Fizik Lab 2 Ders-1. Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 1

Transkript

1 Fizik Lab 2 Ders-1 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 1

2 İletişim bilgileri Uzm.Öğr.Gör.Fatma Nur AKI (#3218) Web sayfasını ziyaret ediniz

3 Değerlendirme Rapor ve Ödevler ( 20 %) Dönem projesi (25%) Final Sınavı ( 55 %)

4 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 4

5 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 5

6 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 6

7 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 7

8 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 8

9 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 9

10 Elektrik nedir? Elektrik yükü nedir? Elektrik akımı nedir? Elektrik potansiyel enerjisi nedir? Elektrik-güç nedir? Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 10

11 Elektrik Elektrostatik Elektrodinamik Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 11

12 Elektrostatik =T0J5q43MSw8 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 12

13 ELEKTROSTATİK OLAYLAR Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 13

14 What s the fundamental criterion for initiating a lightning strike? Ans. E > 3 MV/m

15 Atom nedir? Nötron, proton ve elektronlardan oluşur. Proton pozitif yüklüdür. Elektron negatif yüklüdür.

16 Elektronlar Are located on the outer edges of atoms they can be moved. A concentration of electrons in an atom creates a net negative charge. If electrons are stripped away, the atom becomes positively charged.

17 Elektrodinamiğe Giriş Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 17

18 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 18

19 Basit bir elektrik devresinin Özellikleri - Kapalı devre olmalıdır (closed-loop) - Güç kaynağı, kablo ve iletim hatları ve kullanıcı (user) devre elemanlarından oluşmalıdır. Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 19

20 This parasailer landed on a 138,000-volt power line. Why didn t he get electrocuted? He touches only 1 line there s no potential differences & hence no energy transfer involved.

21 Elektromotor kuvvet Elektromotor kuvvet, elektronları hareket ettiren enerjidir. ELEKTROMOTOR KUVVET (EMK) kaynağı kullanılarak, kapalı bir devreden akımın geçmesi sağlanır yani başka bir deyişle devredeki yüklere enerji sağlanır. Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 21

22 Güç Kaynağı Örneği Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 22

23 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 23

24 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 24

25 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 25

26 Elektrik akımı Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 26

27 İnsan vücudundan geçen akımın etkisi: 1 ma Hissedilir 5 ma Hafif kramp 10 ma Genel kramp 15 ma Kas kasılması 25 ma Şiddetli ağrı 50 ma Dayanılmaz acı 100 ma Ölüm Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 27

28 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 28

29 DOĞRU AKIM DEVRELERİ Elektrik akımının zamanla değişmediği her zaman sabit kaldığı şekline doğru akım denir. Doğru akım devrelerinde bir direncin uçlarındaki potansiyel farkı zamanla değişmez.bu gerilim değeri dirençten geçen akım I direnç değeri R ise; V=I R 'ye eşittir. I (amper) t (saniye) Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 29

30 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 30

31 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 31

32 Application. Electric Generators World electricity generation ~ 2TW. Rotating loop changes & induces emf. Rotating slip rings. Sinusoidal AC output Electric load Stationary brushes Rotating conducting loop Work required due to Lenz s law. Hand-cranked generator ~ 100W

33 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 33

34 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 34

35 (Pasif eleman)direnç Direnç, elektrik akımının akışına direnç gösteren, bu esnada Ohm kanununa göre uçları arasında gerilim düşümüne sebep olan devre elemandır. SI birim sisteminde birimi OHM(Ω) dur P=VI=RI 2 (Joule ısınması) Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 35

36 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 36

37 İletkenlik = 1 / direnç Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 37

38 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 38

39 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 39

40 SERİ DEVRELER 1. Üreteçten çekilen akım kollara ayrılmaz ve bütün dirençlerin üzerinden eşit şiddette akım geçer. I=I 1 = I 2 = I 3 = 2.Herbir direncin uçları arasın-daki potansiyel farkının toplamı, üretecin uçları arasındaki potansiyel farkına eşittir. V = V 1 + V 2 + V Dirençlerin toplamı toplam dirence eşittir. Reş = R 1 + R 2 + R Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 40

41 Seri Bağlı Devreler

42 PARALEL DEVRELER 1. Paralel bağlamada üreteçten çekilen toplam akım K noktasında kollara ayrılır, sonra tekrar L noktasında birleşir ve üretece gelir. I= I 1 + I 2 + I 3 olur Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 42

43 Paralel bağlı devreler A parallel circuit has multiple pathways for the current to flow. If the circuit is broken the current may pass through other pathways and other devices will continue to work.

