genel fizik laboratuarı - ıı deney kılavuzu

EĞİTİM FAKÜLTESİ
FEN BİLGİSİ ÖĞRETMENLİĞİ PROGRAMI
GENEL FİZİK LABORATUARI - II
DENEY KILAVUZU
HAZIRLAYANLAR
YRD. DOÇ. DR. HARUN ÇELİK
ARŞ. GÖR. HÜSEYİN MİRAÇ PEKTAŞ
KIRIKKALE 2012
1
İÇİNDEKİLER
A) DERS ÖNCESİ HAZIRLIK AŞAMASI
1. FEN BİLGİSİ LABORATUARI İMZA ÇİZELGESİ
2. DENEY RAPORLARININ HAZIRLANMASI
3. LABORATUARDA DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR
4. DENEYLERDE KULLANILAN ARAÇ-GEREÇLER VE ÖZELLİKLERİ
B) DERS SÜRECİNDE YAPILACAK OLAN DENEYLER
1. SUYUN ELEKTROLİZİ VE YÜK MİKTARI İÇİN BİR ÖLÇÜ
2. ELEKTROLİZ
3. ELEKTRİK DEVRE ELEMANLARININ KULLANIMI VE ÖNEMİ
4. WHEATSTONE KÖPRÜSÜ YÖNTEMİ İLE DİRENÇ ÖLÇÜMÜ
5. OHM YASASI
6. GRAFİK METODU İLE DİRENÇ VE ELEKTROMOTOR KUVVETİ ÖLÇÜLERİ
7. KİRCHHOFF YASASI
8. TRANSFORMATÖRLERİN AKIM VE GERİLİME ETKİSİ
C) KAYNAKÇA
2
FEN BİLGİSİ LABORATUARI İMZA ÇİZELGESİ
Öğrencinin;
Adı Soyadı
Numarası
Deney
No:
NOT
:
:
Deneyin adı:
Tarih
İmza
:
 YIL SONU SINAVINA GİREBİLMEK İÇİN, EN AZ DENEYLERİN %80’ İNDEN İMZA
ALINMIŞ OLMASI ŞARTTIR.
3
DENEY RAPORLARININ HAZIRLANMASI
Deney raporları deneyin yapıldığı haftayı takip eden haftanın son iş günü ilgili öğretim
elemanında olacak şekilde hazırlanıp teslim edilecektir.
( Deney raporları beyaz çizgisiz A4 kağıdına tükenmez kalemle yazılıp teslim edilecektir.)
Raporları aşağıda belirtilen başlıklar altında hazırlayınız:






Deneyin Adı
Amaç
Araçlar
Teorik Bilgi
Deneyin Yapılışı
Deneyin Sonucu ve Yorumu
-Deneyde Alınan Veriler
-Deneyle İlgili Hesaplamalar ve Grafikler
-Hata Hesabı
 Sorular ve Cevaplar
 Son olarak rapor aşağıda belirtilen formatta tamamlanır;
Adı Soyadı :…………………………..
Tarih :……… /…………/ 2012
Sınıf / No :………./…………
4
LABORATUARDA DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR
Laboratuarda dikkat edilmesi istenilen noktalar öğrenciler için belki birer yasalar zinciri gibi
gözükebilir, öyle düşünmemek gerekir. Aslında bunlar bir laboratuar kültürüdür. O kültürü ve
alışkanlıkları kazanabilmek için aşağıdaki noktalara dikkat edilmelidir. Laboratuar dışarıdan
bakıldığında tehlikeli bir yermiş gibi gözükür, aslında tehlikeli bir yer değildir. Ancak deney yapan
kişi bu yerin güvenli bir yer olarak kalmasını sağlamak için bir takım uygun tedbirler almalıdır, bazı
noktalara dikkat etmelidir.
Bunları sıralarsak;
 Laboratuarın ciddi çalışma yapılan bir yer olduğunu hiçbir zaman aklınızdan çıkarmayınız.
 Kesinlikle laboratuara geç gelmeyiniz. Laboratuarda konuşmayınız. Deney esnasında aralarda
dolaşmayınız. Yapmanız gerekli olan deneyle meşgul olunuz. Öğretim elemanına danışmadan
deneyi yarıda bırakmayınız.
 Laboratuara önlüksüz girmeyiniz, aksi halde deneye alınmayacağınızı unutmayınız.
 Laboratuara gelmeden önce hazırlayacağınız deneyi deney föyünden mutlaka okuyunuz.
 Laboratuar araçları ile yersiz şakalar yapmayınız.
 Laboratuarda deney masalarını ve deney aletlerini her zaman temiz tutmayı unutmayınız,
deneyinizi bitirince deney malzemelerini aldığınız gibi bırakınız.
 Deney sırasında gerekli bütün tedbirleri alarak deneyde belirtilenleri sırasını değiştirmeden ve
düşünerek uygulayınız.
 Söylenmedikçe kimyasal maddelere elinizle dokunmayınız.
 Bir yere veya üzerinize asit veya başka bir aşındırıcı kimyasal bir madde dökülürse hemen bol
su ile yıkayınız. Kimyasal maddeler kullanıldıktan sonra eller mutlaka yıkanmalıdır.
 Laboratuardaki cihazları büyük bir itina ile kullanınız. Cihazları çalışır vaziyette bırakıp
laboratuardan ayrılmayınız. UNUTMAYINIZ ki; bir dikkatsizlik hayati önem taşır.
 Isıtılmış cam malzemelerin soğumasını beklemeden elle dokunmayınız. Unutmayınız ki;
görünüşte sıcak bir camın soğuk bir camdan farkı yoktur.
 Hiçbir zaman bir kimyasal madde yada çözeltinin tadına bakmayınız.
 Bir maddenin kokusuna bakmak istiyorsanız, bunu, yüzünüzü kabın üzerine yaklaştırarak
yapmayınız. Biraz uzakta durunuz ve kabın üzerindeki bir miktar buharı elinizle
yelpazeleyerek burnunuza doğru yavaş yavaş göndererek koklayınız.
 Bir şişeden madde almadan önce, şişeniz üzerindeki etikete dikkat ediniz. Kullanmadığınız
maddeleri hiçbir zaman tekrar şişeye koymayınız.
 Hiçbir zaman bir dereceli silindiri veya bir şişeyi ısıtmayınız.
 Hiçbir zaman kuvvetli bir asit içine su dökmeyiniz. Her zaman kuvvetli asidi suyun içerisine
yavaşça dökerek devamlı karıştırınız.
DENEYLERİNİZDE BAŞARILAR DİLERİZ 
5
ELEKTRİK LABORATUARINDA KULLANILAN ARAÇ-GEREÇLER
VE
ÖZELLİKLERİ
GÜÇ KAYNAĞI :Devreyi besleyen ve devreye elektriksel güç veren aletlerdir. Pil, akü,
batarya, adaptör vb. aletlerdir. Sabit bir değerde gerilim verenlerin yanında değişik
değerlerde ve AC(Alternatif akım) ve DC(Doğru akım) gibi iki değişik akım verenleri de
vardır.
REOSTA:Devre akımını ayarlamaya yarayan aletlerdir. Devreye seri
bağlanır. Devre direncini değiştirerek güç kaynağından çekilen akımın azalmasını yada
çoğalmasını sağlar. Aslında ayarlı birer dirençtirler. Üzerlerine sarılan direncin değerini
değiştirmek için devrede bulunan boyunun değiştirilmesi esası ile çalışır. Şekilde görüldüğü
gibi olanların yanında daha küçük yapıda olanları da vardır.
ANAHTAR: Devre akımını akıp kapamaya yarar. Ayrıca devre güvenliğinde de yardımcı olan
basit yapılı araçlardır.
İLETKEN: Elektrik akımı iletimini sağlayan, genelde bakır, alüminyum, demir gibi
malzemelerden yapılan yardımcı deney araçlarıdır.
YALITKAN: Elektrik akımını iletmeyen ve yayılmasını önleyen plastik, porselen, cam gibi malzemeden yapılan
maddelerdir.
BAĞLANTI KABLOSU: Deney aletlerini birbirine bağlamaya yarayan fişli yada timsah ağızlı
(krokodil) yalıtılmış iletkenlerdir.
SİGORTA: Herhangi bir tehlike anında devre akımını kesen aletlere sigorta denir. Her elektrik
devresinde, devrede akması gereken maksimum akım dikkate alınarak buna uygun bir sigorta seçilmeli ve
mutlaka kullanılmalıdır.
BOBİN: Bir yalıtkan üzerine, yalıtılmış bir iletkenin sarılmasıyla oluşturulan sistemdir.
AMPERMETRE : Ampermetre devrede bağlı olduğu koldan geçen akımı
ölçen aletlerdir. Devreye seri bağlanırlar.
VOLTMETRE: Devreye bağlı bulunduğu iki nokta arasındaki
gerilimi ve potansiyel farkı ölçer. Devreye paralel bağlanırlar.
GALVANOMETRE: Bu aletlere mili ampermetre de denir. Sıfır
noktası ortada olan bu aletler her iki tarafa da saparak (+) ve (-)
yöndeki akımı da gösterebilirler.
AVOMETRE: Akım, gerilim ve direnç ölçen anlamına gelen Amper-Volt-Ohm
birimlerinin ilk harflerinden oluşturulmuş ve ölçme anlamına gelen metre eklenerek avometre adını almıştır.
Skalalı veya dijital olanları vardır.
DİRENÇ: Elektrik akımına karşı gösterilen zorluk olarak tanımlanabilir. Her maddenin kendine göre bir
elektriksel direnci vardır. Maddelerin birim uzunluğunun elektriksel direncine öz direnç denir. Maddelerin direnci;
maddelerin yapıldığı cismin özelliğine, boyuna ne kesitine bağlıdır. R= & . l . A ile ifade olunur. Sıcaklığın
elektriksel direnci etkisi göz ardı edilemeyecek kadar çoktur. Maddelerin sıcaklığı değiştiğinde direncinin de
değiştiği bilinmektedir.
PUSULA: Basit bir iğne mıknatıstan oluşan ve ortamdaki bileşke magnetik alanın yönünü
gösteren bir alettir.
ELEKTROLİT: Elektriğin sıvılar içine verilmesini ve alınmasını sağlayan iletken
parçalardır.
6
7
8
9
DENEY NO
:2
DENEYİN ADI: ELEKTROLİZ
Amaç
Belirli Bir Süre İçinde Bakır Elektrotlu ve CuSO4 Elektrolitli Bir Elektroliz Kabının
Katodunda Açığa Çıkan ve Anodunda Çözünen Bakır Miktarını Ölçerek, Faraday Elektroliz
Kanunları Yardımıyla Akım Şiddetini Hesaplamak.
Araçlar
Güç kaynağı, reosta, ampermetre, cam kap, bakır elektrotlar, bakır sülfat ( CuSO4 ) çözeltisi,
bağlantı kabloları, zımpara, kronometre ve birkaç ölçek NaCl…
Anot
Katot
_
+
Cu
Katyonlar
Cu
_
Anyonlar
A
+
Reosta
+
_
Şekil-2.1 Elektrolizde kurulacak deney düzeneği
Teorik Bilgi
Şekilde görüldüğü gibi bakır sülfat çözeltisinin içerisine yerleştirilmiş olan iki bakır çubuk
(elektrot) ile devreden akım geçmesi sağlanır. Bir elektrolitten akım geçirildiği zaman meydana gelen
olaya elektroliz adı verilir. Örnek olarak CuSO4 çözeltisinin bakır elektrotlarla elektrolizini gözden
geçirelim. Katı haldeki bakır sülfat bir iyon bileşiğidir. Bakır, 2 elektron kaybettiği için +2
değerlikli,sülfat grubu bakırdan 2 elektron aldığı için -2 değerliklidir. Dışarıya karşı nötr (yüksüz) olan
bileşikte, Cu+2 iyonları ile SO4-2 iyonları arasındaki elektriksel çekim kuvveti bunları bir arada tutar.
Fakat bakır sülfat tanecikleri su içine atılırsa iyonlar arası elektriksel bağ çözülür. Böylece ;
CuSO4
Cu+2
+ SO4-2
denklemi uyarınca bakır sülfat bileşiği iyonlarına ayrılmış olur ve her iyon diğerinden bağımsız olarak
rast gele termik hareketler yapmaya başlar. Eğer çözelti içine yerleştirilen elektrotlar arasına bir
potansiyel farkı uygulanırsa meydana gelen elektrik alanda + yüklü iyonlar – işaretli elektrota
(katoda), - yüklü iyonlarda + işaretli elektrota (anoda) doğru harekete geçerler. + yüklü iyonlara
katyon, - yüklü iyonlara da anyon adı verilir.Cu+2 iyonları katoda erişince ikişer elektron alarak serbest
10
bakır atomu haline geçerler ve katodun yüzeyinde toplanırlar. Bu yüzden katodun kütlesi elektroliz
süresince artar.
Cu+2
+
2e-
=
Cu
Her SO4-2 iyonun anoda varması ile bu elektrotu meydana getiren Cu atomlarından biri dış
devreye 2 elektron verip Cu+2 iyonu olarak çözeltiye geçer. Bu yüzden de anodun kütlesi elektroliz
süresince azalır.
SO4-2 + Cu =
Cu+2
+
SO4-2 + 2 e -
Yukarıda anlatıldığı gibi, bir elektrolitte elektrik yükleri iyonlar tarafından taşınmaktadır ve
her iyonun ilgili elektrota erişmesi ile iyonun ve elektrotun cinsine bağlı bir kimyasal olay meydana
gelmektedir. Örnek olarak, incelediğimiz düzenekte katotta bakır açığa çıkmakta ve buna karşılık
anotta aynı miktarda bakır çözeltiye geçmektedir.
Elektroliz olayı ile ,ilgili olarak Faraday tarafından iki önemli yasa ortaya atılmıştır.
Faraday’ ın birinci kanununa göre;
Elektroliz olayı esnasında katotta toplanan madde miktarı ( m ), devreden geçen yük miktarı
( i ) ve zamana ( t ) bağlı olarak değişir. Bu değişkenler arasındaki ilişki;
şeklinde ifade edilir.
Bu bağıntıdaki K orantı katsayısı, elektrolizde ayrılan maddenin elektrokimyasal eşdeğeri olarak
adlandırılır. K katsayısı farklı maddeler için farklı değerler alır.
Faraday’ ın ikinci kanununa göre;
Devreden 96500 coulomb’ luk yük geçtiği zaman, katotta kimyasal eşdeğer kadar madde
toplanır. Bunu;
bağıntısı ile ifade etmek mümkündür.
( Bağıntıdaki A; katottaki elementin atom ağırlığı, n; değerlik elektronu sayısıdır. )
11
Deneyin Yapılışı
 Elektroliz olayını gerçekleştirmemizi sağlayacak olan CuSO4 çözeltisini hazırlayınız.
 Bakır elektrotları zımpara ile temizleyerek, birini katot olarak seçiniz. Seçtiğiniz elektrotu
tartınız. ( Zımparalanan bakır elektrotların yüzeylerini elle tutmamaya dikkat ediniz.)
 Şekildeki devreyi kurarak, katot olarak seçtiğiniz elektrotu üretecin ( - ) ucuna bağlayınız.
 Devreye 10 volt’ luk akım vererek aynı anda kronometreyi çalıştırınız.
 20 dakika boyunca devreye sürekli olarak akım veriniz.( 3 – 5 dakikada bir çözeltiyi yalıtkan
bir çubukla hafifçe karıştırınız.)
 Belirtilen süre sonunda devreye gelen akımı keserek, elektroliz olayını tamamlayınız. Katot
olarak seçtiğiniz bakır elektrotu yüzeyine dokunmadan alarak, tartınız.
 Elde ettiğiniz ölçüm sonuçlarından yararlanarak ;
bağıntısıyla devreden geçen akım miktarını hesaplayınız .
( ACu=63,52 , nCu=2 )
 Bulduğunuz akım değeri ile devreye bağlı olan ampermetredeki değeri karşılaştırınız ve
yaptığınız hata oranını hesaplayınız.
 Elektrolizde ayrılan maddenin elektrokimyasal
eşdeğeri olarak adlandırılan K orantı
katsayısını Faraday’ ın birinci kanunundan yola çıkarak deneysel sonuçlarla bulunuz ve teorik
sonucu ile karşılaştırınız. Bulduğunuz değerin hata oranını hesaplayınız.
Sonuç ve Yorumlar
Sorular ve Cevaplar
1) Bu deneyde bakır sülfat çözeltisi yerine başka bir çözelti kullanabilir miydiniz? Bu
durumda deney düzeneğinde ne gibi değişiklikler yapmak gerekir?
2) Çözeltiyi deney esnasında yalıtkan bir çubukla karıştırmanızın sebebini açıklayınız.
3) Elektrolit nedir, tanımlayınız.
4) İyonlar arası elektriksel bağın çözülmesine etki eden faktörleri yazınız.
5) Deneyde elektrik akımının kullanılmasının sebebini araştırınız.
6) Bu deneyden edindiğiniz bilgileri kullanarak bozuk bir parayı bakır kaplayabilir
misiniz? Nasıl bir düzenek hazırlardınız?
7) Farklı yükler birbirini çekerler yargısı elektrotta gerçekleşen olaylar için söylenebilir
mi? Araştırınız.
12
DENEY NO
DENEYİN ADI
:3
: ELEKTRİK DEVRE ELEMANLARININ KULLANIMI VE ÖNEMİ
A) Dirençlerin Seri, Paralel ve Karışık Bağlanması
Deneyin Amacı:
Bu deneyin amacı Ohm kanununu araştırmak, bir direncin değerini bulmak, paralel ve
seri bağlı dirençlerin eşdeğer dirençlerinin nasıl değiştiğini hesaplamak. Bu deney sonucunda
dirençler, seri ve paralel bağlı devler hakkında bilgi edinilmesi beklenmektedir.
Deneyde Kullanılan Araç ve Gereçler: Güç kaynağı, ampermetre, voltmetre ve reosta.
Teorik Bilgi
Devre, elektrik akımının izlediği yoldur. Bu yol güç kaynağından başlayıp yine güç
kaynağında biter. Güç kaynağının kutuplar olarak adlandırılan iki ucu vardır. Elektrik bu iki
kutup arasında metalden, örneğin bakırdan yapılmış teller aracılığıyla akar.
Bir direncin iki ucu arasında bir potansiyel fark yaratılmasıyla içinden akım geçeceği ve
ortaya V=I·R (1) denkleminin çıkacağı, seri bağlı dirençlerin eşdeğer direncinin 2 nolu formül
ile bulunabileceği, paralel bağlı dirençlerin eşdeğer direncinin 3 nolu formülü kullanarak
bulunabileceği tahmin edilmektedir.
Reş  R1  R2  ...  R N (2)
1
1
1
1


