kocaelİ Ünİversİtesİ mÜhendİslİk fakÜltesİ...

Mekatronik Mühendisliği Bölümü 2018-2019 Güz – EDT Lab. 1

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Elektrik Devre Temelleri Dersi

2018-2019 Güz Dönemi

DENEY KİTAPÇIĞI

Hazırlayanlar

Arş. Gör. Ersin YOLAÇAN

Arş. Gör. Mehmet GÜLEÇ

Denetleyen Doç. Dr. Metin AYDIN


LABORATUVARIN İŞLEYİŞİ

1. Öğrenciler önceden belirtilen tarih ve saatlerdeki deneylere devam etmek

zorundadırlar. Laboratuvara 1 deneyden fazla devamsızlık yapanlar devamsız öğrenci

olarak kalacaktır.

2. Deneye gelmeden önce yapılacaklar:

İlgili deneyin ÖN HAZIRLIK çalışması föyde istenen bilgiler doğrultusunda

hazırlanacaktır. Bir önceki hafta yapılan laboratuvar çalışmasının RAPOR ları

hazırlanıp ÖN HAZIRLIK ile teslim edilecek.

3. Deneye tam olarak başlama saatinde gelinecektir. Geç gelen öğrenciler (10 dakika)

deneye alınmayacaktır.

4. Deney sonrasında yapılacaklar:

Bir sonraki deneyin başında teslim edilmek üzere belirtilen rapor taslağında

bireysel olarak deney raporu hazırlanacaktır.

Raporda deney sırasında milimetrik kâğıda çizilen kabataslak sonuçlar tekrar

düzgün bir şekilde milimetrik kâğıda çizilerek açıklanacak ve deney sırasında

çizilen kâğıtla beraber rapora eklenecektir.

5. Öğrencilerin hatalarından dolayı kaynaklanan arıza ve elemanların zarar görmesinden

dolayı ortaya çıkacak durumlardan kendileri sorumludur. Bu nedenle öğrenci, sorumlu

öğretim elemanı deney esnasında masada yokken kesinlikle cihazlara enerji

vermeyecektir.

6. Föyde verilen malzeme listeleri bilgilendirme amaçlıdır, lütfen gerekli kontrolleri

yapınız.

7. Telafi deneyi yapılmayacaktır.


İÇİNDEKİLER

Deney

No Sayfa No Deney Adı

1 15 DİRENÇ ÖLÇÜMLERİ

2 18 KISA DEVRE VE AÇIK DEVRE KAVRAMLARI

3 21 AKIM, GERİLİM VE DİRENÇ ÖLÇÜMLERİ

4 25 KIRCHHOFF GERİLİM KANUNU (KVL), KIRCHHOFF AKIM

KANUNU (KCL) ve DEVRE ANALİZİ

5 30 THEVENIN ve NORTON TEOREMLERİ

6 35 DOĞRUSAL DEVRELER ve SUPER POZİYON TEOREMİ

7 40 DÜĞÜM GERİLİMLERİ İLE DEVRE ÇÖZÜMÜ

8 45 OSİLOSKOP KULLANIMI

9 56 BOBİN ve KONDANSATÖRÜN DC ve AC AKIMDAKİ

DAVRANIŞININ İNCELENMESİSİLOSKOP KULLANIMI

10 67 DC DEVRELERDE GÜÇ HESAPLAMALARI


GENEL BİLGİLER

Deneylerde kullanacağınız multimetrenin doğru çalışıp çalışmadığından anlamak

için aşağıdaki işlemleri yapınız. Dijital multimetreyi OHM kademesine

getiriniz. Multimetrenin uçları açık iken göstergenin sol tarafında yanıp sönen

“1” sayısının olduğundan ve “Low Batt” mesajının görünmediğinden emin

olunuz. Göstergedeki yanıp sönen “1” sayısı multimetrenin o anda ölçtüğü

direncin sonsuz (yani açık devre) olduğunu belirtir. Daha sonra multimetrenin

uçlarını birbirine birleştiriniz. Bu durumda göstergede çok küçük değerde bir

reel sayı okunacaktır. Bu reel sayı, ölçü aletinin ve probların toplam iç

direncidir.(Prob, multimetreye bağlanan, sivri uçlu kablodur.) Göstergede

bunlardan farklı değerler görünmesi durumunda ölçü aletiniz bozulmuş veya

pili zayıflamış olabilir.

VOLTMETRE NEDİR?

İki nokta arasındaki gerilim farkını ölçmeye yarayan iki uçlu bir ölçüm aletidir.

Herhangi bir devrede gerilimi ölçülmek istenen noktalara paralel bağlanır. İdeal

bir voltmetrede iç direnç sonsuzdur. Bu nedenle akım çekmediği için açık devre

gibi düşünülebilir. Buna karşın gerçek voltmetrede çok büyük değerlikli bir iç

direnç vardır ve çok az da olsa üzerinden akım geçirir.

Şekil 1. İdeal ve gerçek voltmetre

AMPERMETRE NEDİR?

Devrenin herhangi bir kolundan geçen akımı ölçmeye yarayan iki uçlu ölçüm

aletidir. Herhangi bir devrede akımın ölçüleceği noktaya seri bağlanır. İdeal bir

ampetrede iç direnç sıfırdır böylece ampermetre üzerinde gerilim düşmesi olmaz.

Buna karşın gerçek ampermetrede çok küçük de olsa bir iç direnç vardır.


Şekil 2. İdeal ve gerçek ampermetre

OHMMETRE NEDİR?

Direnç değerlerini ölçmek için kullanılan iki uçlu ölçüm aletidir. İçinde DC bir

kaynak vardır ve bir dirence bağlandığında bu Kaynaktan dolayı bir akım akar.

UYARI: Çalışan bir devrede direnç ölçümü yapılmaz.

AVOMETRE (MULTİMETRE) NEDİR?

Voltmetre, ampermetre ve ohmmetre olarak kullanılabilen bir ölçüm aletidir.

Hangi ölçüm yapılmak isteniyorsa avometre üzerindeki anahtar gerekli konuma

getirilerek ölçme işlemi gerçekleştirilir. Multimetre analog veya dijital olabilir.

Aşağıda bir dijital multimetre resmi verilmiştir.

Şekil 3. Dijital Multimetre Resmi

Dijital multimetrede akım, gerilim ve direnç değerleri nümerik olarak ekranda

gözlemlenir. Analog multimetrede ise ölçüm bir skala etrafında hareket eden

işaretçi yardımıyla okunur.


Şekil 4. Dijital ve Analog Multimetre

Şekil 5. Multimetre kullanarak akım, gerilim ve direnç ölçülmesi

DC KAYNAK-AC KAYNAK NEDİR?

DC kaynak, genliği ayarlanabilen doğru gerilim kaynağıdır. AC kaynak ise, genliği

ve periyodu ayarlanabilen gerilim kaynağıdır.


LABORATUVARDAKİ CİHAZLARLA ÇEŞİTLİ ÖLÇÜMLERİN YAPILMASI

1- DC Bir Kaynaktan Beslenen Devrede Herhangi Bir Koldan Geçen Akımın

Ölçülmesi

a) R1 ve R2 dirençlerinin bağlı olduğu koldaki akımı ölçünüz.

UYARI: Multimetreyi ampermetre konumuna getirmeyi, en yüksek akım

kademesine almayı ve ölçüm noktasına seri bağlamayı unutmayınız.

Şekil 6. Devre Şeması

Yukarıda verilen devrenin güç kaynağı ve multimetre bağlantıları aşağıdaki gibi

yapılır.

Şekil 7. Herhangi bir koldan geçen akımın ölçülmesi

b) R2 direnci üzerinden akan akımı ölçünüz.



Şekil 9. Herhangi bir koldan geçen akımın ölçülmesi

2- DC Bir Kaynaktan Beslenen Devrede Herhangi Bir Eleman Üzerindeki

Gerilimin Ölçülmesi

a) Gerilim ölçülürken multimetrenin probları ölçüm yapılacak noktaya ters (artı

uç - eksiye, eksi uç artıya) bağlanırsa multimetrede gerilim değeri “-

(negatif)“ okunur. Problar doğru (artı uç - artıya, eksi uç - eksiye) bağlanırsa

gerilim değeri “+ (pozitif)” okunur.

Şekil 10. Herhangi bir noktadaki gerilimin ölçülmesi

b) R2 direnci üzerindeki gerilim değerini ölçünüz.

UYARI: Multimetreyi gerilim konumuna almayı, en yüksek gerilim skalasına

getirmeyi ve ölçüm yerine paralel bağlamayı unutmayınız.



Şekil 12. Herhangi bir eleman üzerindeki gerilimin ölçülmesi

DİRENÇLER

Şekil 13. Direnç elemanı ve i-v karakteristiği

( ) ( )v t Ri t ya da ( ) ( )i t Gv t bağıntısı ile tanımlanan 2-uçlu elemana lineer zamanla

değişmeyen direnç elemanı denir. Şekil 13’ te direnç elemanının sembolü ve i-v

karakteristiği verilmiştir.

Yukarıdaki tanım bağıntılarında R reel katsayısı direnç elemanının direnci

(rezistansı), G reel katsayısı da iletkenliği (kondüktansı)’dır. Üniversal birim

sisteminde R' nin birimi ohm ( ), G'nin birimi ise mho ( 1 ) veya siemens (S) dir.

Direnç ile iletkenlik arasında G*R=1 bağıntısı vardır.

Direnç elemanının ani gücü 2

2( )( ) ( ) ( ) ( )

v tp t v t i t i t R

R bağıntısıyla hesaplanır.

Dirençler, elektrik veya elektronik devrelerinde akımı kontrol etmek amacıyla

oldukça yaygın olarak kullanılan elemanlardır.

Elektrik güçlerine göre dirençler ikiye ayrılır:

1. Büyük güç: (2 W'ın üzerindeki dirençler)

2. Küçük güç: (2 W’ın altındaki dirençler)

http://tr.wikipedia.org/wiki/Vat


Kullanım gereksinimlerine göre dirençler farklı biçim yapı ve güçlerde üretilirler.

Bunlardan başlıcaları:

a) Sabit dirençler

b) Değişken dirençler

c) Foto dirençler

d) Isıya duyarlı dirençler

e) Tümleşik dirençler

a) Sabit dirençler:

Sabit dirençler kullanılan malzeme cinsine göre üçe ayrılır:

Karbon dirençler

Telli dirençler

Film dirençler

o İnce film dirençler

o Kalın film ve metal film dirençler

Fiziksel olarak bir bozulmaya uğramadığı sürece direnç değeri (rezistansı)

değişmeyen yani aynı kalan elemanlardır. Bunların boyutu ve yapılışı içinden geçen

akıma dolayısıyla üzerinde harcanan güce göre değişir. Düşük güçlerde karbon

veya metal dirençler, yüksek güçlerde ise tel sargılı dirençler kullanılır. Karbon

dirençler üretici firmalar tarafından 1/8 W, 1/4 W, 1/2 W, 1W'lık güçlerde, tel

dirençler ise 8 W, 10W, 16 W, 25 W, 40 W, 60W’ lık güçlerde standart olarak

üretilirler. Pratik olarak devre gerçekleştirmelerinde devrede kullanılan direnç

elemanlarının güçlerinin seçimine “diğer elemanların güçlerinin seçiminde de

olduğu gibi” dikkat etmek gerekir. Örneğin, teorik hesaplamalar sonucunda bir

devredeki direnç elemanı üzerinde harcanan güç 0.8W olarak bulunmuş olsun.

Pratik olarak tasarlanan devre gerçekleştirildiğinde bu direnç elemanının gücünü

0.8 W'tan daha büyük olacak biçimde; örneğin standart değerler içinden 1W,

seçmek gerekir. Aksi takdirde direnç elemanı üzerinde harcanan aktif güç, direnç

elemanının aşırı ısınmasına ve yanarak bozulmasına neden olur. Karbon dirençlerin

direnç değerleri için yaygın olarak kullanılan standartlar E12 ve E24

standartlarıdır. Standart dirençlerin değerleri genel olarak iki şekilde belirtilir.

