ELEKTRİK DEVRELERİ UYGULAMALARI 2017/2018 GÜZ YARIYILI Uygulamalar için Gerekli Malzemeler 4 adet 100 Ω Direnç 4 adet 1K Direnç 4 adet 2.2K Direnç 4 adet 10K Direnç 4 adet 33K Direnç 4 adet 100K Direnç 2 adet 10K potansiyometre 4 adet 270 Ω direnç 4 adet 56K direnç 3 adet 5.6K direnç 2 adet iki kutuplu anahtar 3 adet 1000µF kondansatör 2 adet 12V'luk lamba Kısa devre elemanı (Farklı renklerde kablolar, kablo iç telleri tekli olmalı) Dijital ya da analog avometre
Deney 1. Konu: Direnç değerlerini multimetre kullanarak ölçmek, yazılı değer ile ölçülen değeri kıyaslamak ve farkın belirtilen tolerans sınırları içinde olup olmadığını incelemek. Deneyde kullanılacak devre elemanları ve cihazlar: 1 adet 100 Ω Direnç 1 adet 1K Direnç 1 adet 2.2K Direnç 1 adet 10K Direnç 3 adet 33K Direnç 1 adet 100K Direnç 4 adet kısa devre elemanı 1 adet 10K potansiyometre 1 adet multimetre Deney: I. Direnç Toleransının incelenmesi: Belirtilen dirençler için tabloyu doldurunuz. Tablo2 Direnç Renk Yazılı Tolerans Ölçülen Değer Fark 100 Ω 1kΩ 10 kω 33 kω 100 kω II. Dirençlerin seri bağlanmalarının incelenmesi: 1. 2,2K ile 10K dirençlerini board a seri olarak bağlayınız. (bkz. Şekil 1) 2. Toplam direnci multimetre kullanarak ölçünüz. Sonucu yazınız. 3. Aynı işlemi 1K, 2,2K ve 10K dirençlerini seri bağlayıp tekrarlayınız. Ohm-metre Şekil1
III. Dirençlerin paralel bağlanmalarının incelenmesi: 1. 2,2K ile 10K dirençleri board üzerinde paralel olarak bağlayınız. (bkz. Şekil 2) 2. Toplam direnci multimetre kullanarak ölçünüz. Sonucu yazınız. 3. Aynı işlemi 1K, 2,2K ve 10K dirençlerini paralel bağlayıp yineleyiniz. Ohm-metre Şekil 2 IV. Potansiyometrenin incelenmesi. 1. Deney kitinde bulunan 10K potansiyometresini alıp, en dış iki uç arasında direnç ölçümü yapınız. Bu işlem için multimetreyi ohm-metre olarak kullanınız. a) Ölçtüğünüz direnci not ediniz. b) Potansiyometre kabzasını gelişigüzel çeviriniz ve bu işi yaparken multimetrede okunan direnç değerinin değişip değişmediğini gözleyiniz. c) Direnç ölçümünü orta uç ile dış uçlardan biri arasında yapınız. Potansiyometre kabzasını rastgele çeviriniz. Bu sırada multimetrede okunan direnç değerinin değişip değişmediğini gözleyiniz.
Deney 2 Konu: DC AKIM VE GERİLİM ÖLÇÜMÜ Deneyin Amacı: Avometre yardımıyla akım ve gerilim değerlerinin ölçülmesi Elektronikte kullanılan en önemli elektriksel büyüklükler akım ve gerilimdir. Akım seri bir niceliktir ve değeri ampermetre ile ölçülür. Gerilim ise iki nokta arasında tanımlanır ve değeri voltmetre ile ölçülür. Şekil-1 de, basit bir devrede akım ve gerilim değerlerinin nasıl ölçüleceği görülmektedir. I V Teli cikartip araya ampermetreyi koyun I A Voltmetrenin problarini gerilimi ölculecek elemanin uclarina degdiriniz I V Şekil-1 Günümüzde, digital ölçü aletleri yaygın olarak kullanılıyor olsada, anolog ölçü aletleride kullanılmaktadır. Analog ölçü aletleri ile yapılan ölçümlerde, alet içinde kullanılan ölçüm yöntemine bağlı olarak, görülen değerlerde ± gibi bir hata oluşmaktadır. Çok küçük değerler için ölçüm yaptığımızda, eğer analog ölçü aleti kullanıyorsak, aletden kaynaklanan hatayı ihmal edemeyiz. Ölçüm sonucunda gözlenen hatayı iki değer belirler; ölçü aletinde kullanılan ölçüm yönteminden kaynaklanan hata,(the instrument error) ölçü aletinin devreye bağlanma şekli nedeniyle oluşacak hata,(the loading error) Her maddenin bir direnci vardır. Direnci sıfır olan maddelere süperiletken madde denilir. Süper iletkenlik ise laboratuar şartlarında sağlanabilmektedir. Sonuç olarak her ampermetrenin kendine seri gelen ve her voltmetrenin kendine paralel gelen bir direci vardır. Şekil-2 de ideal ve gerçek akım ve gerilim kaynaklarının gösterim şekilleri görülmektedir. DC DC r A A r r ideal ideal olmayan ideal ideal olmayan Şekil-2 Bu dirençlerin ölçüme etki etmemesi için ampermetrenin seri direncinin 0, voltmetrenin paralel direncinin ise olması gerekir. Dijital ölçü aletlerinde bu değerler ideal değerlere çok yakın olduğu için ölçüm hatası 0 kabul edilir.
