörün içinden geçen akımın değeri nedir?
b) Kondansatör üzerindeki gerilim artarken, içinden geçen akım da artmakta mı? Niçin?
2. S anahtarını 2 konumuna getiriniz.
a) Lamba yandı mı? Yandı is gerekli gerilimi nereden sağlamış olabilir?
b) Kondansatörün üzerindeki gerilim azalıyor mu? Bu sırada içinden geçen akımın yönü
ne oldu?
c) Kondansatörün boşalması sırasında, üzerindeki gerilim azalırken akım da azalıyor mu?
d) Kondansatör tamamen boşaldığında üzerindeki gerilim ve içinden geçen akım değerleri
ne olmaktadır?