Birinci olarak, üretici firma tarafından direnç üzerine direncin değeri

( ,kM olarak) ve güçleri (1/8 W, 1/4 W, 1 W olarak) yazılır.


Dirençlerin değerleri ve toleransları renk kodu denilen işaretleme ile belirlenir.

Şekil 14. Dört bant direnç gösterimi

Bu renk kodları ve anlamları, örnekleriyle birlikte aşağıda verilmiştir.

Şekil 15. Direnç renk kodları ve örnek hesaplamalar


Karbon dirençler:

Karbon karışımı veya karbon direnç, toz halindeki karbon ve reçinenin ısıtılarak

eritilmesi yolu ile elde edilir. Karışımdaki karbon oranı direncin değerini belirler.

Büyüklüklerine göre ¼, ½, 1, 2, 3 W / 1Ω dan 22 MΩ'a kadar değerlerde

üretilirler. Bu tür dirençlerin değer hassasiyetleri %5-%20 aralığındadır. Halen

en yaygın kullanılan türdür. Karbon dirençlerin direnç değerleri için yaygın olarak

kullanılan standartlar E12 ve E24 standartlarıdır.

Telli dirençler:

Nikel-krom, nikel-gümüş gibi alaşımlardan tellerin genellikle seramik gövde

üzerine bir veya iki katlı olarak sarılması ve üzerlerinin yalıtkan bir malzeme ile

kaplanması sureti ile üretilirler. Sabit veya ayarlanabilen biçimlerde olabilirler.

Ayarlı tiplerde bir hat boyunca tellerin üzerindeki yalıtkan kazınır. Genellikle 10

Ω ile 100 kΩ arasında 30 W'a kadar güçlerde üretilirler.

Telli dirençler yüksek güç gerektiren uygulamalarda kullanılırlar. Tellerin çift

katlı sarılmasıyla endüksiyon etkisi yok edilebildiğinden yüksek frekans

devrelerinde de tercih edilirler.

Küçük güçlüleri ısınmayla çok az direnç değişimi gösterdiğinden, ölçü aletlerinin

ayarında örnek direnç olarak da kullanılırlar. Maliyetlerinin yüksek olması, çok yer

kaplamaları ve büyük güçlü olanlarının ısınması gibi olumsuz yönleri vardır.

Film dirençler:

Film dirençler, cam veya seramik gibi yalıtkan bir taşıyıcı üzerine ince bir tabaka

direnç malzemesi kaplanarak üretilirler. Film kalınlığına göre ince veya kalın film

dirençler olarak sınıflandırılırlar.

İnce film dirençler:

Cam, seramik vb. silindirik taşıyıcı çubuk üzerine; karbon, nikel-krom, tantal

nitrit, metal oksitler gibi direnç malzemeleri ve cam tozu karışımı püskürtme

yoluyla kaplanır. Püskürtülen bu direnç maddesi, çok ince bir elmas uçla veya lazer

ışınıyla ya da foto-litografik yöntemler belirli bir genişlikte, spiral şeklinde

kesilerek şerit sargılar haline dönüştürülür. Şerit sargıdan biri çıkarılarak diğer

sargının sarımları arası izole edilir. Şerit genişliği istenilen şekilde ayarlanarak

istenilen direnç değeri elde edilir. Toleransları %1'den daha küçük olabilir.

Yüksek ısıl kararlılıkları ve düşük toleransları ile birçok uygulamada kullanılırlar.

http://tr.wikipedia.org/wiki/Nikel

http://tr.wikipedia.org/wiki/Krom

http://tr.wikipedia.org/wiki/Nikel

http://tr.wikipedia.org/wiki/G%C3%BCm%C3%BC%C5%9F

http://tr.wikipedia.org/wiki/Ala%C5%9F%C4%B1m

http://tr.wikipedia.org/w/index.php?title=Tel&action=edit&redlink=1

http://tr.wikipedia.org/wiki/Seramik

http://tr.wikipedia.org/wiki/Yal%C4%B1tkan

http://tr.wikipedia.org/wiki/Vat

http://tr.wikipedia.org/wiki/End%C3%BCksiyon

http://tr.wikipedia.org/wiki/Frekans

http://tr.wikipedia.org/wiki/Cam

http://tr.wikipedia.org/wiki/Seramik

http://tr.wikipedia.org/wiki/Karbon

http://tr.wikipedia.org/wiki/Elmas


Kalın film (cermet) dirençler:

Kalın film dirençler, seramik ve metal tozları karıştırılarak yapılır. Seramik ve

metal tozu karışımı bir yapıştırıcı ile hamur haline getirildikten sonra, seramik

bir gövdeye şerit halinde yapıştırılır fırında yüksek sıcaklıkta pişirilir. Bu

yöntemle, hem sabit hem de ayarlı dirençler yapılmaktadır. Film dirençlerin

toleransları %1-5 civarındadır.

b) Değişken Dirençler(Ayarlı Dirençler):

Ayarlı dirençler, direnç değerinde duruma göre değişiklik yapılması veya istenilen

bir değere ayarlanması gereken devrelerde kullanılırlar. Karbon, telli ve kalın film

yapıda olanları vardır. Ayarlı dirençler iki ana gruba ayrılır:

1. Reostalar

2. Potansiyometreler

Reostalar

Reostalar, iki uçlu ayarlanabilen dirençlerdir. Bu iki uçtan birine bağlı olan kayıcı

uç, direnç üzerinde gezdirilerek, direnç değeri değiştirilir. Reostaların da karbon

tipi ve telli tipleri vardır. Sürekli direnç değişimi yapan reostalar olduğu gibi,

kademeli değişim yapan reostalarda vardır.

Laboratuvarlarda etalon direnç olarak, yani direnç değerlerinin ayarlanmasında ve

köprü metodunda direnç ölçümlerinde, değişken direnç gerektiren devre

deneylerinde, örneğin diyot ve transistor karakteristik eğrileri çıkarılırken giriş,

çıkış gerilim ve akımlarının değiştirilmesinde ve benzeri değişken direnç

gerektiren pek çok işlemde kullanılır.

Potansiyometreler

Potansiyometreler üç ucu olan ve orta ucun konumuna göre değeri ayarlanabilen

direnç elemanlarıdır. Direnç değerinin değiştirilmesi yoluyla gerilim bölme, diğer

bir deyimle çıkış gerilimini ayarlama işlemini yapar. Devre direncinin çok sık

değiştirilmesi istenen yerlerde kullanılır. Potansiyometreler radyo gibi cihazlarda

ses kontrolü için kullanılır. Sesin açılıp kapanması için kullanılır.

Potansiyometreler aşağıdaki üç grup altında toplanabilir.

1. Karbon Potansiyometreler

2. Telli Potansiyometreler

3. Vidalı Potansiyometreler

http://tr.wikipedia.org/wiki/Diyot


KONDANSATÖRLER

Bir devre elemanına uygulanan enerji tümüyle bir elektrik alanda toplanıyorsa bu

elemana kondansatör adı verilir. Başka bir deyişle kondansatörler elektrik yükü

depo eden devre elemanlarıdır ve birimi Farad (F) dır.

Kondansatörlerin Okunması

0.47 0.47 µF

8n2 8.2 nF

22p 22 pF

Çalışma gerilimi = 50 V

Kapasite = 1 µF


104K 10: katsayı, 4: çarpan(10000),

K : %10

Kapasite = 10 * 10000 pF %10


100j 100: katsayı, j : %5

Kapasite = 100 pF %5

100nK63100nF %10, 63 volt

Şekil 16. Kondansatör çeşitleri ve hesaplama örnekleri

DİYOTLAR

Elektrik akımını bir yönde geçirirken, diğer bir yönde çok az (ihmal edilebilir)

miktarda geçiren devre elemanına diyot denir. Diyotların pozitif(+) ucuna ANOT,

negatif ucuna (-) KATOT adı verilir. Bir diyodun iletime geçebilmesi için

uygulanan gerilimin + kutbu anoda, - kutbu katoda bağlanmalı ve diyot

üzerindeki gerilim eşik geriliminden (diyotun iletime geçebildiği minimum gerilim)

büyük olmalıdır. Diyotlar değişik devrelerde değişik amaçlarla kullanılırlar.

Doğrultucu devreler, gerilim katlayıcılar, kırpıcı devreler, seviye kaydırıcı

devreler ve ölçü araçları gibi birçok uygulamada sıklıkla kullanılırlar.

Zener

Diyot

Led

(Light Emitting

Diyode)

Schottky

Diyot

Foto

Diyot

Varikap (Ayarlanabilir

Kapasiteli Diyot)

Şekil 17. Diyot çeşitleri ve devre gösterimleri


Diyotlar değişik ülkelerin standartlarına uygun rakam ve harflerle kodlanırlar.

Amerikan standardında IN..., Japon standartlarında IS... ve Avrupa

standartlarında ise harf ve rakamlarla kodlanırlar.

Örneğin BZY 88 C9V1;

İlk harf diyodun kristal yapısını belirler.

A:Silisyum

B:Germanyum

İkinci ve üçüncü harfler diyodun kullanım amacını belirler.

A: Genel amaçlı anahtarlama diyodu

B: Kapasite diyodu

P: Foto diyot

Q: Led diyot

Y: Doğrultmaç

Z: Zener

İlk rakam grubu seri numarasını belirler.

88: Seri no

Son harf ve numara grubu tolerans ve çalışma gerilimini belirler.

C9V1: C tolerans, 9V1 çalışma gerilimi (9,1 volt)


KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ

DENEY NO : 1

DENEY ADI : DİRENÇ ÖLÇÜMLERİ

Deneyde Kullanılacak Malzemeler

AMAÇ, temel elektriksel büyüklükleri (akım, gerilim, direnç) ölçmek ve pratik

yapmaktır.

ÖN ÇALIŞMA (Deneyden önce mutlaka hazırlanmalıdır.)

1. “Laboratuvar Cihazlarının Tanıtımı” bölümünü okuyunuz ve verilen okuma

ödevlerini mutlaka yapınız. Deneye gelirken hesap makinenizi getiriniz.

2. Şekilde görülen devrelerin a – b uçlarından görülen eşdeğer dirençlerini

hesaplayınız.

Şekil 18. Deney-1 devre şemaları

1- 1X10Ω, 6X100 , 2X180 , 2X330 , 1X390 , 1X470 , 5X1 K ,

1X1.2 K , 3X2.2 K , 2X2.7 K , 1X4.7 K , 1X10 K

2- Multimetre

3- Güç Kabloları

4- Breadboard ve bağlantı telleri (jumper wire) NOT: Tüm karbon dirençler 1/8 veya 1/4 W 'tır.


DENEYİN YAPILIŞI:

1. Kontrol işlemi bittikten sonra Şekil 18’ de yer alan devrelerin giriş dirençlerini

ohmmetre ile ölçünüz ve Tablo 1’e yazınız.

2. Hesap ve ölçme sonucunda bulduğunuz eşdeğer direnç değerlerini

karşılaştırarak her birine ait mutlak ve bağıl hataları bulunuz ve sonuçları Tablo

1’e yazınız.

Herhangi bir X büyüklüğüne ilişkin hata değerleri aşağıdaki gibi hesaplanır:

Mutlak Hata XM =[XHesap (gerçek değer) – XÖlçüm (hatalı değer)]

%Bağıl Hata XB = [XM/XHesap]x100 eşitlikleriyle bulunur. Bu deney için X=Rab dir.

Tablo 1. Deney-1 Analiz tablosu

Devre Rab [Ω]

Mutlak Hata [Ω] Bağıl Hata % Hesaplanan Ölçüm

Şekil 17-a

Şekil 17-b

Şekil 17-c

Şekil 17-d

SONUÇLAR VE YORUM

1. Deneyde elde ettiğiniz sonuçları, ön çalışma sırasında hesapladığınız teorik

sonuçlarla karşılaştırınız.

