Kobra 3 ile Ohm Yasası

Transkript

1

2 Kobra 3 ile Ohm Yasası LEP İlgili konular Ohm yasası, Özdirenz, Kontakt Direnç, İletkenlik, Güç ve İş Prensip Voltaj ile akım arasındaki ilişki farklı rezistörler için ölçülür. Direnç akımla ilglili olan voltaj sapmasıdır ve akıma bağlı olarak ölçülür. Akkor lambası durumunda yüksek akımla sıcaklık yükselmesi dikkate alınması gerekli bir yüksek dirençe yol açar. Ekipman Kobra3 Temel Ünite Güç Kaynağı, 12 V RS232 veri kablosu Güç Grafiği Kobra3 Fonksiyon üretici modül Bağlantı kutusu Rezistor 100 Ω, 1 W Rezistor 220 Ω,1 W Rezistor 330 Ω, 1 W Lamba soketi E Filament lambalar, 12 V / 0.1 A Bağlantı kablosu, l = 500 mm, red Bağlantı kablosu, l = 500 mm, blue PC, Windows 95 ya da daha üstü Kurulum ve prosedür Fonksiyon Üretici Modülü Kobra3 ünitesine bağlayın. Kobra3 ünitesini bilgisayarınızın COM1, COM2 ya da USB portuna (USB bilgisayar portu için USB den akkor RS232 Dönüştürücü kullanın) bağlayın. Hem Kobro3 hem de Fonksiyon Üretici Modülü kendi 12 V kaynağına bağlayın. Şekil 1 e göre ekipmanı kurun. Bilgisayarınızdan measure programını başlatın. Gauge PowerGraph seçin. Setup tablosu üzerinden Analog In 2 / S2 sembolünü seçin ve bu sensvrü aşağıdaki şekilde konfigüre edin: Şekil. 2 Görevler 1. Bir akkor ampulünün ve onun gücünün voltaj-akım karakteristiklerini ölçün ve dağılan işi ölçün. 2. Akım gücüne bağlı olarak çeşitli rezistörlerin direncini ölçün. Şekil. 1: Deneysel kurulum PHYWE yayın serisi Laboratuvar Deneyleri Fizik PHYWE SYSTEM GMBH & Co. KG D Göttingen P

3 LEP Kobra 3 ile Ohm Yasası Daha sonra Function Generator sembolü üzerine tıklayın ve parametreleri aşağıdaki şekilde ayarlayın: Şekil. 3: FG modülü ayarları PowerGraph ın Settings tablosu üzerinden aşağıdaki şekilde parametreleri ayarlayın: Şekil. 5: PowerGraph ayarları Ve Displays tablosu bir diyagramın eklenmesinden sonra aşağıdaki şekilde görünebilir. Şekil. 6: PowerGraph ekran ayarları Setup tablosuna Vitrual device ileave edin ve gücün kaydedilmesi için hesaplanmış bir kanalı konfigüre edin. (O nedenle Setup butonunun altındaki küçük üçgen üzerine tıklayın ve Add device seçin.) Continue butonu ile ölçümü başlatın. Şekil. 4 Kaydedilen eğrilere s ünitesi ile Time olarak adlandırılan, Analysis > Channel modification... fonksiyonu ile yeni bir kanal ekleyin. Program her 0.7 saniyede bir değer kaydettiğinden, eğer gecikme 0 olarak ayarlanırsa, zaman için formul, örn., 100 mv adımlar ile 0,7*U2/10 dir. Zaman kanalını Measurement > Channel manager... fonksiyonu ile x-ekseni olarak ayarlayın. Power P kanalını Channel modification... fonksiyonu ile entegre ederek Work adında yeni bir kanal oluşturun. 2 PHYWE yayın serisi Laboratuvar Deneyleri Fizik PHYWE SYSTEM GMBH & Co. KG D Göttingen P

4 Kobra 3 ile Ohm Yasası LEP Ölçülen sonuçlar şu şekilde görülebilir: Şekil. 7: Akkor ampulünün akım eğrisi Eğri ampulün ısı kapasitesi nedeniyle simetrik değildir. Voltajı artırırken, dağıtılmış olan enerjinin bir parçasının ampulü ısıtmak için gereklidir ve sıcaklık voltajını düşürürken olduğu durumdaki voltaj ile aynı değildir. Eğer eğri çok yavaş kaydedilirse, termal dengenin durumu daha iyi yaklaştırılır ve eğri daha simetrik hale gelir. Bunu bu şekilde fonksiyon üreticisinin parametresi içerisinde birkaç saniyeye delay ayarlamak suretiyle yapabilirsiniz. Metallerdeki sıcaklık direnci yükselmesi fononlardaki elektron dağılımı, kristal kafes titreşimlerinin miktarı nedeniyledir. Yükselme yalnızca küçük sıcaklık değişimleri için doğrusal olarak dikkate alınabilir.. 2. Direnç ölçümü Şimdi bir rezistörü ampulün daha önce bulunmuş olduğu yere koyun. Eğriyi yeniden kaydedin. Bir diyagram içerisine Measurement > Assume channel... ile çeşitli eğriler koyabilirsiniz. Eğrileş şu şekilde görülebilirler (Şekil 8 ve 9 a bakın): Şekil. 8: Ticari rezistörlerin akım-voltaj diyagramı Şekil. 9: Resiztörler içerisinde ısı olarak doğılan güç. Şekil. 10: Farklı hızlarda kaydedilen eğriler Teori ve değerlendirme 1. Akkor ampul measure yazılımının Regression aracı ile uygulanan farklı voltajlarda ampulün direncinin belirlenmesi mümkündür. Örneğin, sıfır Volt civarında yavaş biçimde ölçülen eğrinin eğimi 90 ma/v dir, dolayısıyla ampulün direnci oda sıcaklığında 11.1 Ohm dur. Bir ohmmetre ile kontrol 11.2 Ohm sonuç verir. 9 Volt civarında eğim yaklaşık olarak 5.6 ma/v dir ve bu 179 Ohm direnç değeri verir, oda sıcaklığındaki değerden on altı kat daha fazla. PHYWE yayın serisi Laboratuvar Deneyleri Fizik PHYWE SYSTEM GMBH & Co. KG D Göttingen P

5 LEP Kobra 3 ile Ohm Yasası 2. Rezistörler Endüstriyel kullanım rezistörleri genellikle metal film rezistörler ya da karbon rezistörlerdir. Bunların termal katsayıları genellikle0.025%/k or %/K dır. Bunlar için belirlenen güç dağılımları bunların fazla ısıtmayacakları kadardır. Burada doğrusallıktan bir sapma görülemez direnç tüm ölçüm aralıkları üzerinden aynı kalır ve bunlar Ohm yasasını izlerler. R direnç, / akım ve U voltaj. Regresyon fonksiyonu ile okunan eğiimler aşağıdadır: 330 Ohm rezistör: 3.04 ma/v 220 Ohm rezistör: 4.65 ma/v 100 Ohm rezistör: ma/v ve bu sırasıyla 329 Ohm, 215 Ohm ve 98.6 Ohm sonuç verir. Bu üreticinin verileri ile iyi bir şekilde örtüşür ve bunların %5 toleransına karşılık gelir. 4 PHYWE yayın serisi Laboratuvar Deneyleri Fizik PHYWE SYSTEM GMBH & Co. KG D Göttingen P