44 Ampermetre devreden geçen akımı ölçer ve devreye seri olarak bağlanır. Voltmetre gerilimi ölçer ve gerilimi ölçülecek devre elemanına paralel olarak bağlanır. Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 44

45 Kondansatörler

46 KONDANSATÖR (C) Kondansatör: Herhangi bir ortamda aralarında belli bir uzaklık bulunan üzerlerinde eşit ve zıt yükü olan iki iletkenin oluşturduğu sisteme geniş anlamda kondansatör denilmektedir. Kondansatörün yük depo etme özelliği kondansatörün kapasitesi olarak anılır ve birimi farad dır. Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 46

47 KONDANSATÖR Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 47

48 AC Kaynakları Bir ac devresi, devre elemanları ve alternatif akım üreten jeneratörden oluşur. İletken bir ilmek sabit bir ω açısal hızı ile bir manyetik alan içinde dönmekte ise, ilmekte sinüssel bir voltaj(emk) indüklenir. Bu ani Δv voltajı Δv=ΔV maks.sin ωt ile verilir. ΔV maks, ac jeneratörünün maksimum çıkış voltajı veya voltaj genliğidir. ω açısal frekansı ω =2πf ile verilir. Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 48

49 Ac Devresinde Dirençler Alternatif akım yalnızca bir R direnci üzerine uygulanırsa akım ile gerilim aynı fazda olur. Faz açısı = Φ = 0 olur. I maks =ΔV maks R -1 Δv R =I maks Rsin ωt Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 49

50 Etkin akım ve etkin voltaj Devrede dolaşan akıma etkin akım denir. Ampermetre ve voltmetrelerin gösterdiği değerler etkin değerlerdir. et 2 Etkin akım ve etkin voltaj, söz konusu niceliğin en yüksek değerinin 2 ye bölümüyle elde edilir. V V maks I et I maks 2 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 50

51 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 51

52 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 52

53 Akım gerilimden 90 o geri fazdadır. (3) I maks V X maks L (2) Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 53

54 Induced EMF produced by a changing Magnetic Flux! d B area da dt Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 54

55 ELEKTROMIKNATISIN KULLANILDIĞI BAZI YERLER Elektrik zilleri, Telefonlar, Telgraflar, Elektrik motoru, Mıknatıslı vinçler, Trenler Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 55

56 Changing Flux due to moving permanent magnet d N dt Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 56

57 Transformatör Nedir? Transformatör (çoğu kez trafo diye kısaltılır); alternatif akımda çalışan ve bir sistemden diğerine enerji transferi yapan, duran bir elektrik makinesidir. Sarım sayıları ile orantılı gerilim üretileceğinden, belirli bir gerilimdeki enerjiyi başka bir gerilime çevirerek aktarır. Bu sayede alçak yada orta gerilimde üretilmiş enerji yüksek gerilime ve küçük akıma çevrilerek, hat kayıplarını azaltacak şekilde uzak mesafelere iletilebilir. Daha sonra iletilmiş yüksek gerilim; yine transformatörler ile şehir içi dağıtım gerilimlerine dönüştürülürler. Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 57

58 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 58

59 Bir Transformatörün Basit Yapısı Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 59

60 Transformatörlerin Önemi Elektrik enerjisinin en önemli özelliklerinden biri de üretildiği yerden çok uzak bölgelere kolayca taşınabilmesidir. Bu taşımanın verimli bir şekilde yapılabilmesi için gerilimin yeteri kadar yüksek olması gerekir. Bilindiği gibi elektrik enerjisi doğru veya alternatif akım şeklinde üretilir. Doğru akımda yüksek gerilimli enerji iletimi son zamanlarda büyük önem kazanmıştır. Ancak bu konuda istenilen düzeye gelinememiş olup çalışmalar sürdürülmektedir. Buna karşılık alternatif akımlı elektrik enerjisinin transformatörler yardımıyla yükseltilip düşürülebildiğinden, enerjinin alternatif akımla taşınması önemini korumaktadır. Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 60

61 Transformatörlerin Önemi Santrallerde jeneratör yardımıyla üretilen elektrik enerjisinin gerilimi çok yüksek değildir. Jeneratör çıkış gerilimleri 0,4-3, 3-6, 3-10, 6-13, 0-14, 7-15, 8 ve 35 kv değerlerindedir. Bu gerilimler enerjinin uzak bölgelere taşınmasını sağlayacak kadar yüksek olmadığından yükseltilmeleri gerekir. Gerilimlerin yükseltilmesi ise ancak transformatörler aracılığı ile gerçekleştirilir. Bunun yanı sıra tüketim bölgelerinde dağıtım ve kullanma gerilimleri olarak daha düşük gerilimlere ihtiyaç vardır. Bu küçük ve alçak gerilimlerin elde edilmesi de transformatörler yardımı ile olur. Elektrik enerjisinin iletilmesi, dağıtılması gibi alanlarda ve çeşitli aygıtların çalıştırılmasında kullanılan transformatörler bu yüzden en önemli elektrik makineleri grubundan sayılırlar. Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 61

62 Öğr.Gör. Fatma Nur AKI 62