A. DENEYİN AMACI : Thevenin ve Norton teoreminin daha iyi bir şekilde anlaşılması için deneysel çalışma yapmak. B. KULLANILACAK ARAÇ VE MALZEMELER : 1. Multimetre 2. DC Güç Kaynağı 3. Değişik değerlerde dirençler ve bağlantı kabloları 4. Protoboard C. DENEY İLE İLGİLİ ÖN BİLGİ: Thevenin teoremi uygulanırken izlenecek yol: a) Yük direnci (R L) nin belirlenmesi, uçlarının a-b şeklinde adlandırılması ve yük direncinin devreden çıkarılması, b) a-b uçları açık devre edilerek, Thevenin voltajı (V ab=e TH) nın bulunması, c) a-b uçları açık devre edilerek, Thevenin direnci (R ab=r TH) nin bulunması, d) E TH, R TH ve R L kullanılarak Thevenin eşdeğer devresinin oluşturulması ve yük direncine ait akım ve voltajın belirlenmesi. Norton teoremi uygulanırken izlenecek yol: a) Yük direnci (R L) nin belirlenmesi, uçlarının a-b şeklinde adlandırılması ve yük direncinin devreden çıkarılması, b) a-b uçları kısa devre edilerek, Norton akımı (I ab=i N) nın bulunması, c) a-b uçları açık devre edilerek, Norton direnci (R ab=r N) nin bulunması, d) I N, R N ve R L kullanılarak Norton eşdeğer devresinin oluşturulması ve yük direncine ait akım ve voltajın belirlenmesi. 1
D. DENEY BASAMAKLARI: 1. Aşağıda verilen devrede - Thevenin teoremi kullanılarak - R 4 direncinin akım ve voltajının bulunması. - Hesaplama Adımı: Not: Her bir adımda ilgili devre şekli mutlaka çizilecek. a) Yük direncinin belirlenmesi: R L=.. b) E TH ın hesabı: 2
c) R TH ın hesabı: d) Devrenin Thevenin eşdeğerinin oluşturulması ve R 4 üzerindeki akım ve voltajın hesaplanması: e) Thevenin teoremi ile hesaplanan V R4 ve I R4 ün doğruluğundan emin olmak amacıyla sağlama yapalım. Bunun için düğüm analizini kullanarak V R4 ve I R4 ü yeniden hesaplayınız. 3
- Ölçme Adımı: a) Yük direncinin belirlenmesi: Devreyi protoboard üzerine kurunuz. Devredeki yük direncini belirleyiniz. Yük direncini devreden çıkararak derste yapıldığı gibi a-b uçlarını belirleyiniz. b) E TH ın ölçülmesi: a-b uçlarından Thevenin voltajı E TH ı voltmetre ile ölçünüz. E TH=..V c) R TH ın ölçülmesi: Kaynakları devreden çıkarınız. Çıkardığınız uçları kısa devre ediniz. a-b uçlarından Thevenin direnci R TH ı ohmmetre ile ölçünüz. R TH=.. 4
d) Thevenin eşdeğer devresinin kurulması ve R 4 üzerindeki akım ve voltajın ölçülmesi: Bu adımda protoboard üzerindeki devre bozulmadan, yan tarafına Thevenin eşdeğer devresi kurulacaktır. Bu işlem için öncelikle dc voltaj kaynağını E TH değerine, ardından elinizde bulunan en uygun potansiyometreyi R TH değerine hassas bir şekilde ayarlayınız. Voltaj kaynağını E TH değerine ayarlarken en uygun yol, voltmetreyi kaynağa doğrudan bağlayarak ayar yapmaktır. V RL= I RL= e) Thevenin teoremi ile ölçülen V R4 ve I R4 ün doğruluğundan emin olmak amacıyla sağlama yapalım. Bunun için ölçü aletini kullanarak başlangıçtaki devrede V R4 ve I R4 ü doğrudan ölçünüz. (d) ve (e) şıkkındaki sonuçlar arasında bir fark var mıdır? Varsa nedenini