 ... 
(3)
Reş R1 R2
RN
Deneyin Yapılışı-1:
Şekil 1
Şekil 1 deki devre kurularak 1kΩ’luk direncin farklı voltajdaki amper değerleri ve
voltmetrede okunan voltaj değerleri elde edilecek ve sonuçlar tablo 1’e eklenecektir.
13
Tablo 1
Uygulanan
Voltaj (volt)
Ölçülen
Voltaj (volt)
Ölçülen
Akım (mA)
Hesaplanan
Direnç (kΩ)
Hatalar
Farklı gerilimler uygulanarak bulunan akım değerlerini kullanarak bir V-I grafiği
oluşturunuz ve grafikten yararlanarak direnç değerlerini hesaplayınız.
Deneyin Yapılışı-2:
Bilinen iki direnç ve bilinmeyen bir direnç değerinden yola çıkarak Şekil 2’ deki devreyi
kurunuz.
Şekil 2
Devrenin eşdeğer direncini ölçerek bilinmeyen direnci bulunuz. Bu işlemler sonucunda
hesaplanan direnç ile ölçülen direnci karşılaştırınız. Bulduğunuz değerin hata hesabını
yaparak sonucu yorumlayınız.
14
B) İndüksiyon Akımı, Elektrik Motoru, Elektrik Zili Ve Dinamoyu Tanıma
Amaç
1.İndüksiyon akımını elde edebilme, indüksiyon akımının şiddetinin ve yönünün nelere bağlı
olduğunu görebilme.
2. Elektromıknatıs oluşturabilme tanıyabilme ve çalışma prensiplerini anlayabilme
3.Elektrik motorunu tanıyabilme ve çalışma prensiplerini anlayabilme
4.Elektrik zilini tanıyabilme ve çalışma prensiplerini anlayabilme
Araçlar
Elektrik motor modeli, elektrik zil modeli, çubuk mıknatıs, bağlantı kabloları, basit anahtar,
güç kaynağı, ampermetre, bobin(800 sarımlık)
Teorik Bilgi
Herhangi bir iletken halkadan geçen magnetik alan şiddetine magnetik akı denir. Magnetik akı A
yüzey alanı bulunan çerçeveden geçen magnetik alan çizgileri ile doğru orantılıdır.   A.B. cos a
ile ifade edilir.
Kapalı bir halka içinde magnetik alan şiddetini yani magnetik akıyı değiştirirsek bu iletken
halka üzerinde bir akım oluşur. Bu akıma indüksiyon akımı denir. İndüksiyon akımının oluşmasına
indüksiyon elektromotor kuvveti etki eder. İndüksiyon motor kuvveti
  
