SAKARYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK DEVRELER LABORATUARI

Transkript

1 SAKARYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK DEVRELER LABORATUARI DENEYİ YAPTIRAN: DENEYİN ADI: DENEY NO: DENEYİ YAPANIN ADI ve SOYADI: SINIFI: OKUL NO: DENEY GRUP NO: DENEY TARİHİ RAPOR TESLİM TARİHİ KONTROL VERİLEN NOT

2 DENEY:3 KIRCHOFF KANUNLARININ İNCELENMESİ 1.1 Deneyin Amacı: Kirchoff kanunlarının geçerliliğinin deneysel olarak gözlenmesi. 1.2 Genel Bilgiler: Birden fazla devrenin oluşturduğu kolları üzerinde gerilim. kaynakları ve dirençler bulunduran, karışık elektrik devresine elektrik şebekesi denilmektedir.şebekede üç veya daha fazla iletkenin birleştiği noktaya da düğüm noktası denilmektedir. Böyle karışık bir devrenin incelenmesi, çeşitli kollardan geçen akım şiddetlerinin hesaplanması sadece Ohm yasasının uygulanması ile bulunamaz. Bu nedenle l845 yılında Alman fizikçi Gustav Robert Kirchhoff tarafından kendi adı ile anılan iki yasa geliştirmiştir.bunlardan birincisi Kirchoff Akım Kanunu (KAK),ikincisi ise Kirchhoff Geilim Kanunu (KGK) dur. Kirchhoff Akım Kanunu (KAK); bir düğüme giren akımların toplamı, çıkan akımların toplamına eşittir. Ya da bir düğüme giren ve çıkan akımların aritmetik toplamı sıfırdır şeklinde ifade edilir. i 2 + i 3 = i 1 + i 4 i 1 + i 7 + i 4 + i 3 = i 2 + i 5 + i 6 Şekil 1=Kirchoff Akımlar Kanunu ( I = 0 )

3 Kirchhoff Gerilim Kanunu (KGK); kapalı bir göz (çevre, loop) içerisindeki toplam gerilim düşümü sıfırdır. Ya da kapalı bir çevrede harcanan gerilimlerin toplamı, sağlanan gerilimlerin aritmetik toplamına eşittir. I 1 akımının dolaştığı kapalı çevre için, Şekil 2:Kirchoff Gerilimler Kanunu ( ε = R.I) I 2 akımının dolaştığı kapalı çevre için, ve I 3 akımının dolaştığı kapalı çevre için, yazılabilecektir. Başka bir devre de açıklayacak olursak; Şekil 3: Kirchoff Gerilimler Kanunu (V 1 + V 2 + V 3 + V 4 = 0)

4 Kirchhoff yasalarını uygularken; ilk yapılacak iş, şebekedeki bilinmeyen bütün akımlara ve gerilim cinslerine uygun keyfi bir harf ve yön vermek ve bunları şebekenin şeması üzerinde belirtmektir. Şebekeye ait kapalı devrelerin her birinde yine keyfi olarak saat ibreleri yönünde veya tersinde bir dolanma yönü seçilir. Bu gözün çevresinde tam dolanmada seçilen yönle aynı olan akıl şiddetleri (+), zıt yönde olanlarda (-) olarak seçilir. Bu dolanmada bir gerilim kaynağının eksi kutbundan girilip (+) kutbundan çıkılırsa bu gerilim. (+) alınır, (+) kutbundan girilip (-) kutbundan çıkılırsa e.m.k. (-) alınır. Bütün bunlardan sonra Kirchhoff un birinci ve ikinci yasaları uygulanarak çözüme gidilir. Bir şebekede n tane düğüm noktası varsa matematiksel olarak bunlardan ( n - l ) tanesine Kirchhoff un birinci yasası uygulanır. Yapılan hesaplamalar sonunda birçok yön keyfi seçildiğinden, örnek olarak akım şiddeti eksi olarak çıkabilir, buna göre keyfi olarak seçtiğimiz akım yönüne göre, gerçek akım yönü zıttır fakat sayısal değerimiz doğrudur. Bu bilgilerimize göre bir örnek olmak üzere Şekil 4 deki şebekenin kollarından geçen akım şiddeti değerlerini hesaplayalım. Şekil 4 :Örnek Devre Bunun için bilinmeyen akımlardan her birine bir yön ve harf konur.burada kabul edilen yönler tamamen keyfidir. Şebekenin sol üst kapalı devresi ( gözü ) için saat ibreleri yönünde bir dönme yönü, sağ gözü için saat ibreleri yönünde bir dönme yönü ve alt göz içinde saat ibrelerinin tersi yönünde bir dönme yönü seçelim. Şekil 4 de düğüm noktaları a, b, c ve d ile gösterilmiştir ve d noktasını kurala göre ele almasak; a noktası için, I 1 + I 2 I 3 = 0 b noktası için, - I 1 I 4 I 6 = 0 c noktası için, I 4 + I 5 I 2 = 0 bağıntılarını birinci yasaya göre yazabiliriz. İkinci yasayı sırasıyla, sol üst göze, sağ üst göze ve alt göze uygularsak; - E 1 E 3 = I 1 R 1 + I 1 r 1 I 2 r 5 I 4 R 4 + I 1 R 3 + E 2 + E 3 = I 3 r 2 + I 3 R 2 + I 3 r 6 I 5 R 5 + I 2 r 3 - E 4 = - I 4 R 4 + I 5 R 5 + I 6 r 4 + I 6 R 7 yazılır. Bu şekilde altı bilinmeyene karşılık altı denklem elde ederiz. Bu denklemlerin çözümünden akım şiddetlerinin bilinmeyen değerleri hesaplanabilir. Altı bilinmeyenin hepsinin akım şiddeti olması gerekmez, dördü akım şiddeti ve ikisi de e.m.k. değerleri de olabilir.