I. Şekil-3 de verilen devreyi kurunuz. değerinin 10kΩ ve 100kΩ olduğu durumlar için Tablo 1 i doldurunuz. V1 12 V 1k I1 I2 R3 10k V2 Şekil-3 Tablo 1 = 10k = 100k V1 I1 V2 I2
II. Şekil 4 deki devreyi kurunuz. Tablo 2 deki gerekli ölçümleri yaparak, Tablo 2 yi doldurunuz. R3 100 Ω R4 12 V 1K 2.2K 270 Ω Şekil 3 Tablo 2 Tablo 1 Direnç Değeri V I P 1K R3 270 Ω 100 Ω R4 2.2K Tablo 1 deki sonuçlara göre: a) I = IR4 = I + IR3 eşitliği doğru mudur? b) V = VR3 eşitliği doğru mudur? c) V + V + VR4 = 12V!a eşit midir? d) P + P + PR3 + PR4 = PTOPLAM eşitliği sağlanmakta mıdır?
Deney 3 Konu: Yüklü ve yüksüz gerilim bölücü devreleri ile köprü devresinin çalışmasını ve özelliklerini incelemek. Deney: I.Gerilim bölücünün incelenmesi 1. Devreyi Şekil1 deki gibi kurunuz. V çıkış gerilimini ölçüp not ediniz. Ölçerek bulunan V çıkış değerini hesaplamalar sonucunda bulunan değerle karşılaştırınız? 2. Şekil 1 deki devrede çıkışa ( direncine paralel) bir 2,2K değerli yük direnci bağlayınız. Bu durumda V çıkış gerilimini ölçünüz. Yük direncinin çıkış gerilimine olan etkisini yazınız. II. Köprü devresinin incelenmesi 1. Devreyi Şekil 2 deki gibi kurunuz. V AB gerilimini ölçüp not ediniz. 2. Şekil 2 deki devrede ==1K, R3=R4=10K yapıp V AB değerini ölçünüz. Ölçtüğünüz değer 0V mu? 3. Şekil 2 deki devrede =R3=1K, =R4=10K yapınız. V AB değerini ölçüp not ediniz. Ölçtüğünüz değer 0 V mu? 4. Şekil 3 deki devrede P potansiyometresi vasıtasıyla V AB gerilimi üzerinde kontrol sağlanabileceğini görmek için, P potansiyometresi ile oynayıp V AB deki değişiklikleri gözleyiniz. P potansiyometresi kullanıldığında V AB tam olarak 0V yapılabiliyor mu? P potansiyometresinin buradaki rolü nedir; açıklayınız. +12V +12V =1K =1K =10K V çıkış A B =1K Ry (2.2K) (100K) R4=1K R3=10K Şekil 1. Şekil 2. +12V =33K =10K A B R4=33K P 10K R3=10K Şekil 3.