  
 şeklinde ifade
 t 
edilir.
Herhangi bir iletken halka üzerindeki magnetik akıyı herhangi bir yolla değiştirdiğimizde
iletken üzerinde bir indüksiyon akımı doğuyorsa bu iletken üzerinden bir elektrik akımı geçirildiğinde
bu iletken halka içerisinde demir çekirdek varsa bu demir mıknatıs olur ve oluşan bu mıknatısa
elektromıknatıs denir.
Sabit bir mıknatıs içinde sürekli değişen bir mıknatıs oluşturulursa mıknatısların birbirlerini
itmesi sonucunda hareketli mıknatıs döner. Bu basitçe bir elektrik motoru olarak adlandırılabilir.
Mıknatıs kutupları arasında yer alan sargıların bulunduğu çerçevenin dönmesinin nedeni, sargılardan
akım geçince sargıların mıknatıslanmasıdır. Sargıların N kutbu ile mıknatısın S kutbu aynı hizaya
gelinceye kadar döner. Bu noktada akımın girdiği bilezik değişir. Akım ters yönden sargılara girer.
Böylece sargıların kutupları değişir. Aynı isimli kutuplar (mıknatıs ve bobin kutupları) tekrar karşı
karşıya gelerek itme kuvvetiyle çerçeveye döner.
Elektrik zili, elektrik akımıyla çalışan bir haberleşme aracıdır. Basit bir elektrik zili modelinde
bobin, demir çekirdek (armatür), palet ve paletin ucunda tokmak, çan ve palet ayarlama vidası, paletin
arkasında bir yay bulunur. Devre kapatıldığında demir çekirdek elektro mıknatıs özelliği kazanarak
paleti çeker. Paletin ucundaki tokmak çana bir kez vurur. Bu esnada palet, değme vidasından ayrılarak
devreden akım kesilmesine neden olur. Devreden akım geçmediğinde demir çekirdek
elektromıknatıslık özelliğini kaybeder ve paleti bırakır. Palet yay görevi yapan şerit sayesinde tekrar
değme vidasına dokunarak devreden akım geçmesini sağlar. Tekrar mıknatıslık özelliği kazanan demir
çekirdek paleti çeker ve tokmak çana bir kez vurur. Bu olay devre kapalı olduğu sürece periyodik
olarak devam eder.
Deneyin Yapılışı
 ( Elektromagnetik indüksiyon)
1. İki bobini, bağlantı kabloları ile birbirine bağlayınız. Bobinleri birbirinden uzaklaştırınız ve delikleri
birbirine dik gelecek şekilde yerleştiriniz.
2. Pusulayı, plastik levhanın üstüne koyunuz ve deliği yatay duran bobinin yanına şekilde görüldüğü
gibi getiriniz. Serbest halde pusula ibresi, bobinin delik eksenine dik durmalı, bunun için bobin
durumunu ayarlayınız.
15
3. Mıknatısı elinize alınız ve deliği düşey duran bobinin deliği hizasına getiriniz. Hızlıca bobin içine
sokarken pusula ibresini gözleyiniz. İbre sapar ve tekrar yerine gelir.
4. Mıknatısı hızlıca geri çekiniz. Pusula ibresi tersyönde sapar ve eski yerine gelir.
5. Mıknatısın diğer kutbu ile deneyi tekrarlayınız. İbre öncekilerin tersine sapar.
6. Şimdi mıknatıs soktuğunuz bobin yerine elektrik motoru modelini takınız. Kablosunu, motorun iki
yarım bilezik tarafına (motor olarak kullandığınız uçlara) takınız. Mıknatısı motorun üzerine koyunuz.
7. Motoru elle yarım devir yaptırırken pusulayı izleyiniz, ikinci yarım devirde de izleyiniz, pusula hep
aynı yöne sapar. (DC üretir.) motoru hızla döndürmek pusulanın daha çok saptığını, yani üretilen
akımın arttığını gösterir. Bu yapıya dinamo denir. Dinamo ile motor aynı yapıya sahiptir.
8. Bu defa kablo uçlarını motorun diğer tarafındaki iki tam bilezik uçlarına takınız. Motorun her yarım
devrinde pusula ibresini izleyiniz. İbre her iki yana da sapar. Dalgalı akım veren bu üretece
ALTERNATÖR denir. Şehir akımı üreteçleri buna benzer.
 (Elektromıknatıs)
1. Elektrik zilinden bobin ve çekirdeği çıkarınız. Güç kaynağının bir ucunu kısa bağlantı kablosuyla
basit anahtara bağlayınız.
2. Uzun bağlantı kablolarıyla basit anahtarın diğer ucunu, bobinin bir ucuyla bobinin diğer ucunuysa
güç kaynağının diğer ucuyla birleştirerek devreyi tamamlayınız.
3. Anahtara basmadan (devre açıkken) bobin içindeki çekirdeği toplu iğne grubuna yaklaştırınız.
Çekme olmadığını gösteriniz.
4. Bu anda anahtara basarak devreyi kapatınız. Toplu iğne kümesi, elektromıknatıs tarafından
kuvvetlice çekilir. Anahtarı bırakarak devreyi açınız. Toplu iğne yere dökülecektir. Akım kesilince
elektromıknatısın mıknatıslığı kaybolur. (Örneğin; elektrik zili, telgraf, elektrikli vinç v.b.)
 (Elektrik motoru)
1. Kablolardan birinin bir ucu güç kaynağının + kutbuna, diğer ucunu da motor modelinin tek
bilezikli makaranın bulunduğu taraftaki yuvalardan birine takınız. Diğer fiş yuvasına takacağınız
kablonun öteki ucunu anahtara takınız.
2. Kısa kabloyu, anahtarın boş kalan fiş yuvası ile güç kaynağının – kutbu arasına bağlayınız. Böylece
elektrik devresini tamamlamış oldunuz.
3. Mıknatısı motorun üzerine düzgün bir şekilde koyunuz. Güç kaynağını 6 V düzeyine getiriniz. Bir
eliniz anahtara basarken, diğer elinizle motorun ortasında dönen rotora ilk hareketi veriniz. Ardından
kabloların bağlantı yerlerini ve mıknatısın yönünü değiştirerek akım yönünün ve dönüş yönünün
değiştiğini gözleyiniz.
 (Elektrik zili)
1. Bağlantı kablosunu bobinin bir ucu ile dik duran hayal vidalı metalin üzerindeki fiş yuvasına
takınız. Kablolardan biri ile güç kaynağının bir kutbunu, paleti taşıyan metaldeki yatay fiş yuvasına
birleştiriniz. Üçüncü kablonun bir ucunu, bobinin diğer ucuna; diğer ucunu ise anahtara bağlayınız.
Son kablo ile de anahtarı güç kaynağına bağlayınız. Devreyi tamamlamış oldunuz .
2. Güç kaynağını 6V kademesine ayarlayınız ve anahtara basarak zili çalıştırınız.
Sonuçlar ve Yorumlar
Yukarıda verilen bilgiler doğrultusunda elde ettiğiniz gözlemlerden faydalanarak aşağıda
verilen maddeleri yorumlayınız.
16
1. Dinamo ile alternatör arasında yapı bakımından ne gibi farklar vardır?
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
……………………………
2. Elektromagnetik indüksiyonu etkileyen faktörleri kısaca açıklayınız.
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
……………………………
3. Alternatif akım ile doğru akım arasındaki farkları yazınız.
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
4. Elektromıknatısın çekim kuvveti ile doğal mıknatısın çekim kuvvetini karşılaştırınız.
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
………………………
5. Elektromıknatısın çekirdeği niçin yumuşak demirden yapılır? Çelikten yapılsaydı ne olurdu?
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
6. Elektromotor kuvvetin yönü ve manyetik alanın yönünü tespit ediniz.
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
………………………
7. Zilin çalışmasına dayanak oluşturan elektrik ve manyetik olguları belirtiniz.
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
………………………
17
DENEYİN KURULUŞ ŞEKİLLERİ
Elektromagnetik indüksiyon
Dinamo modeli
Elektromıknatıs
Elektrik motoru
Elektrik zili
18
DENEY NO
:4
DENEYİN ADI
: WHEATSTONE KÖPRÜSÜ YÖNTEMİ İLE DİRENÇ ÖLÇÜMÜ
Amaç
Değeri bilinmeyen dirençlerin Wheatstone köprüsü düzeneği yardımıyla değerinin
hesaplanması.
Araçlar
DC güç kaynağı, multimetre, reosta, standart direnç, tel sürgülü Wheatstone köprüsü ve
dirençler.
Teorik Bilgi
Direnç ölçümünde kullanılan bir çok yöntem vardır. En dolaysız ölçme yöntemi
ampermetre-voltmetre yöntemidir. Bu metotla yapılan ölçmelerin duyarlılığı için, ampermetre
ve voltmetrenin uygun ölçme aralıkları olması ve ayrıca doğru okuma yapan bu aletlerden en
az birinin iç direncinin bilinmesi gerekir.
Hem bir karşılaştırma ve hem de bir sıfırlama yöntemi olduğu için, bu deneyde
kullanılan Wheatstone köprü yönteminin ampermetre-voltmetre yöntemine göre, açık bir
üstünlüğü vardır. Köprü devresine bağlanmış olan galvanometredeki sapmanın sıfır
yapılmasıyla, direnci bilinmeyen bir eleman bilinen standart bir dirençle karşılaştırılır.
D
R
G
X
L
100-L
B
A
C
Rh
E
Şekil – 1 wheatstone köprüsü
19
A ve B noktaları arasında 1 metrelik bir düzgün direnç teli bulunmakta. Değeri
bulunacak olan X direnci ise A ve D noktaları arasına yerleştirilmiştir. Direnç kutusu ise D ve
B noktaları arasında bulunmakta. Ayrıca galvanometre ise D ve C noktaları arasına bağlanmış
durumda ve galvanometrenin bir ucu ise serbest halde A-B düzgün direnç teli üzerinde
hareket edebilecek şekildedir. Güç kaynağı açıldığında devreden galvanometre de dahil olmak
üzere tüm tellerden ve dirençlerden akım geçer. Ancak galvanometreden geçen akımın sıfır
olduğu bir C noktasını bulmak olasıdır. Galvanometreden geçen akım sıfır olduğu anda köprü
dengede demektir.
Böyle bir denge durumunda A-D noktaları arası potansiyel fark A ve C noktaları
arası potansiyel farka, D ve B noktaları arası potansiyel fark ise B ve C noktaları arası
potansiyel farka eşit olur.
X ve R dirençlerinden geçen akım I1 olarak alınır ve düzgün direnç telinden geçen
akım ise I2 olarak alınırsa şu denklem kurulabilir :
I1.X = I2.RAC
(4.1)
I1.R = I2.RCB
(4.2)
İki denklem düzenlenirse şu sonuç ortaya çıkar:
X 
R AC
.R
RCB
(4.3)
Köprü teli düzgün kabul edilirse denklemdeki tel üzeri direnç oranları uzunluk oranları
olarak da yazılabilir :
R AC
L

