OHM KANUNU DĠRENÇLERĠN BAĞLANMASI 2.1 Objectives: Ohm Kanunu: Farklı direnç değerleri için, dirence uygulanan gerilime göre direnç üzerinden akan akımın ölçülmesi. Dirençlerin Seri Bağlanması: Seri bağlı dirençler üzerindeki voltaj düşümünün ölçülmesi. Farklı direnç değerleri ile direnç üzerine düşen gerilimler arasındaki ilişki (Kirchhoff un ikinci kanunu). Dirençlerin Paralel Bağlanması: Paralel bağlı dirençler üzerinden geçen akımların ve devrede ki toplam akımın ölçülmesi. Direnç değerleri ile dirençler üzerinden geçen akımlar arasındaki ilişki (Kirchhoff un birinci kanunu). 2.2 Devre Elemanları ve Kullanılan Malzemeler Bu deneyde kullanılacak malzeme ve cihazların listesi Tablo 2.1 de verilmektedir. Deney esnasında oluşan hata ve hasarları tablo da gösterilen kısma detaylı bir şekilde not ediniz. Ayrıca deney anında cihazları kullanırken karşılaştığınız zorlukları, deney ve deneyde kullanılan malzemeler hakkındaki önerilerinizi de yazabilirsiniz. Tablo 2.1 Deney 2 de kullanılan malzeme ve cihaz listesi. No: Malzeme Cihaz Model Seri No: DemirbaĢ No: 1 Delikli tezgah, DIN A4 2 1 100 Ω Direnç (2W), (5%) 3 1 150 Ω Direnç (2W), (5%) 4 1 220 Ω Direnç (2W), (5%) 5 1 1 kω Direnç (2W), (5%) 6 2 Multimetre GMBH 7 Köprü bağlantıları 8 Bağlama kablo ve probları 9 1 sabit güç kaynağı Deney anında meydana gelen hasarlar ve deney hakkındaki öneriler: 1
2.3 Ön ÇalıĢma 2.4 Deneyin YapılıĢı ve Sonuçlar 2.4.1 Ohm Kanunu i) R=100 Ω direnç kullanarak Şekil 2.1 de verilen devreyi kurunuz. Güç kaynağı ve ii) multimetrelerin devreye doğru şekilde bağlandığını kontrol ediniz. 0 dan başlayarak giriş voltajını (V E ) 1V aralıklarla 10 V a kadar artırınız. Her bir voltaj aralığında akımı (I) ölçünüz. Not: Akımı ölçerken multimetrenin ölçüm aralığını değiştirmeyiniz. Elde ettiğiniz sonuçları Tablo 2.2 ye not ediniz. Direnci R=150 Ω luk dirençle değiştirerek 2. adımdaki işlemleri tekrarlayınız. iv) Yukarıdaki işlemeleri R=220 Ω direnç için tekrarlayınız. v) Elde ettiğiniz değerlerle Şekil 2.2 de verilen grafikte akım voltaj değişimini çiziniz. ġekil 2.1 Deney 2.3.1. için devre şeması V (V) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tablo 2.2 Deney 2.3.1 için sonuçlar R=100 Ω R=150 Ω R=220 Ω I (ma) V/I (kω) I (ma) V/I (kω) I (ma) V/I (kω) 2
ġekil 2.2 Üç farklı direnç için akım gerilim karakteristik grafiği 2.4.2 Dirençlerin Seri Bağlanması i) Şekil 2.3 de verilen devreyi kurunuz. Kurulum esnasında gerilim kaynağının ve multimetrelerin devreye doğru bağlandığını kontrol ediniz. ii) Giriş voltajı V E yi 10V a ayarlayınız. Devreden geçen toplam akım Ig yi ölçerek elde ettiğiniz değeri Tablo 2.3 e yazınız. R 1 direnci üzerindeki V 1 gerilim düşümünü ölçerek Tablo 2.3 e yazınız. R 2 direnci üzerindeki V 2 gerilim düşümünü ölçerek Tablo 2.3 e yazınız. v) R 3 direnci üzerindeki V 3 gerilim düşümünü ölçerek Tablo 2.3 e yazınız (Dirençlerin %5 toleransından dolayı, sapmalar kabul edilebilir.) iv) 3