2. Hata oranlarını bulunuz ve sebeplerini tartışınız.





Adı, Soyadı: Öğrenci No:

Deney Grubu: Tarih:

DENEY-1

DİRENÇ ÖLÇÜMLERİ RAPORU

Devre Rab [Ω]

Mutlak Hata [Ω] Bağıl Hata % Hesaplanan Ölçüm

Şekil 17-a

Şekil 17-b

Şekil 17-c

Şekil 17-d




DENEY NO : 2

DENEY ADI : KISA DEVRE VE AÇIK DEVRE KAVRAMLARI


AMAÇ: Gerilim veya direnç ölçerek kısa devre, voltmetre veya ohmmetre ile açık

devrenin bulunması.

Kısa Devre: Kısa devre tanımı, bir devrede direnç gösterecek herhangi bir

elemanın olmadığı bağlantı yolunun bulunması anlamına gelmektedir ve bu bağlantı

üzerinden güç kaynağının elverdiği kadar akım çekebilir. Kısa devre durumunda

kablolar yanabilir ve cihazlar zarar görebilir. Elektrik sigortaları bu yüzden

kullanılmaktadır. Düzgün bir elektrik sigortasının kullanılmaması, kısa devre

durumunda örneğin bir evin yanmasına sebep olabilir. Kısa devre, direncin olmadığı

bir durum olduğu için üzerinde bir gerilim düşümü olmaz. Gerilimin bir basınç

olduğunu düşünürsek, kısa devre durumunda bu basınca karşı koyabilecek bir

engelin olmadığını görebiliriz.

Şekil 19. Kısa devre gösterimi

Açık Devre: Açık devre kısa devrenin tam tersidir. Kısa devredeki çok büyük

akımların akmasının tersine açık devrede hiç akım akmaz. Açık devre akımın

tamamlanması için gerekli yolun tamamlanmadığı bir devredir. Bozuk bir lehim,

kırık bir yol ya da iletmeyen bir eleman gibi pek çok durum açık devreye

sebebiyet verebilir. Açık devre bazen kısa devre tarafından da oluşturulabilir.

Kısa devre durumu oluşup elemanlardan biri yanarsa açık devre oluşacaktır.

1- 3X1KΩ,

2- Multimetre

3- Güç Kabloları



Açık devreyi saptamak için ölçüm yolları şunlardır:

1. Açık devrede akım akmayacağı için ampermetre açık devreyi gösterecektir.

2. Açık uçlar arasında kaynak gerilimi ölçülebilir.

3. Açık devre sonsuz direnç gösterecektir.

4. Paralel bir kol açık devre ise tüm paralel devre daha yüksek bir direnç

gösterecektir.

5. Paralel bir kol açık devre ise toplam devre akımı daha düşük olacaktır.

DENEYİN YAPILIŞI:

Kısa devre

Şekil 20. Kısa devre uygulaması

1. Şekil 20’ deki devreyi kurunuz.

2. Toplam akım ve toplam gerilimi ölçerek kaydediniz.

3. Her direnç üzerinden geçen gerilimi ölçünüz ve kaydediniz.

4. Toplam (eşdeğer) direnç değerini ölçünüz.

DİKKAT: Gerilim kaynağını devreden çıkarmayı unutmayınız

5. R3 direncini Şekil 19’daki gibi kısa devre ederek toplam direnç değerini

tekrar ölçünüz ve kayıt ediniz.

6. Gerilim kaynağını tekrar devreye bağlayarak toplam akımı ve her bir direnç

üzerindeki gerilim değerini ölçerek kayıt ediniz.

7. Deneyle ilgili yorumunuzu yapınız

Açık Devre:

1. Şekil 20’ deki devreyi kurunuz ve R3 direncinin bir bacağını board’ dan

çıkarınız.

2. Toplam akımı ölçünüz.

DİKKAT: Akım ölçerken ölçüm aleti ölçüm yapılacak noktalara seri olarak

bağlanır. Burada ölçüm yaparken açık bacakları kullanarak ölçüm

yapmayınız

3. Toplam gerilim değerini ve her bir eleman üzerindeki gerilimi ölçerek kayıt

ediniz.

4. Eşdeğer direnç değerini ölçünüz ve kayıt ediniz.

5. Deneyle ilgili yorumunuzu yapınız.






Deney Grubu: Tarih:

DENEY-2

KISA DEVRE VE AÇIK DEVRE KAVRAMLARI RAPORU

Kısa devre için

1) Toplam akım ve toplam gerilim değerini

ölçerek kaydediniz.

I =

V =

2) VR1 =

VR2 =

3) Reş =

4) R3 direnci kısa devre iken

Reş =

5) Gerilim kaynağını tekrar devreye

bağlayarak toplam akımı ve her bir

direnç üzerindeki gerilim değerini

ölçerek kayıt ediniz.

I =

VR1 =

VR2 =

VR3 =

6) Deneyle ilgili yorumunuzu yapınız.

Açık devre için:

1) Toplam akım:

I =

2) Toplam gerilim değerini ve her bir

eleman üzerindeki gerilimi ölçerek

kayıt ediniz.

V =

VR1 =

VR2 =

VR3 =

3) Eşdeğer direnç değerini ölçünüz ve

kayıt ediniz.

Reş =

4) Deneyle ilgili yorumunuzu yapınız:





DENEY NO : 3

DENEY ADI : AKIM, GERİLİM VE DİRENÇ ÖLÇÜMLERİ


AMAÇ: Temel elektriksel büyüklükleri (akım, gerilim ve direnç) ölçmek ve pratik

yapmaktır.


1. “Laboratuvar Cihazlarının Tanıtımı” bölümünü okuyunuz ve verilen okuma

ödevlerini mutlaka yapınız. Deneye gelirken hesap makinenizi getiriniz.

2. Şekil 21’ de verilen devrede işaretli I1, I2, I3 akımlarını ve V1, V2, V3, V4

gerilimlerini hesaplayınız.

3. Aynı devreyi tekrar çizerek, üzerinde ampermetre ve voltmetre bağlantılarını

gösteriniz.

4. Şekil 22’ de verilen devrede dirençler üzerinden akan akımları (I1, I2, I3, I4,

I5 ) ve dirençler üzerinde düşen gerilimleri (V1, V2, V3, V4,V5 ) hesaplayınız.

Ayrıca akım kaynağı devreden çıkartıldığında a ve b uçlarından görülen

eşdeğer direnci hesaplayınız. Aynı devreyi tekrar çizerek, üzerinde

ampermetre ve voltmetre bağlantılarını gösteriniz.

1- 1X100Ω, 1X120Ω, 2X220 Ω, 2X1k Ω, 1X1.2k Ω, 2X2.2k Ω, 1X3.3k Ω

2- Multimetre

3- Güç Kabloları


Şekil 21. Deney-3 örnek devre


5. Verilen direnç değerleri için renk kodlarını bulunuz. Bu işlem için renk-

tablosunu kullanınız.

a) 100 %10 b) 120k %5 c) 22 % 5 d) 3.3 % 5

6. Ohm Kanunu nedir? Açıklayınız.

DENEYİN YAPILIŞI

1. Şekil 22 ve Şekil 23 ‘teki devreler için size verilen dirençlerin renk kodlarını,

direnç değerlerini ölçerek kontrol ediniz ve ölçtüğünüz değerleri kaydediniz.

Gerilim kaynağının çıkış gerilimini multimetreyle ölçerek 5 V’a ayarlayıp,

multimetrede okunan değeri (Vkaynak) kaydediniz.

2. Ön çalışmada çözdüğünüz ve aşağıda tekrar verilen devreyi kurunuz.

3. Tüm dirençlerin akım ve gerilim değerlerini (I1, I2, I3, V1, V2, V3, V4) ölçünüz

ve kaydediniz.

4. Akım kaynağının çıkış akımını multimetreyle ölçerek 30 mA’e ayarlayıp,

multimetrede okunan değeri (Ikaynak) kaydediniz. Şekil 23’ te verilen devreyi

kurup tüm dirençlerin akım ve gerilim değerlerini (I1, I2, I3, I4, I5, V1, V2, V3,

V4, V5) ölçünüz. Ayrıca akım kaynağını devreden çıkarıp a ve b uçlarından

görülen eşdeğer direnci ölçünüz.

30 mA

330

Ikayna

k

R1

R2

R3

R4

Şekil 22. Deney-3 uygulama devresi

Şekil 23. Deney-3 uygulama devresi


5. Ohm Kanunu: 1k’ lık dirence Tablo-1’de verilen gerilimleri uygulayarak

dirençten geçen akımı ölçünüz ve tablodaki eksik yerleri tamamlayınız.

V I V/I R

1.0 V 1 k

1.5 V 1 k

2.0 V 1 k

3.0 V 1 k

4.0 V 1 k

4.5 V 1 k

5.0 V 1 k

SONUÇLAR VE YORUM

1. Deneyde elde ettiğiniz sonuçları, ön çalışma sırasında hesapladığınız teorik



3. Elde ettiğiniz değerler, Ohm Kanunu’ nu doğrular mı? Tartışınız V-I grafiğini

çiziniz.






Deney Grubu: Tarih:

DENEY-3

AKIM, GERİLİM ve DİRENÇ ÖLÇÜMLERİ RAPORU

1. Kullanılan dirençlerin ve uygulanan gerilimin gerçek değerleri:

Şekil-22 Şekil-23

R1= R1=

R2= R2=

R3= R3=

R4= R4= R5=

Vkaynak= Ikaynak=

V1= I1=

V2= I2=

V3= I3=

V4=





DENEY NO : 4

DENEY ADI : KIRCHHOFF GERİLİM KANUNU (KVL), KIRCHHOFF AKIM

KANUNU (KCL) ve DEVRE ANALİZİ



1. KVL nedir? KCL nedir? Örnek vererek açıklayınız.

2. Şekil 24’ te verilen devrenin tüm düğüm gerilimlerini (node voltages) bulunuz.

3. Aynı devrenin ağ akımlarını (mesh currents) hesaplayınız.

Şekil 24. KVL-KCL analiz ve uygulama devresi

AMAÇ, Devre analizinin temel kuralları olan KVL ve KCL kanunlarını deneysel

olarak sınamaktır.

Kirchhoff Gerilim Kanunu: Kapalı bir elektrik devresinde bulunan gerilim

kaynakları toplamı ile bu devredeki dirençler üzerinde düşen gerilimlerin cebirsel

toplamları sıfırdır.

Şekil 25’ te Kirchhoff gerilim kanununa örnek bir devre verilmiş ve matematiksel

olarak aşağıdaki denklemlerle ifade edilmiştir.

1- 1X150Ω, 1X1k Ω, 1X3.3k Ω, 1X4.7k Ω

2- Multimetre

3- Güç Kabloları (İki adet kaynak vardır.)



Şekil 25. KVL örnek devre

-E + V1 + V2 + V3 = 0 VEYA V1 + V2 + V3 = E

7 + 8 + 5 = 20

Kirchhoff gerilim kanunu, her kapalı çevrim devre için doğrudur. Aşağıdaki

örnekte 2 kapalı çevrim bulunmaktadır. Her iki çevrim için de denklemler

yazılırsa;

Şekil 26. Kirchhoff Gerilim Kanunu Örnek Devre

Sol iç çevriminden: -20 + 7 + 13 = 0 veya 7 + 13 = 20

Sağ iç çevriminden: -13 + 8 + 5 = 0 veya 8 + 5 = 13

Dış çevrimden: -20 + 7 + 8 + 5 = 0 veya 7 + 8 + 5 = 20 elde edilir.