yorumlayınız. - PSPICE ile Simülasyon Adımı: a) Yük direncinin belirlenmesi: Devreyi PSPICE ortamında kurunuz. Devredeki yük direncini belirleyiniz. Yük direncini devreden çıkararak uçlarını a-b olarak belirleyiniz. b) E TH ın ölçülmesi: a-b uçlarından Thevenin voltajı E TH ı voltmetre ile ölçünüz. E TH=..V c) R TH ın ölçülmesi: Kaynakları devreden çıkarınız. Çıkardığınız uçları kısa devre ediniz. a-b uçlarından Thevenin direnci R TH ı ölçünüz. Bunun için PSPICE ta ne yapabilirsiniz? Anlatınız. 5
R TH=.. d) Thevenin eşdeğer devresinin kurulması ve R 4 üzerindeki akım ve voltajın ölçülmesi: Bu adımda PSPICE üzerindeki devre bozulmadan yan tarafına Thevenin eşdeğer devresi kurulacak ve V R4, I R4 değerleri ölçülecektir. e) Thevenin teoremi ile ölçülen V R4 ve I R4 ün doğruluğundan emin olmak amacıyla sağlama yapalım. Bunun için başlangıçtaki devrede V R4 ve I R4 ü doğrudan ölçünüz. 2. Aşağıda verilen devrede - Thevenin teoremi kullanılarak - R 4 direncinin akım ve voltajının bulunması. - Hesaplama Adımı: Not: Her bir adımda ilgili devre şekli mutlaka çizilecek. a) Yük direncinin belirlenmesi: R L=.. b) E TH ın hesabı: 6
c) R TH ın hesabı: 7
d) Devrenin Thevenin eşdeğerinin oluşturulması ve R 4 üzerindeki akım ve voltajın hesaplanması: e) Thevenin teoremi ile hesaplanan V R4 ve I R4 ün doğruluğundan emin olmak amacıyla sağlama yapalım. Bunun için göz analizini kullanarak V R4 ve I R4 ü yeniden hesaplayınız. 8
- Ölçme Adımı: a) Yük direncinin belirlenmesi: Devreyi protoboard üzerine kurunuz. Devredeki yük direncini belirleyiniz. Yük direncini devreden çıkararak a-b uçlarını belirleyiniz. b) E TH ın ölçülmesi: a-b uçlarından Thevenin voltajı E TH ı voltmetre ile ölçünüz. E TH=..V c) R TH ın ölçülmesi: Kaynakları devreden çıkarınız. Çıkardığınız uçları kısa devre ediniz. a-b uçlarından Thevenin direnci R TH ı ohmmetre ile ölçünüz. R TH=.. d) Thevenin eşdeğer devresinin kurulması ve R 4 üzerindeki akım ve voltajın ölçülmesi: Bu adımda protoboard üzerindeki devreyi bozmadan, yan tarafına Thevenin eşdeğer devresi kurulacaktır. Bu işlem için öncelikle dc voltaj kaynağını E TH değerine, ardından elinizde bulunan en uygun potansiyometreyi R TH değerine hassas bir şekilde ayarlayınız. Dc voltaj kaynağını E TH değerine ayarlarken en uygun yol voltmetreyi kaynağa doğrudan bağlayarak ayar yapmaktır. V RL= I RL= e) Thevenin teoremi ile ölçülen V R4 ve I R4 ün doğruluğundan emin olmak amacıyla sağlama yapalım. Bunun için ölçü aletini kullanarak başlangıçtaki devrede V R4 ve I R4 ü doğrudan ölçünüz. 9
