ELM221 DEVRE TEORİSİ I LABORATUVARI 2018 2019 GÜZ DÖNEMİ DENEY - 5 FÖYÜ 08.11.2018 Öğrencinin Numarası : Adı Soyadı : Grup Arkadaşının Adı Soyadı :
AÇIKLAMALAR : Laboratuvar dersine gelirken bu föyü beraberinde getirmeyenler deneye kabul edilmeyecektir. Laboratuvar dersine gelirken o hafta yapılacak deneye ait ön çalışma eksiksiz yapılmalı, deney föyünde gerekli yerler doldurulmalıdır. Ön çalışmasında eksikler olan veya geçerli mazereti olmaksızın ön çalışmasını hazırlamayanlar deneye kabul edilmeyecektir. Laboratuvar dersine gelirken o hafta yapılacak deneyde kullanılacak devre bileşenleri (direnç, kondansatör, bobin, vs..) ve deneyde kullanacağınız boardlar tarafınızca temin edilmelidir. (Deneylerde kullanılacak devre bileşenleri her deneyde belirtilmiştir.) Geçerli mazereti olmaksızın eksik deney malzemesi ile laboratuvar dersine katılmak isteyen öğrenci deneye kabul edilmeyecektir. Deney için gerekli olan devre bileşenlerinin bizzat satın almanız tavsiye edilmektedir. Her öğrenci bilimsel hesap makinesi getirmekle yükümlüdür. Cep telefonları kabul edilmeyecektir. Deney sırasında aldığınız verileri kaydedeceğiniz/dolduracağınız tablolar Yapılan Ölçümler kısmında yer almaktadır. Deney sonrası aldığınız ölçümleri Laboratuvar Asistanlarına onaylatmalısınız. Verilerin deney sonunda Laboratuvar Asistanlarına onaylatılmaması o deneye girmediğiniz anlamına gelir. Her bir deneyin sonunda yer alan Raporlama kısmına, yapılan deney sayesinde derste öğrendiğiniz ve laboratuvar dersi ile pekiştirdiğiniz bilginizi yazmanız gereklidir. Yazacağınız yorumlarınız rapor yerine geçmektedir. Bu sebeple deney sonrasında yaptığınız ölçümler ve hesaplamalardan edindiğiniz çıkarımlarınızı bu kısma olabildiğince açık ve net şekilde yazmanız önemlidir. Raporlama kısmını doldurulmamış deney föyleri onaylanmaz. Ayrıca, yapılan deney ve alınan verilere göre raporlama kısmının doldurulması ödev olarak verilebilir veya deney sonrasında doldurmanız istenebilir. Dönem sonunda her bir öğrenci, belirlenecek bir tarihte, laboratuvar asistanlarınca kendisine bildirilecek bir deneyi tek başına gerçekleyip deney föyünden haricen rapor formunda teslim etmekle yükümlüdür. Rapor formatı derse ait web sitesinde bulunmaktadır. Öğrencinin tek başına yapacağı bu deney Laboratuvar Dersi Finali olarak değerlendirilecektir. Bu sebeple Devre Teorisi 1 ders içeriğine ve deneylere hâkim olmanız önemlidir.
DENEY 5: THÉVENIN VE MAKSİMUM GÜÇ TRANSFERİ TEOREMLERİ I. AMAÇ Bu deneyin amacı, Thévenin ve Maksimum Güç Transferi teoremlerini incelemektir. Bu maksatla ilk önce Ön Çalışmada verilen devreler analiz edilecek, sonra da aynı devreler laboratuvarda incelenecektir. Ön Çalışmada bulunan teorik değerler ile deneyde bulunan değerler birbiriyle karşılaştırılacaktır. II. ÖN ÇALIŞMA A. Thévenin Eşdeğer Devresi Şekil 1 de görülen devre Thévenin teoremini incelemek için kullanılacaktır. Devrede V S1=7,5 V ve V S2=5 V tur. Devredeki dirençlerin değerleri Tablo 1 de verilmiştir. 1) A ve B uçlarına göre açık devre gerilimi (Thévenin gerilimi) V AB=V TH yi hesaplayınız. 2) A ve B uçlarına göre Thévenin direncini (R TH) hesaplayınız. Hesapladığınız V TH ve R TH değerlerini kullanarak kısa devre akımı Ikd yi bulunuz. 3) Kısa devre akımı Ikd yi A ve B uçlarını kısa devre ederek bulunuz ve önceki adımda bulduğunuz değerle karşılaştırınız. 4) A ve B uçlarına bir ayarlı direnç bağlandığını farz edin. Ayarlı direncin değeri 1 kω dan 10 kω a kadar 1 kω luk adımlarla arttırıldığında her adım için V AB gerilimini sadece EWB ile belirleyiniz. 5) 1, 2 ve 3. adımlarda yapılan tüm hesaplamaları Multisim ile teyit ediniz 6) Elde ettiğiniz sonuçları Tablo 2 te uygun yerlere yazınız. Şekil 1. Thévenin Teoremini İncelemek İçin Devre. Tablo 1. Direnç Değerleri Direnç R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 Değeri 4.7 kω 22 kω 12 kω 39 kω 5.6 kω 1