Yukarıdaki denklemlerden de görüldüğü gibi elde edilen eşitlikler Kirchhoff’ un

gerilim kanununu doğrulamaktadır. Devrede çevrim yönü eksiden artıya doğru

gidecek şekilde belirlenir. Bu bilgiler yardımıyla aşağıdaki devrede akımı (I) ve

her bir direnç üzerindeki gerilimi (V1,V2,V3) Kirchhoff ’un gerilimler kanununu

kullanarak bulalım.

Şekil 27. KVL analiz devresi

Kapalı çevrimden:

-20 + V1 + V2 + V3 = 0 veya

V1 + V2 + V3 = 20 (1)

Ohm kanunundan aşağıdaki eşitlikler

yazılırsa;

V1 = I * R1, V2 = I * R2, V3 = I * R3 (2)


(1) ve (2) eşitlikleri kullanılarak aşağıdaki ifade elde edilir.

V1 + V2 + V3 = 20

(I * R1) + (I * R2) + (I * R3) = 20 (3)

(3) eşitliğinde değişkenler yerlerine konulur

ve çözüm yapılırsa akım (I) bulunur.

I * (R1 + R2 + R3) = 20

I * (2.7k + 5.3k + 2k) = 20

I * (10k) = 20 I = 2mA

Kirchhoff Akım Kanunu: Kirchhoff akım kanununa göre; bir düğüm noktasına

gelen akımların toplamı ile bu düğüm noktasından giden akımların cebirsel toplamı

sıfırdır.

Şekil 28. Kirchhoff Akım Kanunu

Şekil 29. Kirchhoff Akım Kanunu

(4) ve (5) denklerimden aşağıdaki denklemler elde edilir ve gerilim (V) bulunur.

I1 + I2 + I3 = 6

6321

R

V

R

V

R

V

6111

*321

RRR

V

Gerilim bilindiğine göre her bir direnç

üzerindeki akımlar aşağıdaki gibi bulunur.

AVV

I

AVV

I

AVV

I

66

6

6

23

6

3

32

6

2

3

2

1

VVV 66)

6

1

3

1

2

1(*

Akım bilindiğine göre her bir direnç

üzerindeki gerilimler aşağıdaki gibi

bulunur.

V1 = 2mA * 2.7k = 5.4v

V2 = 2mA * 5.3k = 10.6v

V3 = 2mA * 2k = 4v

2

Yandaki devrenin matematiksel olarak

ifadesi aşağıdaki gibidir.

-Is + I1 + I2 + I3 = 0 VEYA

I1 + I2 + I3 = Is

Aşağıdaki devrede gerilimi (V) ve her bir

direnç üzerindeki akımları (I1,I2,I3)

Kirchhoff’ un akımlar kanununu kullanarak

bulalım.


DENEYİN YAPILIŞI

1. Şekil 24’ te verilen devreyi kurunuz ve düğüm gerilimlerini (node voltages)

ölçünüz.

2. Aynı devredeki ağ akımlarını (mesh currents) ölçünüz.

SONUÇLAR VE YORUM

1. Deneyde ölçtüğünüz değerleri, ön çalışmada hesapladığınız değerlerle

karşılaştırınız.

2. Hataları ve kaynaklarını belirtiniz.

3. KVL ve KCL doğrulanıyor mu, yorumlayınız.






Deney Grubu: Tarih:

DENEY-4

KİRCHHOFF GERİLİM KANUNU (KVL), KİRCHHOFF AKIM KANUNU (KCL)

ve DEVRE ANALİZİ RAPORU

DENEYSEL ÇALIŞMA

1) V3=

V4=

2) Ia=

Ib=

Ic=





DENEY NO : 5

DENEY ADI : THEVENIN ve NORTON TEOREMLERİ



1. Thevenin teoremi nedir? Kısaca yazınız.

2. Norton teoremi nedir? Kısaca yazınız.

3. Bu iki teorem arasında bir geçiş var mıdır? Nasıl? Açıklayınız.

4. Şekil 36’ da verilen devrenin a ve b uçlarına göre Thevenin ve Norton

eşdeğerlerini bulunuz.

AMAÇ, Devrelerin basitleştirilmesinde kullanılan Thevenin ve Norton

teoremlerinin deneysel uygulamalarını yapmaktır.

Thevenin Ve Norton Teoremleri: Devre analizinde, çoğu zaman analizi yapılan

devrenin akımının veya geriliminin bulunması istenir. İlgilenilen elemanın akımını

veya gerilimini bulmak için, Çevre Akımları yöntemi ya da Düğüm Gerilimleri

yöntemi kullanılabilir. Bu yöntemler kullanılınca devredeki tüm akım ve gerilimler

ve bu arada ilgilenilen elemanın akım ve gerilimi de bulunur. Bu bakımdan Thevenin

ve Norton eşdeğer devreleri, karmaşık devrelerin analizinde büyük kolaylıklar

getirmektedir.

Thevenin ve Norton teoremlerinin uygulandığı devrelerde gerilim ve akım üreten

kaynakların sayıları ne olursa olsun frekanslarının aynı olma zorunluluğu vardır.

Bununla birlikte bu teoremlerin uygulanacağı elektrik devreleri doğrusallık

özelliği olan ve elektrik enerjisini her iki yönde geçiren elemanlardan meydana

gelmiş olmalıdır. Doğrusallık özelliği olmayan (diyot, neon lamba, termistör v.b.)

elemanlardan oluşan devreye bu teoremler uygulanamaz.

1- 1X220Ω, 1X330 Ω, 2X1k Ω, 1X1.2k Ω, 1X1k Ω potansiyometre

2- Multimetre

3- Güç Kabloları

4- Breadboard ve bağlantı telleri (jumper wire)

NOT: Tüm karbon dirençler 1/8 veya 1/4 W 'tır.


NORTON TEOREMİ

Norton teoremine göre Şekil 30-a’ da gösterildiği gibi çıkış uçları AB olan

herhangi bir doğrusal aktif devre Şekil 30-b’ de gösterilen devreyle

değiştirilebilir. Şekil 30-b’ deki devre, tek bir akım kaynağı I’ ve ona paralel

bağlanan tek bir empedanstan Z’ oluşmaktadır.

Şekil 30. Norton eşdeğer devre modeli

Norton eşdeğer devresi bulunurken;

Eşdeğer devresi bulunacak parça devreden ayrılır.

Devredeki diğer kaynaklardan gerilim kaynakları kısa devre, akım

kaynakları açık devre yapılır. Varsa iç dirençleri korunur. Z’ eşdeğer

empedansı bulunur.

Eşdeğer devresini bulmak için devreden ayrılan parçanın boşta kalan uçları

kısa devre edilerek akım I’ bulunur.

Bulunan bu değerler Şekil 30-b’ deki birbirine paralel bağlanarak Norton

eşdeğer devresi oluşturulmuş olur.

Örnek olarak aşağıdaki devrenin Norton eşdeğerini bulalım;

Şekil 31. Norton devre uygulaması

Öncelikle, devrenin bu haliyle Z’ empedansı bulunur.

16101015

10*15'Z


Yandaki devrenin AB uçlarına kısa

devre uygulanarak devrenin

40V’luk kaynağa karşı gösterdiği

toplam empedans bulunur.

201010

10*1015TZ Buradan IT akımı

AZ

VI

T

T 220

40 bulunur. Gerilim bölme

kuralından, kısa devre edilen koldan geçen

akım (I’) bulunur.

AAI 12*1010

10'

olarak bulunur.



TEVENİN TEOREMİ

Thevenin teoremine göre, Şekil 34-a’ da gösterildiği gibi çıkış uçları AB olan

herhangi bir doğrusal aktif devre; Şekil 34-b’ de gösterilen devreyle

değiştirilebilir. Şekil 34-b’ deki devre tek bir gerilim kaynağı V’ ve ona seri

bağlanan tek bir empedanstan Z’ oluşmaktadır.

Şekil 34. Thevenin eşdeğer devre modeli

Şekil 31-a’ daki devreye Thevenin teoremi uygulanırsa; Z’ empedans değeri

değişmeyecektir. Şekil 31-a açık devresinde I akımı;

VVAI 1610*6.1'6.125

40 olarak bulunur. Bu değerlere göre Thevenin

eşdeğer devresi aşağıda verilmiştir.

Şekil 35. Thevenin eşdeğer devresi

Şekil 36. Deney 5 uygulama devresi

Bulunan değerlerle devrenin norton

eşdeğeri yandaki gibi oluşmuştur.


DENEYİN YAPILIŞI

1. Şekil 36’ daki devreyi kurunuz. İlk önce a ile b arasındaki açık-devre gerilimini

ölçünüz.

2. Şimdi a-b’ den geçen kısa devre akımını ölçünüz. Thevenin eşdeğer direnci Rth’

yi hesaplayınız (Dikkat: Voc / Isc şeklinde hesapla bulunacak).

3. Akım ve gerilim kaynaklarını devre dışı bırakarak a ile b arasındaki eşdeğer

direnci ölçünüz.

4. Thevenin eşdeğer devresini kurabilir misiniz? Bunun için size verilen ayarlı

dirençten yararlanınız. 1.2 k’ luk yük direncini hem orijinal hem de Thevenin

eşdeğeri devrede kullanıp akımını ve gerilimini ölçünüz. Sonuç kâğıdına

kaydediniz.

5. Son olarak Norton eşdeğer devresini kurunuz. Aynı yük direncinin hem

orijinal hem de Norton eşdeğeri devrede akım ve gerilim değerlerini ölçüp

kaydediniz.

SONUÇLAR VE YORUM

- Deneyde elde ettiğiniz sonuçları, ön çalışma sırasında hesapladığınız teorik


- Thevenin ve Norton eşdeğer devrelerinin işlevi nedir? Açıklayınız.

- Hata oranlarını bulunuz ve sebeplerini tartışınız.

ÖNEMLİ NOT: Gerilim kaynağını kısa devre etmek demek;

Gerilim kaynağı devreden çıkarılır, gerilim kaynağının bağlı

olduğu, boşta kalan uçlar tel veya kablo ile kısa devre edilir.

Kesinlikle, gerilim kaynağı devreye bağlı iken gerilim

kaynağının bağlı olduğu uçları kısa devre yapmayınız. Aksi

halde gerilim kaynağı zarar görür.






Deney Grubu: Tarih:

DENEY-5

THEVENIN ve NORTON TEOREMLERI RAPORU

DENEYSEL ÇALIŞMA

1) Vab=

2) Iab=

RTh= (Hesaplamayı gösteriniz.)

3) Rab=

4) Orijinal devre Thevenin eşdeğeri

I(1,2 k)= I(1,2 k)=

V(1,2 k)= V(1,2 k)=

5) Orijinal devre Norton eşdeğeri

I(1,2 k)= I(1,2 k)=

V(1,2 k)= V(1,2 k)=





DENEY NO : 6

DENEY ADI : DOĞRUSAL DEVRELER ve SUPER POZİYON TEOREMİ


ÖN ÇALIŞMA (Deneyden önce mutlaka hazırlanmalıdır)

1. Şekil 37’ de verilen devre doğrusal mıdır? Bunu süper pozisyon teoremini

kullanarak Vab değerini bulup test ediniz.

2. Şekil-5.8 ile verilen devrede süper pozisyon teoremini test ediniz.

Şekil 37. Deney-6 ön çalışma devresi

Şekil 38. Deney-6 ön çalışma devresi 2

3. Şekil 39’ daki devrede süper pozisyon yöntemini kullanarak a ve b

düğümlerindeki gerilimleri ve R6 direncinin akımını bulunuz.

1- 1X100Ω, 1X220 Ω, 1X330 Ω, 1X470 Ω, 1X2.2k Ω, 1X10k Ω

2- Multimetre




Şekil 39. Deney-6 ön çalışma devresi 3

AMAÇ, Bir devrede birden fazla kaynak olması durumunu incelemek, doğrusal

devrelerin özelliğini uygulamalı olarak görmek ve süper pozisyon teoremini

deneysel olarak sınamak.