- PSPICE ile Simülasyon Adımı: a) Yük direncinin belirlenmesi: Devreyi PSPICE ortamında kurunuz. Devredeki yük direncini belirleyiniz. Yük direncini devreden çıkararak uçlarını a-b olarak belirleyiniz. b) E TH ın ölçülmesi: a-b uçlarından Thevenin voltajı E TH ı voltmetre ile ölçünüz. E TH=..V c) R TH ın ölçülmesi: Kaynakları devreden çıkarınız. Çıkardığınız uçları kısa devre ediniz. a-b uçlarından Thevenin direnci R TH ı ölçünüz. R TH ı nasıl ölçtüğünüzü anlatınız. R TH=.. d) Thevenin eşdeğer devresinin kurulması ve R 4 üzerindeki akım ve voltajın ölçülmesi: Bu adımda PSPICE üzerindeki devreyi bozmadan yan tarafına Thevenin eşdeğer devresi kurulacak ve V R4, I R4 değerleri ölçülecektir. e) Thevenin teoremi ile ölçülen V R4 ve I R4 ün doğruluğundan emin olmak amacıyla sağlama yapalım. Bunun için başlangıçtaki devrede V R4 ve I R4 ü doğrudan ölçünüz. 3. Aşağıda verilen devrede - Norton teoremi kullanılarak - R 4 direncinin akım ve voltajının bulunması. 10
- Hesaplama Adımı: Not: Her bir adımda ilgili devre şekli mutlaka çizilecek. a) Yük direncinin belirlenmesi: R L=.. b) I N nin hesabı: c) R N nin hesabı: 11
d) Devrenin Norton eşdeğerinin oluşturulması ve R 4 üzerindeki akım ve voltajın hesaplanması: e) Norton teoremi ile hesaplanan V R4 ve I R4 ün doğruluğundan emin olmak amacıyla sağlama yapalım. Bunun için dal akımları yöntemini kullanarak V R4 ve I R4 ü yeniden hesaplayınız. 12
- Ölçme Adımı: a) Yük direncinin belirlenmesi: Devreyi protoboard üzerine kurunuz. Devredeki yük direncini belirleyiniz. Yük direncini devreden çıkararak a-b uçlarını belirleyiniz. b) I N nin ölçülmesi: a-b uçlarını kısa devre ederek Norton akımı I N yi ampermetre ile ölçünüz. I N=..A yönü: c) R N nin ölçülmesi: Kaynakları devreden çıkarınız. Çıkardığınız uçları kısa devre ediniz. a-b uçlarından Norton direnci R N yi ohmmetre ile ölçünüz. R N=.. 13
d) Norton eşdeğer devresinin kurulması ve R 4 üzerindeki akım ve voltajın belirlenmesi: Kağıt üzerinde Norton eşdeğer devresini çiziniz. Akım kaynağımız olmadığı için V R4 ve I R4 ü el ile hesaplayınız. V RL= I RL= e) Norton teoremi ile belirlenen V R4 ve I R4 ün doğruluğundan emin olmak amacıyla sağlama yapalım. Bunun için ölçü aletini kullanarak başlangıçtaki devrede V R4 ve I R4 ü göz analizi metodunu kullanarak belirleyiniz. Yaptığınız işlemi ayrıntılı olarak anlatınız. (d) ve (e) şıkkındaki sonuçlar arasında bir fark var mıdır? Varsa nedenini yorumlayınız. 14
- PSPICE ile Simülasyon Adımı: a) Yük direncinin belirlenmesi: Devreyi PSPICE ortamında kurunuz. Devredeki yük direncini belirleyiniz. Yük direncini devreden çıkararak uçlarını a-b olarak belirleyiniz. b) I N nin ölçülmesi: a-b uçlarını kısa devre ederek Norton akımı I N yi ampermetre ile ölçünüz. I N=..A c) R N nın ölçülmesi: Kaynakları devreden çıkarınız. Çıkardığınız uçları kısa devre ediniz. a-b uçlarından Norton direnci R N yi ölçünüz. R N yi ölçmek için ne yaptığınızı anlatınız. R N=.. d) Norton eşdeğer devresinin kurulması ve R 4 üzerindeki akım ve voltajın ölçülmesi: Bu adımda PSPICE üzerindeki devreyi bozmadan yan tarafına Norton eşdeğer devresi kurulacak ve V R4, I R4 değerleri ölçülecektir. e) Norton teoremi ile ölçülen V R4 ve I R4 ün doğruluğundan emin olmak amacıyla sağlama yapalım. Bunun için başlangıçtaki devrede V R4 ve I R4 ü doğrudan ölçünüz. 15