B. Maksimum Güç Transferi Teoremi Şekil 1 deki devrenin Thévenin eşdeğerinin, A ve B uçlarına yük direnci R Y nin bağlanmasıyla elde edilen yeni devre Şekil 2 de görülmektedir. (Not: Deneyin bu kısmı için 2 adet 10kΩ luk lineer potansiyometre satın alınız.) 1) Yük direnci R Y ye maksimum güç transfer edilebilmesi için R Y nin değeri ne olmalıdır? 2) Yük direncine transfer edilen maksimum gücü hesaplayınız. (5.86*10^-5 W) 3) A ve B uçlarına bir ayarlı direnç bağlandığını farzedin. Ayarlı direncin değeri 1 kω dan 10 kω a kadar 1 kω luk adımlarla arttırıldığında her adım için V AB gerilimini sadece EWB ile belirleyiniz. 4) 1. ve 2. adımda yapılan hesaplamaları Electronic Workbench ile teyit ediniz 5) Elde ettiğiniz sonuçları Tablo 3 te uygun yerlere yazınız. Şekil 2. Thévenin Eşdeğer Devresi. III. YÖNTEM Şekil 1 ve Şekil 2 deki devreler laboratuvarda kurularak Thévenin ve Maksimum Güç Transferi teoremlerini teyid etmek için kullanılacaktır. A. Thévenin Eşdeğer Devresi 1) Şekil 1 deki devreyi kurunuz ve gerilim kaynaklarının değerlerini Ön Çalışma da belirtilen değerlere ayarlayınız. 2) A ve B uçlarının açık devre gerilimi V AB=V TH yi ölçünüz. A ve B uçlarına ampermetreyi bağlayarak kısa devre akımı Ikd yi ölçünüz. Gerilim kaynaklarını devreden çıkararak ve R 1 ve R 5 dirençlerini uygun düğümlere bağlayarak Thévenin direnci R TH yi ölçünüz. Not: Devre üzerinde veya avometre üzerinde herhangi bir değişiklik yapmadan önce gerilim kaynaklarını kapatınız. 3) A ve B uçlarına bir ayarlı direnç bağlayınız ve değerini 1 kω dan 10 kω a kadar 1 kω luk adımlarla arttırırken her adım için V AB gerilimini ölçünüz. 4) Elde ettiğiniz sonuçları Tablo 2 te uygun yerlere yazınız. 2
IV. ANALİZ B. Maksimum Güç Transferi Teoremi 1) Bölüm III.A.2 de ölçtüğünüz V TH ve R TH değerlerini kullanarak Şekil 2 deki devreyi kurunuz. 2) Yük direnci olarak A ve B uçları arasına bir ayarlı direnç bağlayınız ve değerini 1 kω dan 10 kω a kadar 1 kω luk adımlarla arttırırken her adım için V AB gerilimini ölçünüz. A. Thévenin Eşdeğerli Devresi 1) V TH, R TH ve Ikd nin ölçülen değerlerini Ön Çalışma da hesaplanan değerleriyle karşılaştırınız. 2) R TH nin değerini V TH ve Ikd nin ölçülen değerlerini kullanarak hesaplayınız ve R TH nin ölçülen değeriyle karşılaştırınız. 3) V AB nin Bölüm III.A.3 ve Bölüm III.B.2 de ölçülen değerlerini Ön Çalışma da hesaplanan teorik değerleriyle karşılaştırınız. B. B. Maksimum Güç Transferi Teoremi 1) Tablo 2 deki deney sonuçlarını kullanarak ayarlı dirence nakledilen gücün grafiğini ayarlı direncin değerinin bir fonksiyonu olarak çiziniz. 2) Tablo 3 deki deney sonuçlarını kullanarak ayarlı dirence nakledilen gücün grafiğini ayarlı direncin değerinin bir fonksiyonu olarak çiziniz. 3) Grafikten maksimum güce karşılık gelen direnç değerini belirleyiniz ve Ön Çalışma da hesaplanan teorik değerle karşılaştırınız. 4) Yük direncine aktarılan maksimum gücü Ön Çalışma da hesaplanan teorik değerle karşılaştırınız. 3
Tablo 2: 1. deney sonuçları VERİ Hesaplanan Multisim sonucu Deney sonucu V TH R TH I KD (V TH/ R TH ile) I KD (kısa devre ile) R=1KΩ için V AB R=2KΩ için V AB R=3KΩ için V AB R=4KΩ için V AB R=5KΩ için V AB R=6KΩ için V AB R=7KΩ için V AB R=8KΩ için V AB R=9KΩ için V AB R=10KΩ için V AB Tablo 3: 2. deney sonuçları VERİ Hesaplanan Multisim sonucu Deney sonucu Nakledilen Güç R Y P Y R=1KΩ için V AB R=2KΩ için V AB R=3KΩ için V AB R=4KΩ için V AB R=5KΩ için V AB R=6KΩ için V AB R=7KΩ için V AB R=8KΩ için V AB R=9KΩ için V AB R=10KΩ için V AB 4
VI.RAPORLAMA 5
ÖN ÇALIŞMA PUANLAMASI DENEY 5 - ÖN ÇALIŞMA PUANLAMA No Açıklama Puan Alınan Puan 1 Thevenin Eşdeğer Devresi 10 2 Maksimum Güç Transferi 10 DENEY 5 - LABORATUVAR PUANLAMA 1 Tablo 2 Ölçümleri 20 2 Tablo 3 Ölçümleri 20 3 Raporlama 40 Toplam 100 ÖĞRENCİNİN No / Masa No Adı Soyadı İmza 6