Süper pozisyon Teoremi: İki veya daha fazla kaynak içeren doğrusal iki yönlü bir

devrede, herhangi bir öğedeki cevabın diğer kaynaklar sıfırlanıp her kaynağın ayrı

ayrı devreye uygulandığında bulunan cevapların, toplamına eşit olduğunu söyler.

Süper pozisyon teoremini kullanarak devredeki herhangi bir eleman üzerindeki

akım ve gerilimi bulmak için aşağıdaki kurallar uygulanır.

Devredeki akım kaynakları açık devre, gerilim kaynakları kısa devre edilir.

Ayrı ayrı her kaynak sırayla devreye bağlanır.

Her kaynağın eleman üzerinde oluşturduğu akım ve gerilimlerin cebirsel

toplamı alınır. Bu toplam alınırken akımların yönüne dikkat edilmelidir.

Bu kuralları aşağıdaki devreye uygularsak;

Şekil 40. Süper pozisyon teorisi analiz devresi

Bu devrede iki tane gerilim

kaynağı bulunmaktadır.

Öncelikle gerilim

kaynaklarından biri kısa devre

edilir.


Şekil 41. Süper pozisyon teorisi analiz

Devresi 2

Toplam akım değeri ve akım bölme kuralından dirençler üzerinden geçen akım

değerleri bulunabilir.


Devresi 3

Diğer Kaynak da Kısa devre edilerek aynı işlemler tekrar edilir.


Devresi 4


Devresi 5

Kaynakları teker teker devreden çıkararak elemanlar üzerindeki akımlar

bulunmuştu. Elemanlar üzerindeki gerçek akım değeri her iki durumda bulunan

akımların toplamıyla bulunur (zıt yönler çıkarılır). Bu durumda elde edilecek akım

değerleri aşağıdadır.

E1 kısa devre edildikten sonra

eşdeğer direnç

106612

6*12EŞR

olarak bulunur. Bu değerden toplam

akım AR

EI

EŞ

T 310

302 olarak

bulunur.

AII

AII

T

T

23*18

12

612

12

13*18

6

612

6

6

12

AR

EI

R

EŞ

T

EŞ

215

30

151266

6*6

1

Her iki direnç de eşit olduğu için;

AII T 12*12

6

66

66


Şekil 45. Süper pozisyon teorisi analiz devresi 6

DENEYİN YAPILIŞI

1. Şekil 37’ deki devreyi kurunuz ve kaynakları devreye tek tek uygulayınız.

Önce akım kaynağını devre dışı bırakarak (açık devre ile akım kaynağının

uçlarına bir şey bağlamayarak) gerilim kaynağını uygulayın ve Vab’ yi ölçünüz.

Sonra gerilim kaynağını devre dışı bırakıp (kısa devre ile gerilim kaynağının

yerine tel bağlayarak) akım kaynağını uygulayın ve Vab’ yi ölçünüz. Bu değerleri

not ediniz.

2. Şekil 37’ deki devreyi olduğu gibi kurarak Vab’ yi ölçünüz. Bir önceki şıkta elde

ettiğiniz değerle olan bağlantısını bulunuz ve açıklayınız.

3. Şekil 38’ deki devrede R2=10k direncinden geçen akımı süper pozisyon

teoremini kullanarak birinci şıktaki yöntemle bulunuz.

SONUÇLAR VE YORUM

1. Yaptığınız bu uygulamadan sonra, bir devrenin doğrusallığını test etmek için ne

diyebilirsiniz?


3. Bu deneyde ne öğrendiniz?






Deney Grubu: Tarih:

DENEY-6

DOĞRUSAL DEVRELER ve SÜPERKONUM TEOREMİ RAPORU

DENEYSEL ÇALIŞMA

1) Vab= (Akım kaynağı devre dışı.)

Vab= (Gerilim kaynağı devre dışı.)

2) Vab=

Açıklama:

3) IR2= (V1 devre dışı.)

IR2= (V2 devre dışı.)

IR2=





DENEY NO : 7

DENEY ADI : DÜĞÜM GERİLİMLERİ İLE DEVRE ÇÖZÜMÜ


AMAÇ, Elektronik bir devreyi düğüm gerilimleri yöntemi ile analiz etmek ve

pratik olarak verilen devre üzerinde gerçekleştirmek.

Düğüm Gerilimleri İle Devre Çözümü: Elektrik devrelerinde çözüm için çok

kullanılan bir yöntemdir. Devrede üç veya daha fazla eleman (kol) ucunun

bağlandığı noktaya düğüm denir. Bu düğümlerden biri referans düğüm olarak

kabul edilir ve diğer düğümlerdeki gerilimler bu düğüme göre bulunur. Düğüme

gelen akımlar (+) çıkan akımlar (-) alınıp, Kirchhoff akım yasası uygulanarak her

düğüm için bir denklem oluşturulur. Aşağıdaki devre için düğüm gerilimlerini

yazarsak;

Şekil 46. Devre şeması

Yukarıdaki denklemler matris şeklinde yazılırsa;

b

a

E

A

EDCC

CCBA

V

V

Z

Z

V

V

ZZZZ

ZZZZ

10

01

1111

1111

2

1

Matris admitans şeklinde yazılırsa;

b

a

E

A

EBAC

CCBA

V

V

Y

Y

V

V

YYYY

YYYY

0

0

2

1

elde edilir ve bilinmeyenler bu denklemlerden bulunabilir.

1- 2X100Ω, 1X180 Ω, 1X330 Ω, 2X470 Ω, 1X680 Ω, 2X1k Ω, 2X1,5k Ω,

2X1,8k Ω,

2.2k (1)

2- Multimetre, Güç Kabloları (İki adet kaynak vardır.)


02111

CBA

a

Z

VV

Z

V

Z

VV

02212

E

b

DC Z

VV

Z

V

Z

VV



1. Şekil 47’ deki devrede,

a) a ve b düğümlerindeki gerilimler (Va ve Vb) ile kaynak gerilimi (E) arasındaki

bağıntıyı dirençlere herhangi bir değer vermeden bulunuz.

c) R1=1.5 kΩ, R2=1.8 kΩ ve RL=1 kΩ değerleri için Va ve Vb gerilimleri ile İL

akımını E cinsinden bulunuz.

2. Şekil 48’de verilen devrede dirençlerin üzerine düşen gerilimleri, dirençler

üzerinde harcanan gücü ve Vd1, Vd2, Vd3, Vd4, Vd5 düğüm gerilimlerini

hesaplayınız.

DENEYİN YAPILIŞI

Şekil 47. Deney 7 devre şeması 1

Şekil 48. Deney 7 devre şeması 2

1. Şekil 47’ deki devreyi, ön hazırlık 1b' de verilen direnç değerleri ile kurunuz.

Kaynak gerilimi olarak –7.5 V ile +7.5 V arasında 4 farklı DC gerilim

uygulayarak a ve b düğümlerindeki gerilimler ile yük akımını (iL) ölçüp aşağıdaki

tabloyu doldurunuz. Ölçülen ve hesaplanan değerleri karşılaştırıp aradaki

farklılıkları ve elde ettiğiniz sonuçları yorumlayınız.


E Ölçülen Değerler Hesaplanan Değerler

Va Vb IL Va Vb IL

7 V

5 V

-2 V

-4 V

2. Şekil 48’ deki devreyi, gerilim kaynaklarını devreye bağlamadan düzgün bir

biçimde board üzerine kurunuz. Devrenin doğru kurulup kurulmadığından emin

olunuz. Daha sonra voltmetre ile deney seti üzerinde bulunan gerilim

kaynaklarının gerilimlerini, kaynaklar yüksüz durumda iken (yani gerilim

kaynaklarının uçları açık devre iken) şemada belirtilen değerlere göre

ayarlayınız. Ayarlanan bu gerilimlerin, kaynakların devreye bağlanması

durumunda da (yani kaynakların yüklenmesi durumunda) değişmediğinden emin

olunuz. Bir azalma varsa gerilimi dikkatlice artırınız. Bu azalmanın nedeni,

ideal olmayan gerilim kaynaklarından akım çekilmesi durumunda (yüklü

durumda) kaynak iç direncinde meydana gelen gerilim düşümüdür.

3. Voltmetrenin – (toprak) ucunu referans noktasına bağlayarak bütün düğüm

gerilimlerini ölçünüz ve Tablo 2’deki ölçme sütununu doldurunuz. Daha sonra

voltmetrenin - ucunu referans noktasından ayırınız.

4. Bütün eleman gerilimlerini Şekil 48’ de verilen referans yönlerinde voltmetre

ile ölçünüz ve Tablo 3’ deki ölçme sütununu doldurunuz. Hesap ve ölçme

sonucunda bulduğunuz tüm gerilimleri karşılaştırınız.

5. Yalnızca düğüm gerilimlerine ait mutlak ve bağıl hataları hesaplayınız ve

sonuçları Tablo2’ deki sütuna yazınız.

Tablo 2. Deney 7 ölçüm sonuçları

Düğüm

Gerilimi Hesap [V] Ölçüm [V]

Mutlak

Hata Bağıl Hata %

Vd1

Vd2

Vd3

Vd4

Vd5

Vd6


Tablo 3. Deney 7 ölçüm sonuçları

Eleman Hesap Ölçüm

Gerilim [V] Güç [mW] Gerilim [V]

V9

V10

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8




ELEKTRİK-ELEKTRONİK-1 LAB.


Deney Grubu: Tarih:

DENEY-7

DÜĞÜM GERİLİMLERİ İLE DEVRE ÇÖZÜMÜ RAPORU

1. Şekil 47’ de verilen devrede ölçülen ve hesaplanan değerleri karşılaştırıp

aradaki farklılıkları ve elde ettiğiniz sonuçları yorumlayınız.

E Ölçülen Değerler Hesaplanan Değerler

Va Vb IL Va Vb IL

7 V

5 V

-2 V

-4 V

2. Ölçülen ve hesaplanan değerleri karşılaştırıp aradaki farklılıkları ve elde

ettiğiniz sonuçları yorumlayınız ve Tablo 2 ve Tablo 3’ te gösteriniz.





DENEY NO : 8

DENEY ADI : OSİLOSKOP KULLANIMI


AMAÇ, Osiloskobu tanımak, kullanmak ve osiloskop yardımıyla herhangi bir

elektriksel işaretin genlik, periyod ve frekans bilgilerinin ölçülmesini

öğrenmektir.

ÖNEMLİ: Laboratuvara gelirken milimetrik kağıt getirmeyi unutmayınız !!!

SİNYAL ÜRETECİ

Sinüs, kare, testere-dişi gibi sinyalleri üretebilen “sinyal üreteci” adı verilen bu

cihazın iki temel ayarı vardır. Bunlar: 1- Genlik, 2- Frekans ayarıdır.

Genlik; sinyalin gerilim seviyesidir ve gerilim/zaman grafiğinde (Şekil 49) dikey

eksendir. Periyodik olan bu işaret + ve - değerler almaktadır. Maksimum tepe

değeri ile bu işareti tanımlayabiliriz.

Periyot; sinyalin kendini tekrarladığı süredir.

Frekans; sinyalin bir saniyedeki devir sayısıdır ve periyodun çarpmaya göre tersi

alınarak bulunur:

f = 1/T

Şekil 49’da periyodu T=50 s, genliği (tepe değeri) Vp=1 V olan bir sinüs

verilmiştir.

1- Osiloskop kabloları ( İki adet kablo gereklidir.)

2- Multimetre, Milimetrik kağıt


1V1xV50k10

k10

1V75.01V)50150(

150

0 20 40 60 80 100-1

-0.5

0

0.5

1

Zaman [s], time/div

Geri

lim

[V

], v

olt/

div

Şekil 49. Örnek bir sinüs işareti

Şekil 50’ de ise periyodu T = 100s, genliği Vp=15V (Vpp = 30V) olan bir sinüs

verilmiştir.