RCB 100  L

X R
L
100  L
(4.4)
şeklinde yazılabilir. X 'in ölçülmesinde yapılacak hatanın en az olması için köprünün dengesi,
olabildiğince köprü telinin ortalarında bir noktada sağlanmalıdır. Başka bir değişle ölçmelerde
duyarlı ğı artırmak için R olabildiğince X 'e yakın bir değerde seçilmelidir. Bu yöntem
kullanılarak çok geniş bir aralıkta direnç ölçmesi yapılabilir. Yani uygun bir R sağlandığı
taktirde 1Ω 'dan 1000 Ω basamağına kadar dirençler ölçülebilir. Çok düşük ve çok yüksek
değerde dirençlerin ölçülmesi için köprüde değişiklik yapılması gerekir.
20
Şekil-2 Wheatstone köprüsü için kurulacak deneyin gösterimi
Deneyin Yapılışı
Şekil' deki devreyi kurunuz. Multimetrenin bir ucunu sürgü tel üzerinde değişik
konumlara değdiriniz. Multimetrenin ibresi ya sağa doğru ya da sol doğru sapma
gösterecektir. Denge durumuna ulaşıncaya kadar sürgünün konumunu değiştirmeye devam
ediniz. Multimetrenin akım değerini sıfır gösterdiği yer denge konumu olarak kabul edilir.
Denge konumuna ulaşınca L uzunluğunu not ediniz.
R1= 1  , R2= 10  ve R3= 100 
direnç değerlerini kullanarak, (4.4) bağıntısını
kullanarak bilinmeyen X direncini hesaplayınız. Bu üç direnci seri ve paralel bağlayarak
bilinmeyen X direncini hesaplayınız. Bütün sonuçlarınızı Tablo 4.1 'e kaydediniz.
Sonuçlarınız için hata hesabını yapınız.
Tablo 4.1
X1
X2
X3
R
(Ω)
(Ω)
(Ω)
(Ω)
Xs
Xs
Xp
Xp
(hesapla)
(deneysel)
(hesapla)
(deneysel)
(Ω)
(Ω)
(Ω)
(Ω)
21
Sorular ve Cevaplar
1. (4.3) eşitliğinde hiç bir değişiklik yapmadan Şekil-1 'deki multimetre ile
pilin yerlerini değiştirmenin mümkün olduğunu gösteriniz.
2. Eğer Şekil-1 'de X ve R' nin yerlerinin değiştirilmesiyle denge noktasının
kayması d ise;
X  100  d 
R 100  d 
olduğunu gösteriniz.
Sonuçlar ve Yorumlar
22
DENEY NO
DENEYİN ADI
:5
: OHM YASASI
Amaç
1- Farklı kesitlere sahip dört konstantan telin üzerindeki akım ve voltajın ölçülmesi
2- Farlı uzunluktaki iki konstantan telin üzerindeki akım ve voltajın ölçülmesi
3- Pirinç ve konstantan telleri üzerindeki akım ve voltajın ölçülmesi
4- Ampermetre ve voltmetre kullanımını öğrenerek, Ohm yasasına uyan devre
elemanlarının akım-gerilim karakteristiklerini elde edilmesi ve iletkenin direncini
bulunması.
Araçlar
0-12 V DC güç kaynağı, ampermetre, voltmetre, multimetre, dirençler ve bağlantı
kabloları.
Teorik Bilgi
Bir iletkenin iki ucu arasındaki potansiyel farkının (V), iletkenden geçen akım
şiddetine (i) oranı sabittir. Bu sabite, iletkenin direnci denir ve R ile gösterilir. Buradan
iletkenin direnci
RV
(1)
I
olur. Bu ifadeye, George Simon Ohm (1789-1854) tarafından bulunduğu için Ohm
kanunu adı verilmiştir. Burada potansiyel farkı volt, akım şiddeti amper alındığında
direnç birimi (volt /amper) veya ohm (Ω) olur. 1 ohm, uçları arasına 1 voltluk
potansiyel farkı uygulandığı zaman 1 amperlik akım geçiren iletkenin direncidir.
Bir iletkenin direnci, İletkenin boyuna, kesitine ve yapıldığı maddenin cinsine
bağlıdır. O halde bir iletkenin direnci,
RL
A
(2)
bağıntısıyla ifade edilir. Bağıntıdaki L iletkenin boyu, A kesiti, p ise iletkenin yapıldığı
maddenin cinsine bağlı bir katsayıdır. Buna iletkenin özdirenci adı verilir.
Bir direncin uçları arasında sabit potansiyel farkı elde etmek için, elektromotor
kaynağı denilen bir alet kullanılır. Bu alet basit bir batarya olabileceği gibi bir güç
kaynağı da olabilir. Bilindiği gibi batarya kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çevirir.
Piller bunlara örnek verilebilir. Güç kaynağı ise elektronik bir alettir ve 220 Volt'luk
alternatif (AC) şehir gerilimini alçak ve doğru (DC) gerilime çevirir.
Deneyin Yapılışı
Şekil-1 Ohm yasası için kurulacak deneyin gösterimi
23
Deneyin yapılışı şekil-1’de gösterilmektedir. Şimdi aşağıda sizlere verilen bilgiler
doğrultusunda deneyleri yapınız.
1-  =1mm olan konstantan teline ampermetreyi seri, voltmetreyi ise paralel bağlayarak
devreyi tamamlayınız.
a- 0V – 0,4V arasında gerilimi 0,1’er V artırarak, gerilimlere karşılık gelen
okuduğunuz akım ( I ) değerlerini tablo-1’e yazınız.
b- Aynı uygulamayı 0V–0,8V arasında gerilimi 0,2’er V artırarak  =0,7mm olan
konstantan teli için, 0V– 1,6V arasında gerilimi 0,4’er V artırarak  =0,5mm olan
konstantan teli için ve son olarak 0V-3,2V arasında gerilimi 0,8’er V artırarak
 =0,35mm olan konstantan teli için tekrarlayıp, gerilimlere karşılık gelen okuduğunuz
akım ( I ) değerlerini tablo-1’e yazınız.
2-  =0,7 mm olan konstantan teli üzerinden devreyi tamamlayarak, L=1m
uzunluğundaki tel için 0V – 1V arasında gerilimi 0,2’er V artırarak, gerilimlere karşılık
gelen okuduğunuz akım ( I ) değerlerini tablo-2’ye yazınız. Sonrasında aynı uygulamayı
L=2m uzunluğundaki konstantan teli için 0V – 2V arasında gerilimi 0,4’er V artırarak,
karşılık gelen akım ( I ) değerlerini tablo-2’ye yazınız.
3-  =0,5 mm olan tellerden önce konstantan teli için, 0V – 0,5V arasında gerilimi
0,1’er V artırarak, gerilimlere karşılık gelen okuduğunuz akım ( I ) değerlerini tablo-3’e
yazınız, sonra 0V – 2V arasında gerilimi 0,4’er V artırarak, gerilimlere karşılık gelen
okuduğunuz akım ( I ) değerlerini tablo-3’e yazınız.
4- Farklı kesitler, farklı uzunluklar ve farklı malzemeler için bulduğunuz akım-gerilim
değerlerinden yararlanarak akım-gerilim (I-V) grafiklerini çiziniz ve yorumlayınız.
5- L=1m uzunluklardaki konstantan tellerinin farklı kesitleri için çizdiğiniz I-V
grafiğinden yararlanarak farklı kesitlere ait direnç değerlerini tespit ediniz ve tablo-4’e
yazınız.
6- Farklı uzunluklar için çizdiğiniz I-V grafiğinden yaralanarak farklı uzunluklara ait
direnç değerlerini tespit ediniz ve tablo-5’e yazınız.
7- Farklı malzemeler (konstantan-pirinç) için çizdiğiniz I-V grafiğinden yaralanarak
farklı malzemelere ait direnç değerlerini tespit ediniz ve tablo-5’ya yazınız.
8- Tablo-4’ten yararlanarak R(Ω) - A(mm2) grafiğini çiziniz ve bir iletkenin direncinin,
iletkenin kesitinden nasıl etkilendiğini yorumlayınız. (Grafik çizmeden) Bir iletkenin
direncinin, iletkenin uzunluğunun değişiminden nasıl etkilendiğini yorumlayınız.
9- Grafik- 4 ve tablo-6’dan yararlanarak konstantan ve pirinç malzemeden yapılan
iletkenin özdirencini (2) denkleminden elde ediniz.
24
Sonuçlar ve Yorumlar
TABLO-1 : (L=1m) Eşit uzunluklara sahip farklı
Kesitlerdeki konstantan teller için akım-gerilim
değerleri
 =1,0 mm
 =0,7 mm
2
2
 =0,5 mm  =0,35 mm
A=0,8 mm
A=0,4 mm
A=0,2 mm2 A=0,1 mm2
V/V
V/V
V/V
I/A
I/A
I/A
V/V
I/A
Grafiğin yorumu:
Grafik 1
TABLO-2: (  =0,7 mm) Eşit kesitlere sahip
farklı uzunluklardaki konstantan teller için
akım-gerilim değerleri
L=1 m
L=2 m
V/V
I/A
V/V
I/A
Grafiğin yorumu:
Grafik 2
25
TABLO-3 :(  =0,5 mm ve L= 1 m) Eşit
uzunluklara ve kesitlere sahip konstantan ve pirinç
teller için akım-gerilim değerleri
Konstantan
Pirinç
V/V
I/A
V/V
I/A
Grafiğin yorumu:
Grafik 3
TABLO-4 : Farklı kesitlere ait direnç
değerleri (Konstantan teli)
A / mm2
R/Ω
0,1
0,2
0,4
0,8
Grafiğin yorumu:
Grafik 4
TABLO-5 : Farklı uzunluklara ait direnç değerleri
(Konstantan teli)
26
L/m
R/Ω
1m
2m
TABLO-6 : Farklı malzemelere ait direnç değerleri
(Konstantan – pirinç teli)
Malzeme
R/Ω
Pirinç
Konstantan
Hata Hesabı
Sorular ve Cevapları
1. Katılarda elektrik akımı nasıl iletilmektedir?
2. Metallerin, özdirencini sıcaklık nasıl etkilemektedir.
27
DENEY NO
:6
DENEYİN ADI
:GRAFİK METODU İLE DİRENÇ VE ELEKTROMOTOR
ÖLÇÜLERİ
KUVVETİ
Amaç
Grafik metoduyla değeri bilinmeyen direncin, değerinin bulunması ve pilin elektromotor
kuvvetinin hesaplanması.
Araçlar
Direnç kutusu, voltmetre, ampermetre, bağlantı kabloları ve pil.
Torik Bilgi
Bir iletkenden geçen akım şiddeti, iletkenin iki ucu arasındaki potansiyel farkı ile orantılıdır.
Başka bir ifadeyle, iletkenin uçları arasındaki potansiyel farkının geçen akım şiddetine oranı, söz
konusu iletken için sabittir (Ohm kanunu).Bu sabit orana, iletkenin direnci denir. Direnci R olan
iletkenin uçları arasına V voltluk potansiyel farkı uygulandığında geçen akım şiddeti I ise, bu üç
büyüklük arasında Ohm kanununa göre,
V=IR
(3.1)
bağıntısı vardır. (3.1) denkleminde V volt, I amper cinsinden ölçülürse direncin birimi  olur. Eldeki
mevcut dirençlerden daha büyük bir direnç yapmak için bu dirençler uç uca bağlanır.(Şekil 3.1). Bu
şekildeki bağlamaya seri bağlama denir.
R1
R2
R3
A
B
Şekil 3.1
Seri bağlı R1 ,R2, ,R3 dirençlerinin eşdeğer direncini bulmak için A ve B noktaları arasına bir
potansiyel farkı uygulanırsa, her bir dirençten I şiddetinde akım geçer. Bu durumda A, B arasındaki
potansiyel farkı, dirençler üzerindeki potansiyel farklarının toplamına eşit olur. A ile B arasındaki
direnci R ile gösterirsek,
VAB =IR
IR =IR1 + IR2 + IR3
R = R 1 + R2 + R3
yazabiliriz. Buradan ;
(3.2)
elde edilir. Genel olarak n tane direnç seri olarak bağlanırsa eşdeğer direnç;
R = R1 + R2 + R3 + …..+ Rn
(3.3)
olur. Daha küçük bir direnç elde etmek için dirençler Şekil 3.2’ de görüldüğü gibi paralel olarak
bağlanır.
I1
R1
I2
R2
I3
R3
A
B
Şekil 3.2
28
A ve B noktaları arasındaki eşdeğer direnci bulmak için A ve B noktaları arasına bir
potansiyel fark uygulanır. Bu durumda akım dirençler üzerinde Şekil 3.2’ de görüldüğü gibi
kollara ayrılır. A, B noktaları arasındaki potansiyel farkı (VAB), her bir direncin uçları
arasındaki potansiyel farkına eşit olacağından R eşdeğer direnç olmak üzere
VAB = IR = I1R1 = I2R2 = I3R3
(3.4)
yazabiliriz. Kirchhoff’ un 1.kanununa göre
I = I1 + I 2 + I 3
(3.5)
yazabiliriz. (3.4) ve (3.5) bağıntılarından
V AB V AB V AB V AB



