A DEVRELERDE KONDANSATÖRLER 7.1 Amaçlar: Sabit frekansta çalışan kondansatörler Kondansatör voltaj ve akımı arasındaki faz farkının ölçülmesi Kondansatör voltaj ve akım şiddetleri arasındaki ilişkiler Değişken frekansta çalışan kondansatörler Kondansatör reaktansının (X ) frekansa göre değişiminin ölçülmesi. X ile ilgili kurallar X değerini kullanarak kapasitans hesabı. 7.2 Devre Elemanları Ve Kullanılan Malzemeler Bu deneyde kullanılacak malzeme ve cihazların listesi Tablo 6.1 de verilmektedir. Deney anında oluşan hata ve hasarları detaylı bir şekilde not ediniz. Ayrıca deney esnasında cihazları kullanırken karşılaştığınız zorlukları, deney ve deneyde kullanılan malzemeler hakkındaki önerilerinizi de yazabilirsiniz Table 7.1 Deneyde kullanılan malzeme ve devre elemanları listesi. Materyal Model Seri ve/veya Ofis Stok Devre elemenaları 1 1 1 kω Direnç (2W) 2 1 0.1 µf Kondansatör Ölçüm cihazları 3 Katot Tüp osiloskop Kaynaklar 4 Sinyal jeneratörü Accessories 5 1 Delikli tezgah, DIN A4 576 74 6 1 Takım köprü bağlantısı 501 48 7 3 Bağlantı kablosu, kırmızı, 50 cm 501 25 8 3 Bağlantı kablosu, siyah, 50 cm 501 28 Deney anında meydana gelen hasarlar ve deney hakkındaki öneriler: 1
Adı&Soyadı: 7.3 ÖN ÇALIŞMA 1) Varsayalım ki Şekil 7.1 deki devredeki voltaj kaynağı v( t) = 4cos(2500 πt) V. a) Voltaj fazörleri V, V R, V ve akım fazörü I değerlerini hem Kartezyen hem de polar polar olarak bulunuz. Ayrıca v R (t), v c (t), i(t) fonksiyonlarını bulunuz. V=...=.., V R = =. V =.=.., I = = v R (t)=.., v (t)=... i(t)=..., Şekil 7.1 Series R devresi. b) Kondansatör voltaj ve akımı arasındaki faz farkını bulunuz. φ = φ φ = =. iv i v c) V, V R, V ve I fazörlerinin diyagramını Şekil 7.2 üzerine çiziniz. Burada vektörel olarak V=Vc+V R olması gerektiğini gösteriniz. Şekil 7.2 Seri R devresi için fazör diyagramı (Teorik). 2
2) Buradaki Z V ( ω) ( ω) = empedansını bulunuz ve grafiğini 0 < ω < için çiziniz. I ( ω) Empedansın frekansa göre değişimi 3) Buradaki 1 X ( ω) = ω reaktansını bulunuz ve grafiğini 0 < ω < için çiziniz. Reaktansın frekansa göre değişimi 3
7.4 DENEY 7.4.1 Sabit frekansta çalışan kondansatörler 1) Şekil. 7.3 deki devreyi kurunuz. Sinyal kaynağının v(t) voltajını 8 V pp, 1.25 khz sinüs olacak şekilde ayarlayınız; v(t) ve v R (t) voltajlarını osilaskopta aynı anda görüntüleyerek grafiklerini Şekil. 7.4 ye çiziniz. Ayrıca v(t) ve v R (t) nin tepe değerlerini okuyunuz. V P =..., V =... Rp Şekil 7.3 Direnç voltajını okumaya yönelik R devresi kurulumu. Şekil 7.4 Toplam voltaj v(t) ve direnç voltajı v R (t). 4
Adı&Soyadı: 2) Şekil.7.5 deki devreyi kurunuz. v(t) ve v (t) voltajlarını osilaskopta aynı anda görüntüleyerek grafiklerini Şekil. 7.6 ya çiziniz. Ayrıca v(t) ve v (t) nin tepe değerlerini okuyunuz. V P =..., V =... p Şekil 7.5 Kondansatör voltajını okumaya yönelik R devresi kurulumu. Şekil 7.6 Toplam voltaj v(t) ve kondansatör voltajı v (t). 5
7.4.2 Değişken frekansta çalışan kondansatörler 1) Şekil. 7.7 deki devreyi kurunuz. Sinyal kaynağının v(t) voltajını 20 V pp, 100 Hz sinüs olacak şekilde ayarlayınız; voltaj ve akımı ölçerek Tabloya 7.2 ye yazınız. Tabloda görülen bütün frekanslar için bu işlemi tekrarlayınız ve tabloyu doldurunuz. Buradaki kapasitans, reaktans X ve suseptans B değerlerini hesaplamak için şu formülleri kullanabilirsiniz 1 = π fx, 2 X V RMS =, I RMS B IRMS 1 = =. V X RMS Şekil 7.7 Değişken frekansta kondansatör empedansı ölçümü. Tablo 7.2 Bir kondansatörün reaktans ve suseptansının frekansa göre değişim tablosu. f (Hz) ω (rd/s) X (kω) V rms (V) I rms (ma) ( µf) X (kω) B (ms) 100 200 300 400 500 600 700 800 6
3) Tabloya bakarak X ve B grafiğini frekansa göre Şekil. 7.8 ye çiziniz. Şekil 7.8 Reaktans ve suseptansın frekansa göre değişimleri 7
7.5 SONUÇLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ 1) Deneyde yaptığınız ölçümlere göre aşağıda belirtilen voltajların ve akımın fazör değerlerini hem Kartezyen hem de kutupsal formda yazınız. V =.. = V R =. = V =. = I V R = =.. = R 2) Ön çalışmada hesapladığınız voltaj ve akım değerleri ile deneyde ölçtükleriniz arasında farklılıklar olmasının sebeplerinin neler olabileceğiniz belirtiniz. 3) V R, V, V, I değerlerinin fazör vektörlerini olarak Şekil 7.9 a çiziniz Şekil 7.9 R devresindeki voltaj ve akımların fazör vektörleri. 8