0 20 40 60 80 100-15

-10

-5

0

5

10

15

Zaman [s], time/div

Geri

lim

[V

], v

olt/

div

Şekil 50. Örnek bir sinüs işareti

Her kaynak gibi, sinyal üretecinin de bir iç direnci vardır. Bu değer 50 Ω

kadardır. Eğer kaynağa bu değere yakın bir yük bağlanırsa yükün alabileceği

gerilim değeri ayarlanan değerden daha küçük olacaktır. Bu duruma ‘kaynağın

yüklenmesi’ adı verilir (Şekil 51’ i inceleyiniz.).

Burada, yük direncinin üzerindeki gerilim:

VRyük =

Oysa, yük direnci Ryük=150 Ω olsa,

VRyük = olur.

Şekil 51. Kaynak

yüklenmesi durumu


OSİLOSKOP

Genel Bilgiler:

Osiloskop, devre elemanlarının karakteristiklerinin çıkartılmasında ve zamana

bağlı olarak değişen gerilimlerin incelenmesinde kullanılan bir ölçü aleti olup, çok

hızlı değişen bir veya birden fazla sinyalin aynı anda incelenmesinde, genlik,

frekans ve faz ölçümlerinde kullanılır. Zamana bağlı olarak değişen bir akım veya

gerilim fonksiyonu, ibreli (analog) veya sayısal (dijital) bir ölçme aleti ile

ölçülebilmektedir. Fakat bu aletler fonksiyonun gerçek değişimi hakkında bilgi

verememektedirler. Ancak değişim, kısa aralıklarla okunan değerlerin (zamanı da

kaydederek) bir eksen takımı üzerinde gösterilmesi ile görülebilir ise de bu

oldukça zor bir iştir. Bu nedenle, işareti zaman düzleminde gösteren bir ölçü aleti

olan osiloskoplar imal edilmiştir. Osiloskop; işaretleri dalga şekli olarak görmemizi

sağlayan cihazdır. İçyapısı temel olarak Şekil 52’ deki gibidir.

Şekil 52. Osiloskop içyapısı

Cihazın temel bileşenleri: Katot Işını Tüpü: CRT [Cathode Ray Tube], tetikleme

devresi [trigger circuit], tarama işareti üreteci [sweep generator], yatay ve

düşey yükselteçlerdir [amplifiers].

Televizyonda olduğu gibi; bir elektron tabancası düzeneğinde (filaman, katot ve

kafes) üretilen elektronlar, yatay ve düşey saptırıcı levhalardan geçirilerek

fosfordan yapılmış ekrana çarpar ve ışıma yaparlar. Şekil 52’ de gösterilen anot

bölümleri yardımıyla ekran koyuluk-açıklık ve odaklama-netlik ayarları yapılabilir.

Elektron demetinin hareketini, yatay ve düşey saptırıcı levhalara uygulanan

gerilim belirleyecektir. Şekil 52’ deki yatay paralel levhalar ekrandaki hareketin


düşey sapmasını (genlik ayarı), düşey paralel levhalar ise ekrandaki hareketin

yatay sapmasını (zaman ayarı) sağlayacaktır.

Yatay Ayarlar: Tarama işareti üreteci, periyodik testere-dişi (saw tooth)

sinyali üretir. Bu işaret Şekil 53’ te gösterilmiştir. Bu işaretin artan bölümünde

elektron demeti ekranı soldan sağa doğru tarar; dik inen bölümünde ise ekran bir

devre yardımıyla karartılır (elektronların ekrana ulaşması engellenir). Bu sırada

tarama işareti tekrar artan kısma dönmüş olur ve tarama tekrarlanır. Burada

Time/Div düğmesi tarama hızını ayarlamayı sağlar. Benzer şekilde X-Pos düğmesi

de işaretin ekrandaki yatay konumunu ayarlamak içindir.

Şekil 53. Tarama işareti

Osiloskoba bağlanan işaretin düzgün görüntülenmesi için; tarama işaretinin,

görüntülenecek işaretle aynı frekansta olması gerekir. Bu durumu tetikleme

(trigger) devresi sağlar. Tetikleme modları şunlardır: Harici (Ext: External) ve

Dâhili (Int: Internal). Dâhili tetiklemede; bilinmeyen işaretin düşey yükselteç

çıkışından alınan bir bölümü kullanılır. Eğer ‘+’ tetikleme seviyesi seçilirse, işaret

pozitife geçen kenarda; ‘-’ seçilirse negatife geçen kenarda görüntülenir. Harici

tetiklemede ise bir dış sinyal ile tetikleme sağlanır. Örnek olarak; bir kamera ile

çekim yapılırken çalışan bir bilgisayar ekranının kaymadan çekilmesi için bu

ekranın tarama sinyali ile (harici) tetikleme yapılması gerekir.

Düşey Ayarlar: Volts/Div düğmesi ile işaretin genlik ayarı yapılır. Bu düğme

düşey saptırıcı levhalara uygulanan gerilimi belirleyen yükseltece bağlıdır. Aynı

şekilde Y-Pos düğmesi de işaretin ekrandaki y-konumunu ayarlamayı sağlar (üste

ya da alta kaydırır). Burada önemli bir anahtar da giriş işaretinin DC mi yoksa AC

mi görüntüleneceğini belirleyen anahtardır. Eğer bu anahtar AC’ de olursa

işaretin yalnızca AC yani alternatif bileşenleri görünecek, DC yani sabit değeri

görünmeyecektir (kapasite tarafından süzülecektir).

Prob (Probe): İncelenecek işaretlerin osiloskop cihazına aktarılması için

kullanılan bir çeşit kablodur. Bir ucu osiloskoba bağlanırken sivri olan diğer ucu

devredeki incelenecek işaretin bulunduğu düğüme temas ettirilerek kullanılır.

Probun bu ucunda genellikle krokodil konnektörü şeklinde bir de toprak bağlantısı

bulunur. Osiloskop probları x1 ve x10 şeklinde ayarlanabilirler:


x1: izlenen sinyali bozmadan ve değiştirmeden osiloskoba ulaştırır.

x10: izlenen sinyal onda birine zayıflatılarak osiloskoba ulaştırılır. Bu takdirde,

sinyalin gerçek genlik değeri ekranda görünen değerlerin 10 katıdır

Bir osiloskobun kontrolünü sağlayan düğmeler üç gruba ayrılır;

GÖRÜNTÜ (DISPLAY) GRUBU:

1- Kalibrasyon (CAL): Osiloskobun özelliklerini test etmeye yarayan kare dalga

osilatörü. Üzerinde frekansı ve genliği belirtilir. Osiloskobun test edilmek

istenen kanalına Prob yardımıyla uygulanır. Toprak bağlantısını yapmaya gerek

yoktur.

2- Güç (Power): Osiloskop cihazının aç/kapa düğmesi. Cihaz çalışır durumda iken

bu düğmenin üzerindeki LED (2)’de yanar.

3- Parlaklık (Intensity): Bu düğme ile ekrandaki çizginin parlaklığı ayarlanır.

Kullanıcının gözlerinin zarar görmemesi ve ekranın (CRT) uzun ömürlü olması için

parlaklığın, görüntünün görülebildiği en düşük ayara getirilmesi gereklidir.

4- Odaklama (Focus): Ekrandaki benek veya çizginin, uygun netlikte olmasını

sağlar.

5- Yatay eğim (Trace rotation): Ekrandaki çizginin yatay eksene olan açısını

ayarlar.

6- Aydınlatma (Illum): Ekran zemininin aydınlatılmasını sağlar.

7- Ekran (Screen): Yatay ve dikey çizgilerle bölünmüş bir koordinat sistemine

sahip osiloskop ekranı. İncelenen işaretler buradan izlenir.

DÜŞEY KUVVETLENDİRİCİ (VERTICAL AMPLIFIER) GRUBU:

Her bir kanal (CH1 ve CH2) için ayrı olarak birer tane ayar düğmesi mevcuttur.

1- Genlik (VOLTS/DIV): Bu düğme ile dikey saptırma çarpanı seçimi yani dikey

eksenin ölçeklendirilmesi yapılır. Bu sayede ekrandaki yatay çizgilerin arasının

kaç voltluk gerilime karşılık düşeceği ayarlanır.

2- Değişken Ayar (Var): Bu düğme ile düşey saptırma çarpanı hassas olarak

arttırılarak yüksek genliklere sahip işaretlerin incelenmesi sağlanır. Bu düğme

tamamen sağa çevrilip kilitlenirse Volts/div değeri aynen alınır. Bu düğme

tamamen sola çevrilirse Volts/div değeri 2.5 katsayısı ile çarpılmalıdır.

3- Giriş Kuplaj Seçici (Input Coupling Selector): Her kanal için bir tane

bulunur. Düşey kuvvetlendirici girişine uygulanacak işaretin kuplajı seçilir.


AC: Giriş sinyali, düşey kuvvetlendiriciye bir kapasite üzerinden uygulanır. Bu

kapasite, işaretin DC bileşenini bloke eder ve sinyalin sadece AC bileşeninin

görüntülenmesini sağlar.

GND: Bu konumda düşey kuvvetlendirici girişi topraklanır. Bu takdirde ekrandaki

çizginin bulunduğu yer toprak (referans, GND) seviyesini gösterir.

DC: Bu konumda düşey kuvvetlendiriciye işaretin tüm bileşenleri uygulanır. Eğer

bir işaretin tüm bileşenleri görülmek isteniyorsa, anahtar bu konumda olmalıdır.

Düşük frekanslı işaretler bu seçenekte incelenmelidir.

İşaret Girişleri:

1- Kanal 1 [X girişi] (Channel 1)- Kanal 2 [Y girişi] (Channel 2)

Bir dış sinyalin düşey sapma sistemine uygulandığı iki adet BNC tipi konnektör

gerilim seviyesi kanal girişinde yazılıdır (genellikle 400 Volt).

2- Pozisyon (Position ): Ekrandaki görüntü düşey olarak hareket ettirilebilir.

3- Düşey Mod (Vertical Mode): Kanal 1 ve 2’nin işlem modlarının seçimini sağlar.

CH1: Yalnızca CH1 (X girişi) girişine uygulanan sinyal ekranda görüntülenir. (X-Y

modunda bir çalışma oluyorsa bu mod seçilmelidir.)

CH2: Yalnızca CH2 (Y girişi) girişine uygulanan sinyal ekranda görüntülenir.

ADD: CH1 ve CH2’den uygulanmış iki işaretin toplamını gösterir.

DUAL: İki kanalı birden izlemeyi sağlar. Bazı osiloskop modellerinde bu mod

ikiye ayrılmıştır:

ALT (alternate): Yüksek frekanslı (T < 1 ms) iki işaretin aynı anda

görüntülenmesi için;

CHOP: Düşük frekanslı işaretlerin (T > 1ms ) aynı anda incelenmesi için

kullanılır.

TARAMA (TIME BASE) GRUBU:

Tetikleme, incelenen işaretin ekranda doğru ve net olarak görülebilmesi için

kullanılan bir işlemdir. Bu işlemin faydasını açıklamak için bir örnek verelim:

Dönmekte olan bir tekerleğin veya pervanenin, hızına bağlı olarak insan gözü onu

sanki duruyormuş veya çok yavaş dönüyormuş gibi görür. Benzer şekilde,

incelenen işaretin periyodu osiloskop tarafından doğru olarak algılanıp, otomatik

olarak doğru ayar yapılamazsa, ekrandaki görüntü sanki sağa veya sola hareket

ediyormuş gibi görülecektir. Tetiklemenin doğru olması için işaretin belirli

aralıklar işin periyodik olması gereklidir.


1- Level (Seviye): Tetiklemenin arzulanan bir noktadan başlamasını sağlayan bir

düğmedir.

2-EXT girişi (External Trigger):Bu girişe dışarıdan bir tetikleme sinyali

uygulanabilir. Uygulanabilecek gerilim seviyeleri girişin hemen altında yazılıdır.