R
R1
R2
R3
bağıntısı ve bu bağıntıdan da,
1
1
1
1



R R1 R2 R3
(3.6)
elde edilir. Genel olarak n tane direnç paralel bağlanırsa eşdeğer direnç
1
1
1
1
1



+ ….+
R R1 R2 R3
Rn
(3.7)
bağıntısından hesaplanır.
Şekil 3.3’de görüldüğü gibi elektromotor kuvveti (emk) denen bir elektrik enerji
kaynağı kullanılmak suretiyle kapalı bir devrede sabit bir akımın kurulabileceğini gördük.
Emk kaynağı devrede dolaşan yüklerin potansiyel enerjisini artırabilecek olan (batarya,
jeneratör, pil vs.) bir devre elemanıdır. İki nokta arasında bir elektriksel potansiyel fark
oluştuğunda, kaynak, yükleri düşük potansiyelden yüksek bir potansiyele hareket eder. Bir

kaynağın emk’ sı,
, birim yük başına yapılan iş olarak tanımlanır. Böyle bir düzeneğin
dW
emk’sı  
şeklinde tanımlanır. Emk’ nın birimi Joule/ Coulomb’ dur; buna özel olarak
dq
volt adı verilir.
Bir bataryanın pozitif ucu negatif ucundan daha yüksek potansiyele sahiptir. Şayet
bataryanın kendi iç direnci ihmal edilseydi, bataryanın uçları arasındaki potansiyel farkı( çıkış
voltajı), bunun emk’ sına eşit olur. Ancak gerçek bir batarya her zaman r ile göstereceğimiz
bir iç dirence sahip olduğundan,güç kaynağınız çıkış voltajı emk’ sına eşit değildir.
Buna göre güç kaynağının emk’ sı;
  IRi  IR
(3.8)
olarak hesaplanır.
Buradan görülüyor ki basit bir devreden geçen akım hem güç kaynağına bağlı dirence
hem de güç kaynağının iç direncine bağlıdır.
29
Deneyin Yapılışı
Kısım I: Direnç Ölçüleri
 Şekil 3.3’ deki deneyi kurunuz. A, B noktaları arasına farklı değerlerde dirençler
bağlayarak her bir direnç üzerinden geçen akım şiddetini ampermetreden okuyarak
sonuçlarınızı Tablo 3.1’ e kaydediniz.
R
A
B
mA
-
+ I
Şekil 3.3
 Bu sonuçları kullanarak I = f(R) grafiğini çiziniz.
 Şimdi A, B noktaları arasına bilinmeyen X1 ve X2 dirençlerini ayrı ayrı bağlayınız. Bu
dirençlerden geçen I1, I2 akımlarını ampermetreden okuyunuz. Bundan sonra X1 ve X2
dirençlerini A ve B noktaları arasına önce seri sonra paralel bağlayarak devreden
geçen Is (seri bağlı dirençten geçen akım) ve Ip (paralel bağlı dirençten geçen akım)
akımlarını ampermetreden okuyunuz. Ölçülerinizi Tablo 3.2’ ye yazınız.
 I1 I2, I3, Is ve Ip akımlarına karşı gelen dirençler I = f(R) grafiğinden bulunuz ve Tablo
3.2’ deki “grafikten okunan R değerleri” sütununa yazınız.
 X1 ve X2’ nin grafikten okunan değerlerini kullanarak (3.3) ve (3.7) bağıntıları
yardımıyla Xs ve Xp’ yi bulunuz. Hesapladığınız değerleri, Tablo 3.2’ ye kaydediniz
ve grafikten bulduğunuz değerlerle karşılaştırınız. Sonuçları yorumlayınız.
V(volt)
E
Vi = IRi
V
I (mA)
Şekil 3.4
Kısım II: Pilin Elektromotor Kuvvetinin ve İç Direncinin Bulunması
Tablo 3.1’ deki değerler yardımıyla V = f( I ) grafiğini çiziniz. Bu grafiğe, kullanılan
pilin akım-gerilim karakteristiği denir. Bu grafik Şekil 3.4’ deki gibi bir doğrudan ibarettir.
Denklem (3.8)’ e göre ;
 = IRi + IR
30
dir. Burada  pilin elektromotor kuvveti, I devreden geçen akım, Ri pilin iç direnci, R dış
devrenin direncidir. (A ve B noktaları arasındaki direnç). I = 0 için grafiğin ordinat eksenini
kestiği nokta  dur. Seçilen herhangi bir I değerine karşılık gelen V = IR potansiyel farkını
grafikten okuyunuz. Daha sonra pilin iç direncini (3.8)’ den hesaplayınız.
Sonuçlar ve Yorumlar
R ( Ohm )
100
200
300
400
500
600
I ( Amper )
V = IR ( Volt )
700
800
900
1000
Tablo 3.1
Dirençler
I (amper)
Grafikten okunan
R (ohm)
Hesapla bulunan
R (ohm)
X1
X2
Xs ( seri)
Xp( paralel)
E=
Rİ =
Tablo 3.2
Sorular ve Cevaplar
 Potansiyelle emk arasında fark var mıdır? Açıklayınız.
 Ampermetre ve voltmetre ne işe yarar, bunlar devreye nasıl bağlanırlar?
31
DENEY NO: 7
Deneyin Adı : KİRCHOFF YASASI
Deneyin Amacı:
Çeşitli devrelerde ölçülen akım ve gerilimleri Kirchhoff yasalarını kullanarak hesaplanan değerlerle
karşılaştırmak
Araçlar:
-DC güç kaynağı
-ampermetre
-voltmetre
-bağlantı kabloları
-dirençler
Torik Bilgi
Aşağıdaki iki maddede Kirchoff yasaları açıklanmakta ve bulunmaktadır.
1- Bir devrenin herhangi bir noktasına gelen toplam akım o noktadan çıkan toplam akıma eşittir.
2- Bir devrenin herhangi iki noktası arasındaki potansiyel fark, bu noktaları birleştiren herhangi bir yol
için aynıdır.
Örnek Devre İncelenmesi
Şekil – 1’deki devre Kirchoff yasalarından yararlanarak incelenecek olursa;
 Rasgele bir başlangıç noktasından başlayıp tekrar başlanılan noktaya gelinirse, potansiyel değişimi
sıfır olur. Devrede potansiyeli Va olan a noktasından saat yönünün tersi şekilde hareket edilir. Başlanılan nokta
üretecin düşük potansiyelde olan kısmı olur ve üreteç ideal alınabilir. Üretecin iki ucu arası potansiyel fark ε’ye
eşit olur. Üreteci a noktasından başlayarak geçtiğimizde potansiyel değişim +ε olur.
 Hareke devam ettirilir ve direncin yüksek potansiyelli kısmına – yani üst kısma gelinir. Buraya kadar
gelindiğinde potansiyeldeki değişim tekrar sıfırdır çünkü telin direnci sıfır alınır. Direnç geçilince değişim –iR
kadar olur. Tekrar a noktasına geri gelinir. Sonuç olarak başlangıç noktası a’dan tekrar a’ya gelince potansiyel
değişim toplam sıfır olur.
i
yüksek
potansiyel
+
ε
B
-
R
i
a
düşük
potansiyel
i
Şekil – 1 Giriş – örnek Kirchhoff yasaları ile devre incelemesi
32
Va + ε - iR = Va
Va’lar sadeleşirse,
ε - iR = 0
Çember kuralına göre kapalı bir devrede bir noktadan başlayıp hareket edilirse toplam potansiyel
değişim o noktaya gelindiğinde sıfır olur.
Direnç kuralına göre akım yönünde hareket ederek direnç üzerinden geçilirse potansiyel değişim –iR
olur, zıt yönde hareket edilirse +iR olur.
emk kuralına göre güç kaynağından (ideal) aynı yönde hareket edilirse potansiyel değişimi +ε, ters
yönde hareket edilirse – ε olur.
Kirchhoff’un iki yasası Şekil – 2’deki devreye uygulanırsa ; birinci yasaya göre;
V1 = I . R1
V2 = I . R2
V3 = I . R3
a ve b noktaları arası potansiyel fark :
V = V1 + V2 + V3 = I . (R1 + R2 + R3)
Bir güç kaynağının iç direnci çok küçük olursa kaynağın elektromotor kuvveti üretecin uçları arası
potansiyel farka eşit olur. Bu yüzden a ve b noktaları arası potansiyel fark ε olur. V = ε ise;
I

