Deney 4 Kirchhoff Yasaları
advertisement
Deney 4 Kirchhoff Yasaları Amaç: 1. Çok ilmekli devrelerde devre elemanlarından geçen akım şiddetinin ve bunların uçları arasındaki potansiyel farkların belirlenmesi. 2. Devrede üretilen ve tüketilen gücün karşılaştırılması. Teorik Bilgi: Kirchhoff Yasaları: Tek ilmekli devreye indirgenmesi mümkün olan basit elektrik devreleri, Ohm yasası ve dirençlerin seri ve paralel bağlanmalarına ait kurallar kullanılarak çözümlenebilir. Yani, devrenin içerdiği dirençler ve emk kaynağı hakkındaki bilgiler veriliyorsa, her bir devre elemanından geçen akım ve devre elemanı üzerine düşen potansiyel farkı basitçe hesaplanabilir. Ancak birden fazla kapalı ilmek içeren devreyi tek bir kapalı devreye indirmek her zaman mümkün değildir. Bu gibi daha karmaşık devrelerin çözümlenmesi, Kirchhoff kuralları olarak bilinen yasaların uygulanmasıyla yapılır. Bu yasaları anlayabilmek için devrenin düğüm noktası ve ilmek kavramlarını tanımlamak gerekir. Akımın bir noktada bir araya geldiği veya kollara ayrıldığı noktaya devrenin düğüm noktası denir. Devrenin herhangi bir noktasında başlayıp, devre elemanları ve bağlantı telleri üzerinden geçerek, yeniden başlangıç noktasına ulaştığımız keyfi kapalı yola ilmek denir. i. Düğüm kuralı: Herhangi bir düğüm noktasına gelen akımların toplamı, bu düğüm noktasından çıkan akımların toplamına eşit olmalıdır (Şekil 1): (1) I gel Içık Şekil 1 E4 Kirchhoff Yasaları Sayfa 1 ii. İİlmek Kuralı: Herh hangi bir iilmek boyu unca bütün n devre ellemanlarının n uçları aarasındaki potansiyel p farkların f cebbirsel toplam mı sıfır olm malıdır. V 0 (2) kappalı ilm mek Kirchofff’un ikinci kuralını uy ygularken, bir ilmektee yükün birr ilmek boyyunca harek ketini ve elektrikksel potansiiyelindeki değişimi innceleriz. İk kinci kuralıı uygularkeen aşağıdak ki işaret değişim mlerine dikkaat edilmelid dir: B Bir R direnncinden geççen akımı şşiddeti I isee ve bu dirrenç akım yyönünde geeçiyorsa, ddirencin uççları arasınd daki potanssiyel değişim mi –IR’dir (Şekil 2a). Bir R direencinden ggeçen akım mı şiddeti I ise ve bu direnç akım ma ters yön nde geçiyoorsa, direnciin uçları aarasındaki potansiyel p değişimi d +IR IR’dir (Şekill 2b). H Herhangi bir b üreteç (emk) ( üzeriinden “-“ uçtan u “+” uca u doğru geçiliyorsaa ve güç kkaynağının iç direncii ihmal eddiliyorsa po otansiyel değişimi d dur (Şeekil 2c). H Herhangi bir b üreteç (emk) ( üzeriinden “+“ uçtan “-” uca u doğru geçiliyorsaa ve güç kkaynağının iç direnci ih hmal ediliyyorsa potanssiyel değişim mi dur ((Şekil 2d). Şekil 2 Kirchhoff K Y Yasalarının Uygulama U Kuralları. K k Devre Ellemanlarınd da Güç Heesabı: Elektrik kil 3’deki kaapalı devre için Kirchh hoff ifadesi yazılır ise, Şek IR1 IR2 0 (3) IR1 IR2 (4) ifad desi elde eddilir. Eşitliğiin her iki tarafı devredeen geçen I akımı a ile çarrpılır ise, I I 2 R1 I 2 R2 (5) Ş Şekil 3 ifadesi eelde edilir. Buradaki B oule Isısı I 2 R1 ve I 2 R2 terimleri sırası ile R1 ve R2 dirennçlerinde Jo olarak hharcanan güüç ifadelerid dir. Eşitlikteeki I çarp pımı ise emk’lı güç kaynağının n ürettiği gücü veerir. Diğer bir b ifade ile devrede d üreetilen güç, tü üketilen gücce eşittir: P PR1 PR 2 E4 Kircchhoff Yasaaları (6) Sayfa 2 Deneyin Yapılışı: Şekil 4 1. Şekil 4’deki devre kurulur. Her bir devre elemanının üzerindeki potansiyel fark ve üreteçten geçen akımın şiddeti ölçülür ve Tablo 1’e işlenir. 2. Kirchhoff Kuralları uygulanarak her bir direnç üzerindeki akımlar ve potansiyel farkları teorik olarak hesaplanır ve Tablo 1’e işlenir. 3. Bağıl hata hesabı akım ve gerilimler için tek tek hesaplanıp Tablo 1’e işlenir. Tablo 1 V1 (V) V2(V) IAB(mA) VAB(V) IBC(mA) VBC(V) IBD(mA) VBD(V) Deneysel Sonuç Hesap Sonucu Bağıl Hata 4. Her bir devre elemanın gücü deneysel ve teorik olarak hesaplanır ve Tablo 2’ye işlenir. Tablo 2 P1kΩ P2,7kΩ P4,7kΩ PV1 PV2 Toplam Ptüketilen Toplam Püretilen Pfark Deneysel Sonuç Hesap Sonucu Bağıl Hata E4 Kirchhoff Yasaları Sayfa 3 Sorular 1. Deneyde bulunan, üretilen ve tüketilen güç arasındaki fark var ise nedeni ile açıklayınız. 2. Hangi durum altında bir bataryanın uçları arasındaki potansiyel farkı onun elektro-motorkuvvetinden büyük olur? 3. Otomobiller genelde 12V akü kullanır. Yıllar önce 6V akü kullanılıyordu. Neden değiştirildi? Neden 24V değil? E4 Kirchhoff Yasaları Sayfa 4