3- Slope (Eğim):Tetiklemenin pozitif / negatif eğimle yapılmasını sağlayan bir

anahtardır.

4- Kuplaj (Coupling):Tetikleme kaynağı ile tetikleme devresi arası kuplaj seçilir.

AC: AC kuplaj

HF REF: AC kuplaj türü. 50 kHz’ den yüksek frekanslı işaretler kabul

edilmez.

DC: DC kuplaj

TV: Televizyon işaretlerinin incelenmesinde kullanılır. Bu amaçla tetikleyici

devre, televizyonun senkronizasyon ayırıcı devresi ile birleştirilir.

5- Tetikleme Kaynağı (Triggering Source): Tetikleme kaynağının seçimi yapılır:

CH1: Birinci kanaldan uygulanan sinyali tetikleme sinyali olarak kabul eder.

CH2: İkinci kanaldan uygulanan sinyali tetikleme sinyali olarak kabul eder.

LINE: Şebeke frekansını tetikleme sinyali olarak kabul eder.

EXT: Dışarıdan (EXT girişi) uygulanan bir sinyali tetikleme sinyali olarak

kabul eder. Kararlı bir görüntü için dış tetikleme sinyali ile ekranda

görüntülenmesi istenen sinyal arasında bir bağıntı olmalıdır.

6- Tetikleme veya Süpürme modu(Triggering or Sweep Mode):

AUTO: Ekrandaki görüntüyü 20 Hz’ lik bir tetikleme sinyali ile tetikler.

Tetikleme seviyesi level düğmesi ile ayarlanır.

NORM: Ekrandaki görüntüyü tetikleme sinyali olarak kabul eder.

SINGLE: Tekil tarama (süpürme) işleminde kullanılır.

7- Zaman ayarı (Time/Div): Bu komütatör ile yatay tarama değerleri seçilerek

yatay eksenin (zaman ekseni) ölçeklendirilmesi yapılır. Ayar değeri periyod

ölçümünde kullanılır.

8- VAR Time/Div: Var düğmesi en sağa çevrilerek kilitlenirse, Time/Div’ deki

değer olduğu gibi alınır. VAR düğmesi açılıp en sola getirilirse, 2.5 kat daha yavaş

işaretler de (daha büyük periyoda sahip işaretler) incelenebilir.

22- Pozisyon (Position ↔ ):Bu düğme ile ekrandaki görüntü yatay olarak hareket

ettirilir.


Osiloskopta, kaybolan görüntünün bulunması:

Bu amaçla ilk olarak parlaklık düğmesinin durumu kontrol edilir. Bu düğme orta

konuma getirilir. Daha sonra hangi kanaldan işaret uygulanmışsa, bu kanalın

kuplajı GND konumuna alınır. Ardından düşey hareketi sağlayan düğme () yardımı

ile işaret bulunur. Bulunan çizgi, ekranın ortasında bulunan yatay ekseni örtecek

şekilde konumlandırılır. Bu seviye, toprak (referans) seviyesine karşı gelmektedir.

Daha sonra işaret hangi modda (AC veya DC) incelenecekse, kuplaj seçici anahtar

bu konuma getirilir.

Osiloskopta görülen işaretlerin incelenmesi:

Osiloskop, elektriksel işaretlerin (gerilimlerin) zamanla nasıl değiştiğini incelemek

için kullanılır. Bu nedenle periyod ölçümü önemlidir. Bir işaretin periyodunu

ölçmek için, bir tam dalga boyunun kaç kare (div) genişliğinde olduğuna bakılır. Bu

değer Time/div kademesinde ayarlanan değerle çarpılarak periyod süresi (T) elde

edilir.

Eğer işaretin frekansı isteniyorsa:

fT

1 Formülü ile frekans elde edilir.

Osiloskop ekranında görülen işaretin belli bir andaki genlik değerini elde etmek

için dikey eksen izlenir. İşaretin o andaki değerinin toprak seviyesine olan

uzaklığı ölçülür. Bu elde edilen değer genlik ayarı ile belirtilen (Volts/div) değerle

çarpılır. Örnek: Şekil 54’ te görülen işaretin genlik ve frekansını bulmak için şu

adımlar izlenir:

Şekil 54. Osiloskop ekranında gözlemlenen sinüzoidal bir işaret

1. İşaretin bir tam periyodu ölçülür: T = 7 div (kare)

2. T hesaplanır: Time/div = 0,1 ms T = 7*div T= 0,7 ms =700µs

3. f = 1/T formülünden frekans değeri: f = 1428 Hz


4. Tepeden tepeye genlik değeri: G = 3,5 div (kare)

5. A hesaplanır: Volts/div = 1V ve G = 3,5*1V = 3,5V A = G/2=1,75V

6. Sonuç: V*i(t) = A*sin(2πf t) V*i(t) = 1,75*sin(2π*1428 t)

OSİLOSKOP İLE FAZ FARKININ ÖLÇÜLMESİ

Osiloskopta, X-Y Çalışma Modu:

Bazen biri diğerinin bir fonksiyonu [y=f(x)] olan iki işaretin değişimi incelenmek

istenebilir. Bu takdirde osiloskopta, X-Y çalışma modu kullanılır. Bu amaçla

Time/Div anahtarı X-Y konumuna alınıp, düşey modda hangi kanal X-Y çalışma

modu için kullanılıyorsa bu kanal seçilir. Bu takdirde yatay eksen, zamanı değil, X

kanalından girilen işareti temsil eder. Düşey eksen de yatay eksendeki işaretin

fonksiyonu olan diğer bir işareti gösterir. Böylece iki işaret arasındaki ilişki

ekranda görüntülenir. Örnek olarak: önce bir fonksiyonu koordinat sisteminde

nasıl çizeceğimizi düşünelim. Bunun için en iyi yol belli x değerleri için y=f(x)’in

sonuçlarının hesaplamaktır. Daha sonra bu değerler X-Y düzlemine noktalar

konularak gösterilir ve bu noktalardan geçen eğri çizilir. Osiloskopta ise sürekli

değişen bir işaretin (gerilim) yatay eksene verilmesi üzerine dikey eksende diğer

işaretin aldığı değerler izlenir. Örneğin, Şekil 6.8a’daki devreyi inceleyelim.

Devredeki iki kapılının çıkış geriliminin fonksiyonu şu şekildedir:

Şekil 55. Örnek işaret devresi

(a) (b)

Şekil 56. Osiloskobun DUAL modu

2

0 iVV

Şekil 55’ teki devrede, 2-kapılının

girişine V1(t) = Vi(t) =Sin(2π*1000t)V

biçiminde bir işaret uygulanırsa, giriş

Vi(t) ve çıkışın Vo(t) zamana göre

değişimleri Şekil 56 a’ daki gibi olur.

Gerekli osiloskop bağlantısı

yapıldığında ve DUAL modu

ayarlandığında iki işaret Şekil 56 b’

deki gibi ekranda da görülür.


DENEYİN YAPILIŞI

1. Sinyal üretecinden Vpp=4V, 1kHz’ lik bir sinüs alarak osiloskobun 1. kanalına

bağlayınız. Bağlamayı yaparken uçlara dikkat ediniz (sinyal ucu ve toprak

bağlantıları). Osiloskop ekranında bu işareti uygun şekilde elde edip, genlik

ve periyodunu ölçünüz (Time/Div ve Volts/Div ayarlarını kullanarak) ve

değerleri sonuç kâğıdına kaydediniz. Bu işareti milimetrik kâğıda çiziniz.

2. Şimdi sinyal üretecinin kare dalga çıkışını kullanarak 100ms periyotlu,

Vp=3V değerli kare dalgayı osiloskobun 2. kanalına bağlayınız. Osiloskop

ekranında bu işareti uygun şekilde elde edip, genlik ve periyodunu ölçünüz

ve kaydediniz. Bu işareti de milimetrik kâğıda çiziniz.






Deney Grubu: Tarih:

DENEY-8

OSİLOSKOP KULLANIM RAPORU

DENEYSEL ÇALIŞMA

1) V1 =

T1 =

2) V2 =

T2 =




DENEY NO : 9

DENEY ADI : BOBİN VE KONDANSATÖRÜN DC ve AC AKIMDAKİ

DAVRANIŞININ İNCELENMESİ


AMAÇ, Kapasite ve bobinleri tanımak, seri ve paralel bağlı kapasite ve bobinlerle

uygulama yapmak.


Kondansatörler; dielektrik yapılarına göre adlandırılırlar: seramik, mika,

polyester ve diğerleri. Bunların yanı sıra bir de elektrolitik kondansatörler vardır.

Bunların yalıtkan malzemeleri alüminyum veya tantalum folye üzerine oksit

tabakasıdır. Böylece elektrolitik olmayanlara nazaran daha büyük sığalar elde

edilmektedir. Tantalum kondansatörler alüminyum kondansatörlere göre daha

uzun ömürlü, ancak daha pahalıdır.

UYARI Kapasitörler devreden çıkarıldıktan uzun bir süre sonra bile yük

depolayabilirler. Bundan dolayı hiçbir zaman uçlarına aynı anda dokunulmamalıdır.

Bobinler; “ayar bobini-tuning coil”, “anten bobini-antenna coil”, “sınırlandırıcı/şok

-choke” görevlerinde olabilir. Trafolar; bobinlerin önemli bir kullanım alanıdır.

Akım ve gerilim trafoları vardır. Bazı bobinler ise yalıtım amaçlı kullanılır.

Bobin ve Kondansatörün DC ve AC Akımdaki Davranışının İncelenmesi: Bobin

ve kondansatör elektrik enerjisini depolayan eleman olduklarından, bir elektrik

devresinde omik dirençlere göre davranışları oldukça farklıdır. Bu elemanlar bir

DC devrede kaynağın etkisinde kaldıklarında enerji depolar, kaynağın devre dışı

kaldığı kapalı bir devrede depoladıkları enerjiyi boşaltırlar. Alternatif akımda ise

sinüzoidal bir kaynağın etkisinde kaldıklarında bobin ve kondansatör üzerindeki

akım ve grilim arasında faz farkı oluşur.

1- 1X1kΩ, 2X100kΩ, 1X10uF, 1X4.7uF, 1X15mH, 1X33mH

2- Multimetre




1. İdeal Kapasitör

İdeal zamanla değişmeyen ve lineer bir kapasite gösterimi Şekil 57’ de,

matematiksel modeli ise aşağıda verilmiştir.

Şekil 57. İdeal kondansatör gösterimi

t

t

CC dttiC

tVtV

0

)(1

)()( 0 , C: Farad (Coulomb/volt ) (q/v)

dttitVCtq C )()(.)(

))(

()(dt

tdVCti C , VC(t0) ; t0 (başlangıç) anındaki gerilim olmak üzere

2. Gerçek Kapasitör

Gerçek kapasitör ideal bir kapasitöre paralel bir kondüktansın bağlanması ile

oluşmuştur. Burada “g” oldukça küçüktür. (r=1/g ise oldukça büyüktür) Birçok

uygulamada bu ihmal edilerek kapasitör, ideal bir kapasitör olarak

modellenmektedir.

Şekil 58. Gerçek kapasitör modeli

3. İdeal İndüktör

Şekil 59’ da temel gösterimi verilen ideal, lineer ve zamandan bağımsız bir

indüktörün matematiksel modeli aşağıda verilmiştir.

Şekil 59. İdeal İndüktör modeli

dt

tdVCtgVti

)()()(


dt

tdiLtV

)()( i(t0); t0 (başlangıç) anındaki akım olmak üzere

dttVL

titi )(1

)()( 0 L: Henry=Weber/Amper

t

t

dttVtLi

0

)()(

4. Gerçek İndüktör

Gerçek indüktör, ideal bir indüktöre seri bir rezistansın bağlanması ile

modellenir.

Şekil 60. Gerçek İndüktör modeli

dt

tdiLtritV

)()()(

Direnç, kondansatör ve bobine ait akım ve gerilim denklemleri özet olarak Tablo

4’ te verilmiştir.