R1  R2  R3
i
a
+
R1
ε
-
i
R2
R3
b
Şekil – 2 Giriş – seri bağlı 3 direnç
“n” tane seri bağlı direnç değeri
33
R = R1 + R2 + … + Rn
olan tek bir direnç gibi davranır.
Şekil 3’teki devrede akım paralel olan üç kola ayrılır.
I = I1 + I2 + I3
i
+
ε
R1
I1
R2
I2
R3
I3
Şekil – 3 Giriş – paralel bağlı 3 direnç
Kirchhoff’un birinci yasasından yukarıdaki denklem bulunur ikinci yasasından ise yukarıda da
belirtilen nedenlerden dolayı şu denklemler elde edilir :
I1 = ε / R1
I2 = ε / R2
I3 = ε / R3
Yazılan bütün bu denklemler, son dördü, toplanırsa tek bir denklem elde edilir :
 1
1
1 

I  I1  I 2  I 3    

R
R
R
2
3 
 1
“n” tane paralel bağlı direncin eşdeğer direnci R ise şu formülle bulunur :
1
1
1
1


 ... 
R R1 R2
Rn
34
i
+
ε
R2
R1
I1
I2
R3
Şekil – 4 Giriş – seri bağlı iki direnç ile paralel bağlı bir direnç
Tekrar, Kirchhoff yasası Şekil 4’teki devrede uygulanırsa,
I1 = ε / R1
I2 = ε / (R2 + R3)
 1
1


Toplam I akımı ise, I  I 1  I 2   

 R1 R 2  R3 
Şekil 5’teki devre ise devreler hesaplanarak incelenir.
(R’)-1 = (R2)-1 + (R3)-1
i
+
R1
ε
I2
R2
I3
R3
Şekil – 5 Giriş – paralel bağlı iki direnç ile seri bağlı direnç
35
R’ direnci R1 ile seri olduğundan toplam direnç
R = R’ + R1 olur.
Akım ise şöyle bulunur :
I

R R
R1  2 3
R2  R3
R2 ve R3’ten geçen akımlar ise şöyledir :
  R1
R2
  R1
I3 
R3
I2 
Deneyin yapılışı
R1, R2 ve R3 olmak üzere 3 adet direnç verildi. Güç kaynağı, ampermetre ve voltmetre ile Şekil 1’deki
gibi bir düzenek kuruldu ve her direnç için akımın direncin uçları arasındaki gerilimin farklı birkaç değeri için
ölçünüz. Ardından, her dirence ait V-I grafikleri çiziniz ve dirençlerin değerleri bulunuz.
R1 Gerilim
(V)
Akım
(mA)
R1 : Ω
R2 Gerilim
(V)
Akım
(mA)
R2 : Ω
R3 Gerilim
(V)
Akım
(mA)
R3 : Ω
Reşdeğer | devre2 : Ω
Reşdeğer |devre3 : Ω
Reşdeğer | devre4 : Ω
Tablo – 1 Direnç Değerleri bulunması aşaması için deney verileri
-
Şekil 2’deki gibi seri bağlı dirençleri güç kaynağın bağlayınız ve devredeki I akımı, dirençlerin uçları
arası V gerilimlerini ve güç kaynağının emk’sını ölçünüz.
-
Şekil 3’teki gibi paralel bağlı üç direnç bağlayınız. Ana kol akımı ve her direnç üzerinden geçen
akımlar olmak üzere toplam 4 adet akım değeri bulunuz ve güç kaynağının emk’sını ölçünüz.
-
Şekil 4’teki gibi üç direnç güç kaynağına bağlayınız ve şekilde gösterilen tüm akımlar ve R2 ve R3
dirençleri uçları arası gerilimleri ve emk değerini ölçünüz.
36
-
Şekil 5’teki gibi üç direnç tekrar güç kaynağına bağlayınız ve şekilde gösterilen tüm akımlar ve R1 ve
R2 dirençleri uçları arası gerilimlerini ve emk değerini ölçünüz.
Alınan tüm verileri Tablo - 2’de gösterilen yerlere kaydediniz.
Verilerin Analizi
devre
no
1
2
3
ε
(V)
I
(mA)
ε
(V)
I
(mA)
ölçülen
V1
V2
(V)
(V)
I1
(mA)
V3
(V)
I2
(mA)
ε
(V)
I
I1
(mA) (mA)
I2
(mA)
V2
(V)
ε
(V)
I
I2
(mA) (mA)
I3
(mA)
V1
(V)
I3
(mA)
V3
(V)
V2
(V)
ε
(V)
hesaplanan
I
V1
V2
(mA) (V)
(V)
V3
(V)
ε
(V)
I
(mA)
I3
(mA)
ε
(V)
I1
(mA)
I
I1
(mA) (mA)
ε
I
I2
(V) (mA) (mA)
I2
(mA)
I2
(mA)
I3
(mA)
V 2 V3
(V) (V)
V1
(V)
V2
(V)
4
Tablo – 2 Deney Veri Tablosu
Yorumlar------------------------------------------------------------------------------------
devre
(no)
Iana
(%)
I1
(%)
I2
(%)
I3
(%)
V1
(%)
V2
(%)
V3
(%)
1
2
3
4
Tablo – 3 Hata Hesaplamaları
Sorular---------------------------------------------------------------------------------------
37
DENEY NO: 8
DENEYİN ADI: TRANSFORMATÖRLERİN AKIM VE GERİLİME ETKİSİ
Amaç
5- Çeşitli sarım sayılarına sahip primer ve sekonder sargıları kullanıp, primer (giriş) voltajından
yararlanıp sekonder (çıkış) voltajının ölçülmesi
6- Çeşitli sarım sayılarına sahip primer ve sekonder sargıları kullanıp, primer (giriş) akımından
yararlanıp sekonder (çıkış) akımının ölçülmesi (Not: ampermetre devreye paralel bağlandığı için
çıkış akımı net olarak alınır.)
7- Outotransformatör ile normal transformatör arsındaki farkın gösterilmesi
Araçlar
1. Öğrenci Deneyleri için transformatör
2. Değişken düşük voltajlı transformatör
3. Multimetre
4. 100 cm iletken kablo
Teorik Bilgi
Bir devredeki karşılıklı indüklem esasına dayanarak geliştirilmiş bir araç olan transformatörler,
bir demir çekirdek ya da çerçeve üzerine sarılmış ve indüksiyon oluşturan iki sargıdan meydana
gelir. Bu yapı voltaj miktarını değiştirmekte kullanılmaktadır. Basit bir transformatörün “Primer”
sargının bağlantı yerine “giriş”, “sekonder” sargının bağlantı yerine ise “çıkış” adı verilir. Primer
sargıdaki AC akım, demir çekirdek etrafında bir AC manyetik akı oluşturur. Çekirdekteki
alternatif akı sırası ile sekonder sargıda bir alternatif akım oluşturur.
Yüksüz ideal bir transformatörün voltajındaki değişme, transformatörlerin fiziksel biçimine
bakılmaksızın sarım sayıları oranlarına eşittir.
U2 N2