5 1.3 Malzeme Listesi: Farklı değerde dirençler,güç kaynağı ve multimetre Deney Öncesi Yapılacaklar: Kirchoff Kanunları hakkında araştırma yapılacak Deney Şemaları: Devre I Devre II Devre III

6 1.6 Deneyde yapılacaklar: 1)Öncelikle Devre I üzerindeki toplam direnç (R t ), toplam akım (I t ), dirençler üzerindeki gerilim değerleri(u R1, U R2, U R3 ) ve bütün akım değerlerini (I R1, I R2, I R3 ) hesaplayınız. 2)Devre I için hesaplamalar bittikten sonra devre üzerindeki toplam direnç (R t ), toplam akım (I t ) ve dirençler üzerindeki gerilim değerlerini (U R1, U R2, U R3 ) ölçünüz. 3) Devredeki tüm akım değerlerini(i R1, I R2, I R3 ) ölçüp büyükten küçüğe doğru sıralayınız. 4) Devre I için Kirchoff un akımlar kanununu gösteriniz.(bir sonraki deneye kadar rapor olarak) 5) Devre II yi kurmadan önce Devre I de olduğu gibi öncelikle toplam direnç (R t ), toplam akım (I t ), dirençler üzerindeki gerilim değerleri(u R1, U R2, U R3 ) ve bütün akım değerlerini (I R1, I R2, I R3 ) hesaplayınız. 6) Hesaplamalar bittikten sonra devre üzerindeki toplam direnç (R t ), toplam akım (I t ) ve devredeki tüm akım değerlerini (I R1, I R2, I R3 ) ölçünüz. 7) Dirençler üzerine düşen gerilim değerlerini(u R1, U R2, U R3 ) ölçüp küçükten büyüğe doğru sıralayınız. 8) Devre II için Kirchoff un gerilimler kanununu gösteriniz.(bir sonraki deneye kadar rapor olarak) 9) Devre III ü kurunuz. 10) R1 direnci üzerindeki gerilimi ve üzerinden akan akımı ölçerek Ohm Kanunun geçerliliğini gözleyiniz. 11) Tüm gözlerdeki elemanlar üzerindeki gerilimleri ölçerek Kirchoff un gerilim kanunu geçerliliğini gözleyiniz. 12) Herhangi iki düğüm noktasına gelen ve giden akımları ölçerek Kirchoff un akım kanunu geçerliliğini gözleyiniz. 13) Ölçmeleri yaparken paralel kollardaki gerilimlerin ve seri kol üzerindeki akımların bir birine eşit olduğunu kontrol ediniz. 14) Kaynak gerilimini ölçtüğünüz değerde alıp teorik olarak hesaplayacağınız akım ve gerilim değerleri ile ölçülen değerleri karşılaştırınız. NOT : Bulduğunuz tüm sonuçları deney sonuç sayfasındaki tablolara kaydetmeyi unutmayınız..

7 DENEY 3 SONUÇ SAYFASI Ad Soyad : Numara : Grup No: 1.7 Deney sonucu elde edilen değerler Tablo 1 Hesaplanan Devre I Devre II Ölçülen Devre I Devre II R t I t U R1 U R2 U R3 I R1 I R2 I R3 R t I t U R1 U R2 U R3 I R1 I R2 I R3 Tablo 2 Devre III I 1 (ma) I 2 (ma) I 3 (ma) I 4 (ma) I 5 (ma) I 6 (ma) Ölçülen Hesaplanan U R1 (V) U R2 (V) U R3 (V) U R4 (V) U R5 (V) U R6 (V) Ölçülen Hesaplanan