Tablo 4. Direnç, kondansatör ve bobine ait akım ve gerilim denklemler

ELEMAN AKIM DEĞERİ GERİLİM DEĞERİ

Direnç R

Vi iRV

Kondansatör dt

dVCi

t

idtC

VV0

1)0(

Bobin

t

VdtL

ii0

1)0(

dt

diLV

Direnç, kondansatör ve bobinin t=0 ve t=∞ anında gösterdiği davranışlar Şekil 61’

de verilmiştir.


Şekil 61. Direnç, kondansatör ve bobin elemanlarının zamana göre davranışları

5. RC Devresi

Şekil 62. RC devresi

Şekil 62 ile gösterilen bir RC devresi için durum denklemi,

)(11

teRC

VRCdt

dVC

C

(1)

Eşitliği ifade edilmektedir. (1) denkleminde e(t) = E biçiminde sabit (basamak)

fonksiyon ise denklemin çözümü

)1()0()( RC

t

CRC

t

C eEVetV

(2)

olmaktadır. Burada, VC(0) = 0 olması halinde, C ve R’nin uçlarındaki gerilimlerin

değişimi Şekil 63’ te gösterildiği gibidir.


Şekil 63. Kondansatör ve direncin şarj deşarj eğrileri

Şekil 62’ deki devrede e(t) kaynağı çıkarılıp kısa devre edilirse [(1) numaralı

denklemde e(t)=0 ], (1) denkleminin çözümü,

)0()( CRC

t

C VetV

ve EetVEV RC

t

CC

)()0( (3)

şeklinde olur. VC(t) geriliminin zamanla değişimi Şekil 64’ te verilmiştir. (2) ve (3)

numaralı denklemlerde görülen VC(t) kondansatör gerilimi, E kaynak gerilimi, R

ohm olarak devre rezistansı, C farad olarak kapasite, T şarj süresi saniyedir.

Burada teorik olarak kondansatör sonsuza kadar doldurulabilir. Fakat pratikte RC

zaman sabiti dediğimiz bir sürede kondansatörü dolmuş sayarız. Formülde RC = T

ise;

EeEVRC 632.0)1( 1

(4)

yani rezistans ve kapasite çarpımı kadar sürede kondansatör kaynak geriliminin

0.632 si kadar dolar. RC= T devrenin zaman sabiti olup R ohm (Ω), C farad (F)

olarak verildiğinde T’ nin değeri saniye çıkacaktır. Örneğin; 1000 µf bir

kondansatör 1 KΩ direnç üzerinden 100 volt uygulanarak dolduruluyor. Burada T=

RxC =1000 mf x 0.001 mohm = 1 sn dir. Bir sn sonra 63.2 volt kondansatör

gerilimi ortaya çıkar. Bu kondansatörü 1 mega ohm üzerinden doldursaydık,

RxC =1000 sn olurdu ve aynı gerilim değeri 1000 sn yani 16.6 dakika sonra ortaya

çıkardı. Kondansatörün boşalması da dolması gibi log e nin bir fonksiyonudur.

Yani aynı zaman sabiti süresince kondansatörün 0.632'si kadar boşalma

gerçekleşir. V = 0.368 E kadar gerilim kondansatör uçlarında kalır.

Şekil 64. Kondansatörün dolma boşalma grafikleri

Şekil 62’ de verilen devrede e(t) kaynağı bir darbe kaynağı ise, Vc (0) = 0 olmak

üzere, C kapasitesinin ve R direncinin gerilimi aşağıda gösterilmiştir.


Şekil 65. Darbe kaynağından beslenen RC devresi

Şekil 66. Darbe kaynaklı RC devresinde gerilim grafikleri

Bu durumda Şekil 65’ teki S anahtarının Δ zaman kadar 1 konumunda tutulduğu

sonra 2 konumuna alındığını belirtmek gerekir. A anahtarı 1 konumundayken 0<t<Δ

aralığında, C kapasitesinin uçlarındaki gerilim ifadesi olarak Şekil 66 a’daki

eğrinin, Δ’ ya kadar olan aralıktaki kısmı geçerlidir. t= Δ olduğunda, kapasitenin

gerilimi de VCΔ=VC(Δ) olur. t= Δ olduğunda, A anahtarı 2 konumuna alındığından

kapasite boşalmaya başlayacaktır. t≥Δ için, Şekil 64’ te verilen eğri kullanılabilir;

ancak bu eğriyi Δ kadar ötelemek ve VC(0) yerine de VCΔ almak gerekir. Şekil 64

üzerinde yapılan bu işlem, (3) denkleminde t yerine (t-Δ) ve VC(0) yerine de VC(Δ)

koymaya denktir. Bu açıklamalar, aşağıdaki matematiksel bağıntıyla özetlenebilir.

teV

teE

tVct

C

t

;)(

0;)1(

)(/)(

(5)

(5) denkleminde VC(Δ)= E(1-e-Δτ) olmaktadır.


Seri bağlı RC devresinde akım gerilimin )1

(tan 1

WCR

kadar önündedir ve bu durum

Şekil 67 gösterildiği gibidir. Empedansın değeri;

2

2 1

WC

R ’dir.

Şekil 67. Seri RC devresi akım gerilim grafikleri

6. RL DEVRESİ

Şekil 68’ de gösterilen seri bağlı RL devresinin durum denklemleri aşağıda

verilmiştir.

Şekil 68. Seri bağlı RL devresi

)(1

)( teL

tiL

R

dt

diL

L

(6)

tLR

L

tLR

L eR

Eieti // 1)0(.)(

(7)

olmaktadır. iL(0) = 0 olması halinde akım ve gerilim ifadeleri aşağıda verilmiştir.

tLR

L eR

Eti /1)(

tLR

L EetV /)( (8)

e(t) kaynağı çıkartılıp yeri kısa devre edilirse (7) denkleminin çözümü; )0(.)( /

L

tLR

L ieti (9)


Şeklinde elde edilir. (8) ve (9) denklemlerinde görülen (L/R) devrenin zaman

sabiti olup, R ohm, L Henry olarak alındığında birimi saniyedir. RC devresi için

yapılan bütün incelemelerdeki yol uyarınca RL devresi de incelenebilir. Bu

incelemelerde çok büyük benzerlik vardır. Bu benzerlikten yararlanarak RL

devresini inceleyiniz. Seri bağlı RL devresinde akım gerilimin

R

wL1tan kadar

gerisindedir. Empedansın değeri 22 )(WLR ’dir ve bu durum Şekil 69’ da

gösterildiği gibi oluşmaktadır.

Şekil 69. Seri RL devresi akım gerilim grafikleri

OSİLOSKOP İLE FAZ FARKININ ÖLÇÜLMESİ

İki farklı sinyal arasındaki faz farkını ölçmek için çift kanallı bir osiloskop

gerekir. İki kanallı bir osiloskopla faz farkı ölçümü sırasında, Şekil 70’ de

görüldüğü gibi işaretin bir periyodu 8 kareyi kaplamakta ve iki sinyal arasındaki

faz farkı da iki kare ise bu iki sinyal arsındaki faz farkı:

Bir periyod :3600 ve 8 kare

Bir karelik açı :3600/8=450

İki sinyalin faz farkı :2 kare x 450 =900

Birinci kanaldaki sinyal, ikinci kanaldaki sinyale göre 900 öndedir denir.

Şekil 70. Faz farkı osiloskop görüntüsü



1. Kapasitör ve bobinin genel akım ve gerilim denklemlerini yazınız.

2. Aşağıdaki dalga şekillerine göre kapasitörün akımını ve bobinin gerilimini

bulunuz ve çiziniz (Birimlere dikkat ediniz).

C =10 F L=20 H

Vc IL

5V 2A

0.1 0.2 0.35 0.4 (ms) 0.1 0.2 0.35 0.4 (ms)

3. Seri ve paralel bağlı kapasitelerin (C1, C2, ..., Cn) ve bobinlerin (L1, L2, ..., Ln)

eşdeğer akım ve gerilim ifadelerini yazınız.

DENEYİN YAPILIŞI

1. Şekil 71’ deki devreyi kurup kapasitelerin gerilim değerlerini ölçünüz. Sonuç

kâğıdına yazınız. Ayrıca kapasitelerin yüklerini hesaplayınız.

Şekil 71. Seri RC uygulama devresi

2. Şekil 72’ deki devreyi kurarak bobinlerin akım değerlerini ölçünüz. Sonuç

kâğıdına yazınız.


Şekil 72. RL uygulama devresi

3. Şekil 73’ teki devre ile kapasitörün dolma ve boşalma eğrilerini osiloskop ile

gözlemleyiniz. Ekranda gördüğünüz sinyalleri milimetrik kâğıda çiziniz.

Şekil 73. RC uygulama devresi

SONUÇLAR ve YORUM

1. Deneysel çalışmanın 1. ve 2. kısımlarında beklenen sonuçlar mı çıktı? Elde

ettiğiniz sonuçları yorumlayınız.

2. Deneysel çalışmanın 3. kısmında çizdiğiniz grafikler beklediğiniz gibi mi çıktı?

Yorumlayınız.






Deney Grubu: Tarih:

DENEY-9

BOBİN ve KONDANSATÖRÜN DC ve AC AKIMDAKİ DAVRANIŞININ

İNCELENMESİ RAPORU

DENEYSEL ÇALIŞMA

1) VC1= VC2=

QC1= (hesabı gösteriniz)

QC2=

2) IL1=

IL2=





DENEY NO : 10

DENEY ADI : DC DEVRELERDE GÜÇ HESAPLAMALARI


AMAÇ, DC devrelerde üretilen ve harcanan güç değerlerini hesaplamak ve

maksimum güç transferi teoremini doğrulamak.



1. Güç nedir? Elektrik devrelerinde güç nasıl hesaplanır?

2. Şekil 74’ te verilen devrede üretilen ve harcanan güç değerlerini bulunuz.

Şekil 74. Deney 10 uygulama devresi

3. Bir devrede yüke maksimum güç aktarılması için sağlanması gereken şart

nedir? Açıklayınız.

DENEYİN YAPILIŞI

1. Şekil 74’ te verilen devreyi kurunuz ve kaynakların güç değerlerini

hesaplayınız. Bunun için kaynakların akım değerlerini ölçünüz.

2. Tüm dirençlerin akım ve gerilim değerlerini ölçerek harcadıkları gücü bulunuz.

1- 2X1kΩ, 1X2.2kΩ, 1X1kΩ potansiyometre

2- Multimetre




3. a ve b uçlarına Şekil 75’ te gösterildiği gibi 1 k değerinde bir ayarlı direnç

(pot.) bağlayınız ve değerini 200 ’ dan 1k’ a kadar her seferinde 200

artırarak, üzerinde harcanacak güç değerini hesaplayıp verilen tabloyu

doldurunuz.

SONUÇLAR VE YORUM

1. Deneyde yaptığınız işlemleri gözden geçiriniz. Kaynakların ürettiği güç ile

pasif elemanlar tarafından harcanan güç arasında bir ilişki var mı?

2. Oluşturduğunuz tablodaki değerleri kullanarak milimetrik kâğıda bir grafik

çiziniz. Yatay eksende RL, düşey eksende Güç değerleri olsun. Çıkan grafiği

yorumlayınız.

3. Deney sonucunda elde ettiğiniz değerleri teorik değerlerle karşılaştırınız.

Şekil 75. Deney 10 uygulama devresi 2






Deney Grubu: Tarih:

DENEY-10

DC DEVRELERDE GÜÇ HESAPLAMALARI RAPORU

DENEYSEL ÇALIŞMA

1) I1= P1=

I2= P2=

2) VR1= VR2= VR3=

IR1= IR2= IR3=

PR1= PR2= PR3=

3)

R4 V I P

200

400

600

800

1 k

kocaelİ Ünİversİtesİ mÜhendİslİk fakÜltesİ...

Documents