U 1 N1
(I2=0 olduğunda)
U1 = Primer sargının voltajı
U2 = Sekonder sargının voltajı
N1 = Primer sargının sarım sayısı
N2 = Sekonder sargının sarım sayısı
Bir ideal transformatörün kısa devre operasyonunda
değişen akım, sarım sayısı ile ters orantılıdır.
I 2 N1

I1 N 2
(U2=0 olduğunda)
I1 = Primer sargıdaki akım
I2 = Sekonder sargıdaki akım
GÜVENLİK NOTLARI:
1. AC gerilimini artırırken ani yüksek voltaja maruz
bırakmayınız. (Aşamalı artırımlarda bulununuz.
Aksi durumda cihazların ölçme verimi 100-kat
azalır.)
2. Transformatörün aşırı ısınmasından kaçınınız.
Uyarılar cihazın yüzeyinde belirtilmiştir.
3. Her sarımda maksimum 15 AC voltaja izin
verilebilir.
4. Maksimum 40 W’lık güç tüketimine izin verilebilir.
Şekil-1 Yüksüz bir transformatörün
voltaj değişim
gösterilmesi için
yapılan deneyin kuruluşu
38
DENEYİN KURULUŞU
a) Voltaj Değişimi (Sekonder-yüksüz kenar)
Şekil 1’e göre değişken düşük voltajda bir gerilim sağlayarak
ve voltmetreleri bağlayarak transformatörü kurunuz. Primerin
ve sekonderin sarım sayılarını değiştirerek Şekil 2; A, B ve C
seçeneklerindeki gibi farklı kombinasyonlarda devreleri
kurunuz.
b) Akım Değişimi (Sekonder-kısa devre durumu)
Şekil 3 te gösterildiği gibi primer ve sekonderin farklı
kombinasyonları için devreleri kurunuz.
c) İzole Edilmiş Transformatör ve Ototransformatör
-İzole edilmiş transformatörü şekil 4-A daki gibi kurunuz.
(Not; a1 ve d1 veya a2 ve d2 arasında görüldüğü gibi primer ve
sekonder sargılar arasında bir iletim bağlantısı yoktur.)
-Oto transformatörü şekil 4-B deki gibi kurunuz. ( Not:
Sekonder sargı aynı zamanda primer sargının bir parçası
tarafından oluşturulmuştur.)
Şekil-2 : Voltaj değişimi: A) N1:N2 = 300 : 300
B) N1:N2 = 300 : 150
C) N1:N2 = 150 : 300
Şekil-3 : Akım değişimi: A) N1:N2 = 300 : 300
B) N1:N2 = 300 : 150
C) N1:N2 = 150 : 300
39
DENEYİN YAPILIŞI
a) Voltaj Değişimi
1. Şekil 1 de gösterildiği gibi transformatör için alçak gerilimler kullanmak üzere güç kaynağını ve
voltmetreleri bağlayarak devreyi tamamlayınız. Önce şekil 2-B kurulumu ile başlayınız.
2. U2 sekonder voltajını ölçmek için, U1 primer voltajını 0V ile 10 V arasında 1’er V arttırınız.
3. Şekil 2-A ve C için de aynı işlemleri tekrarlayınız.
b) Akım Değişimi
1. Şekil 3 te gösterildiği gibi primer ve sekonderin farklı kombinasyonları için öncelikle Şek.3.B başlamak
üzere aşağıda verilen adımları sağlayınız.
2. I2 sekonder akımını ölçmek için, I1 primer akımını 0 A – 1 A arasında 0.1 er amper arttırınız. (Not:
Sekonderdeki akımın max. değeri ancak Imax =1.5 A olabilir.)
3. Şekil 3-A ve C için de aynı işlemleri tekrarlayınız
c) İzole edilmiş transformatör ve ototransformatör
1. Şekil 4-A da gösterildiği gibi (N1:N2 = 150 : 150) izole
edilmiş transformatör devresini kurunuz. (Not: Devre
analiz edilirse primer ve sekonder sargılar arasında bir
bağlantı yoktur. Böylece şekil 2 ve 3 teki çizilen bütün
transformatörler izole edilmiş transformatörlerdir.)
2. U1 voltajını 0.1V ile 10 V arasında 1’er V artırarak,
karşılık gelen U2 voltajlarını hesaplayınız.
3. Şekil 4-B de gösterildiği gibi (N1:N2 = 300 : 150)
ototransformatör devresini kurunuz.
4. U1 voltajını 0.1V ile 10 V arasında 1’er V artırarak,
karşılık gelen U2 voltajlarını hesaplayınız.
Şekil 4: A: İzole edilmiş transformatör
N1:N2 = 150 : 150
B: Ototransformatör
N1:N2 = 300 : 150
SORULAR VE CEVAPLAR
40
VERİLERİN HESAPLANMASI
A) VOLTAJ DEĞİŞİMİ TABLOSU: Farklı N1:N2 sarım sayıları için değişen U1 voltajına bağlı
olarak değişen U2 voltajlarını tablo 1’e yazınız.
B) AKIM DEĞİŞİMİ TABLOSU: Farklı N1:N2 sarım sayıları için değişen I1 akımına bağlı olarak
değişen I2 akımlarını tablo 2’ye yazınız.
Tablo 1
U2 – U1 grafiği
Tablo 2
I2 – I1 grafiği
41
KAYNAKLAR
1. R. W. WOOD, Çev: E.BİNGÖL,(2000). “Çocuklar İçin Mekanik Değerleri”, İstanbul; Pan
Yayıncılık.
2. S. ERBAŞ, R. ERGÜL, N. BLUNUZ. (2002). “İlköğretim Fen Bilgisi Laboratuar
Etkinlikleri”, Bursa; Ekin Kitabevi.
3. Temel Fizik Uygulama Kılavuzu, K.T.Ü. Fatih Eğitim Fakültesi Öğretim Elemanları.
Trabzon
4. Temel Fizik I Laboratuar Kılavuzu, O.M.Ü Eğitim Fakültesi Öğretim Elemanları . Samsun
5. Temel Fizik II Laboratuar Kılavuzu, O.M.Ü Eğitim Fakültesi Öğretim Elemanları . Samsun
6. Mekanik Laboratuar Kılavuzu, O.M.Ü Eğitim Fakültesi Öğretim Elemanları . Samsun
7. Elektrik Laboratuar Kılavuzu, O.M.Ü Eğitim Fakültesi Öğretim Elemanları . Samsun
8. Dalgalar Laboratuar Kılavuzu, O.M.Ü Eğitim Fakültesi Öğretim Elemanları . Samsun
9. PHYWE, EM - System – Main Furniture Catalogue M 0582 E.
10. Z. ARSLAN, H. ALVANLIOĞLU, S.G. ERGİN, (1986). “İlkokullar İçin Deney
Kılavuzu”, Ankara
11. LEYBOLD DIDACTIC GMBH, 1996.
12. R. A. Serway, R. J. Beicher, (2002). Fen ve Mühendislik İçin Fizik, Palme Yayıncılık
(Türkçe Çeviri Editörü: Prof. Dr. Kemal ÇOLAKOĞLU). Ankara.
13. P. M. Fishbane, S. Gasiorowich, S. T. Thornton, (2003). Temel Fizik, Arkadaş Yayınları.
( Türkçe Çeviri Editörü: Prof. Dr. Cengiz YALÇIN.) Ankara
42