Deney 4 Konu: Süperpozisyon Teoreminin deneysel olarak incelenmesi Deney: 1. Devreyi Şekil 1 deki gibi kurunuz. Tablo 1 de gösterilen gerilim ve akım ölçümlerini yapıp tabloda ilgili hanelere yazınız. V V VR3 IR3 (ma) =2.2K =10K V1=15V R3=10K V2=5V Tablo 1. Şekil 1. 2. Şekil 1 deki devrede 5V luk gerilim kaynağının (V 2) devreye olan bağlantısını çözüp yerine bir kısa devre elemanı bağlayınız. Tablo 2 de gösterilen gerilim ve akım ölçümlerini yapıp tabloda ilgili hanelere yazınız. 3. Örnek 1 deki devrede 15V luk gerilim kaynağının (V 1) devreye olan bağlantısını çözüp yerine bir kısa devre elemanı bağlayınız. Tablo3 de gösterilen gerilim ve akım ölçümlerini yapıp tabloda ilgili hanelere yazınız. V V VR3 IR3 (ma) V V VR3 IR3 (ma) Tablo2. Tablo3. 4. Tablo 1 deki sonuçlar ile Tablo 2 deki ve Tablo 3 deki ilgili sonuçların toplamını karşılaştırınız. Süperpozisyon teoremi sağlanmış mıdır?
Deney 5 Deney: Thevenin ve Norton Teoreminin incelenmesi. I. Thevenin Teoreminin İncelenmesi 1. Devreyi şekil 1 deki gibi kurunuz. Ry direnci üzerine düşen gerilimi ve içinden geçen akımı ölçüp not ediniz. =5.6K =2.2K V1=15V R3=10K Ry=1K Şekil 1. 2. Devrenin Thevenin eşdeğerini bulmak için Ry direncini yerinden çıkarıp Thevenin gerilimini ölçünüz. 3. V1 gerilim kaynağını devreden çözüp yerine kısa devre elemanı bağlayınız. Thevenin direncini ölçünüz. 4. Thevenin eşdeğer devresini çizip gerilim ve direnç değerlerini yazınız. 5. Thevenin eşdeğer devresini kurunuz Kurduğunuz devreye aynı yük direncini (Ry=1K) bağlayınız. Ry direnci içinden geçen akımı ve üzerine düşen gerilimi not ediniz. 6. Madde 1 de ölçülen değerle madde 5 deki değerleri karşılaştırınız. Aynı mı? Bu durumda Thevenin Teoremi sağlanmış mıdır? Kısaca açıklayınız. II. Norton Teoreminin İncelenmesi 1. Şekil 1 deki devrenin Norton eşdeğerini bulmak için Ry direncini çıkarıp yerine kısa devre elemanı bağlayınız. Ry direnci yerine bağlanan kısa devre elemanı üzerinden geçen akımı ölçüp not ediniz. Ölçtüğünüz bu akım Norton Akımı mıdır? 2. Devrenin eşdeğer direncini daha önceki bölümde ölçmüş idiniz. a) Norton akımını ve eşdeğer direnci ölçtüğünüze göre Şekil 1 deki devrenin Norton eşdeğer devresini çizip değerleri belirtiniz. b) Önceki bölümde Thevenin eşdeğer devresini kurmuş idiniz. Bu bölümde Norton eşdeğer devresini kolaylıkla kurabilir misiniz? Niçin?
Deney 6 Bir kondanstaörün elektrik enerjisi depolayabildiğini ve bu enerjiyi bir yüke aktarabildiğini gözlemek, kondansatörün dolması ve boşalması sırasındaki akım yönlerini incelemek. Bir kondansatörde yük, gerilim ve kapasitans arasındaki ilişkiyi incelemek. Devreyi şekildeki gibi kurunuz. 1 2 12V 1K + - S 1000µF 1. S anahtarını 1 konumuna getirip kondansatörün doluşunu avometre kullanarak gözleyiniz. a) Kondansatör üzerindeki gerilim artışı durduğunda üzerinde kaç Voltluk gerilim vardır? Bu sırada kondansatörün içinden geçen akımın değeri nedir? b) Kondansatör üzerindeki gerilim artarken, içinden geçen akım da artmakta mı? Niçin? 2. S anahtarını 2 konumuna getiriniz. a) Lamba yandı mı? Yandı is gerekli gerilimi nereden sağlamış olabilir? b) Kondansatörün üzerindeki gerilim azalıyor mu? Bu sırada içinden geçen akımın yönü ne oldu? c) Kondansatörün boşalması sırasında, üzerindeki gerilim azalırken akım da azalıyor mu? d) Kondansatör tamamen boşaldığında üzerindeki gerilim ve içinden geçen akım değerleri ne olmaktadır?