ġekil 2.3 Deney 2.4.2. için devre şeması Tablo 2.3 Deney 2.3.2 için ölçülen sonuçlar Direnç (Ω) Voltaj (V) R 1 = 100 Ω V 1 = R 2 = 150 Ω V 2 = R 3 = 220 Ω V 3 = V E = 10 V I = 2.4.3 Dirençlerin Paralel Bağlanması i) Şekil 2.4. de verilen devreyi kurunuz. Kurulum esnasında gerilim kaynağının ve multimetrelerin devreye doğru bağlandığını kontrol ediniz. ii) Giriş voltajı V E yi 10V a ayarlayınız. Devreden geçen toplam akım Ig yi ölçerek elde ettiğiniz değeri tablo 2.4 e yazınız. R1 = 100 Ω üzerinden geçen I 1 akımını ölçerek elde ettiğiniz değeri tablo 2.4 e yazınız. iv) R2 = 1 kω üzerinden geçen I 2 akımını ölçerek elde ettiğiniz değeri tablo 2.4 e yazınız 4
ġekil 2.4 Deney 2.3.3. devre şeması Tablo 2.4 Deney 2.3.3 için ölçülen sonuçlar Giriş Voltajı : I 10 V I 1 I 2 2.5 Sonuç ve Değerlendirme 1) Deney 2.4.1. de elde edilen sonuçları kullanarak aşağıdaki iki soruyu cevaplayınız. i) Şekil 2.2. görülen grafikte akım ve gerilim arasında nasıl bir ilişki vardır? Grafikteki eğimin değeri neye eşittir? ii) Tablo 2.2 deki değerleri kullanarak V/I oranlarını hesaplayınız ve tabloda verilen ilgili kolonlara bu değerleri yazınız. Hesaplanan V/I oranları elektriksel direnci vermektedir. 5
Dirençlerin farklı değerleri için farklı voltaj seviyelerinde farklı değerlerin ölçülmesinin nedenini açıklayınız. 2) Deney 2.4.2 de elde edilen sonuçları kullanarak aşağıdaki dört soruya cevap veriniz. Soruların cevapları, Kirchhoff un ikinci kanunu olarak bilinen; direnç değeri ile gerilim düşümü arasındaki ilişkiyi açıklamaktadır. i) V 1 + V 2 + V 3 V E değerini hesaplayınız ve Kirchhoff un ikinci kanunu yazınız. ii) Hangi direnç üzerindeki voltaj düşümü en büyüktür? En az voltaj hangi direnç üzerinden ölçülmektedir? Buna göre nasıl bir sonuç elde edilir? RT = R1 + R2 + R3 değerini hesaplayarak voltaj ve direnç oranlarını hesaplayıp tablo 2.5 e kaydediniz. Elde ettiğiniz değerlere göre nasıl bir sonuç çıkarırsınız? Tablo 2.5 V 1 / V E = V 2 / V E = V 3 / V E = R 1 / R T = R 2 / R T = R 3 / R T = iv) Toplam akım I değerini ve R1, R2 ve R3 dirençleri üzerine düşen voltaj değerlerini hesaplayıp Ohm kanunu kullanarak R1, R2 ve R3 direnç değerlerini hesaplayınız ve elde ettiğiniz değerleri tablo 2.6 ya yazınız. 6
Table 2.6 Dirençlerin nominal ve deneysel değerleri R (Ω) Nominal Değerler R 1 = 1 R 2 = V2 R 3 = V3 V / I (Ω) Deneysel değerler V I Dirençlerin %5 toleransından dolayı ölçülen değerler ile nominal değerler arasında sapma olabilir; nominal değerler ile deneysel değerler arasındaki sapmayı tanımlayınız. 3) Deney 2.4.3 de elde edilen sonuçları kullanarak aşağıdaki üç soruyu cevaplayınız. i) Aşağıdaki formülü kullanarak paralel bağlı R1 ve R2 dirençleri için R G toplam direncini hesaplayınız: RR. R R R R R 1 1 1, 1 2 R... 1 2 1 2 I I ii) Dirençler üzerinden geçen I 1 /I 2 akımları arasındaki oranı ve R 1 /R 2 arasındaki oranı hesaplayıp sonuçları karşılaştırınız. I I =. R 1 2 2 1 R =. Paralel bağlı devrelerde voltaj bölücü kuralının aşağıdaki gibi hesaplandığını ispatlayınız. I I 1 2 R2 I R R1 I R.... Ölçülen I 1 ve I 2 değerleri ile yukarıdaki elde edilen sonuçları karşılaştırınız. 7