devre teorisi ve ölçme lab. ıı deney 5 maksimum güç transferi

DEVRE TEORİSİ VE ÖLÇME LAB. II
DENEY 5
MAKSİMUM GÜÇ TRANSFERİ TEOREMİNİN İNCELENMESİ
1. AMAÇ
Maksimum güç transferi teoreminin gerçekliğinin deneysel olarak ispat edilmesi.
2. TEORİK BİLGİLER
İç dirence sahip herhangi bir kaynaktan bir yüke maksimum güç transferi yapılabilmesi için
yük empedansı, kaynak iç empedansının kompleks eşleniği olmalıdır. Buna maksimum güç
transferi teoremi denir.
Devre ara bağlaşımı yani devrede yer alan ara bağlantılar arasında sinyal gücünün istenilen
şekilde kontrol edilebilmesi elektronikte yer alan önemli hususlardan birisidir.
Bir kaynak, Thevenin eşdeğeri birlikte ifade edilebileceğinden ara bağlaşımda oluşacak
gerilim;
olarak elde edilir. Sabit bir kaynak ve değişken bir yük göz önüne alınırsa, yük direnci,
Thevenin eşdeğer direncine göre ne kadar büyük olursa ara bağlaşımda oluşacak gerilim
o derece yüksek olacaktır. İdealde yük direncinin sonsuz değerde olması yani bir açık
devrenin yer alması istenir. Bu durumda,
Vmax=Vth=Voc
olacaktır. (oc: open circuit.)
Ara bağlaşımda oluşan akım değeri ise;
şeklindedir. Yeniden sabit bir kaynak ve değişken bir yük direnci göz önüne alınırsa, yük
direnci Thevenin eşdeğer direncine göre ne derece küçük değerlikli olursa burada akacak
akım o derece büyük olacaktır. Dolayısıyla maksimum akım akması için ara bağlaşımda bir
kısa devre olması istenir. Bu durumda,
olacaktır. (sc: short circuit.)
Arabağlaşımda oluşacak güç v.i olarak ifade edileceğinden elde edilecek güç;
şeklinde ifade edilebilir. Verilen kaynak için RTh ve VTh değerleri sabit olacağından elde
edilebilecek güç sadece yük direncinin değişimine bağlı olarak değişecektir. Gerek
maksimum gerilim ( RL = ∞ olmalı ) gerekse de maksimum akım ( RL = 0 olmalı )
üretilebilmesi için gerekli şartlar altında elde edilebilecek güç sıfır olmaktadır. Dolayısıyla yük
direncinin bu iki değeri altında gücü maksimum değerine getirebileceği söylenebilir. Bu yük
direnci değerinin bulunabilmesi için gücün yük direncine göre türevi alınıp sıfıra eşitlenirse;
ifadesi elde edilir. Dolayısıyla bu eşitlikten de açıkça görüleceği üzere yük direnci, kaynağın
Thevenin eşdeğer direncine eşit olduğunda türev ifadesi sıfır olmaktadır. Dolayısıyla
maksimum güç RL = Rth şartı altında gerçekleşmektedir.
Bu durumda maksimum güç;
olarak elde edilir.
3. ÖN ÇALIŞMA
3.1. Proteus programını kullanarak deney çalışmasındaki devrenin simulasyonunu yapınız ve
simulasyondan elde edilen sonuçlara göre aşağıdaki tabloyu doldurup derse getiriniz.
Yük Direnci RL
(Ohm)
470
1000
3500
4500
5500
6500
7500
8500
9500
10500
20000
50000
100000
Yük Akımı (mA)
Yük Gerilimi (V)
4. KULLANILACAK CİHAZLAR VE MALZEMELER




2 adet 3.3kΩ direnç
5kΩ, 10kΩ, 50kΩ ve 100kΩ luk potlar.
Devre Tahtası (Breadboard)
Bağlantı kabloları
Güç (mW)
5. DENEYİN YAPILIŞI
Maksimum güç transferi teoremi uygulama devresi
5.1. Kaynak çıkışına farklı değerlikte dirençler bağlayarak bu dirençler üzerinden akan
akımları okuyarak kaynak iç direncini hesaplayınız.
5.2. Maksimum güç transferi teoremi uygulama devresi şemasını deney seti üzerinde
kurunuz. Burada eleman değerleri R1= R2= 3,3kΩ ; VS=5V olarak verilmiştir.
5.3. Devrenin Rth değerini hesaplayınız.
5.3. RL direncini aşağıdaki tablodaki değerlere ayarlayarak her bir RL direnci için akım ve
gerilim değerlerini ölçerek tabloya kaydediniz.
5.4. Her bir RL değeri için direnç üzerinde harcanan gücü hesaplayarak, direnç değerine
bağlı olarak yüke aktarılan gücün değişimini gösteren grafiği çiziniz.
6. ELDE EDİLEN SONUÇLAR
Yük Direnci RL
(Ohm)
470
1000
3500
4500
5500
6500
7500
8500
9500
10500
20000
50000
100000
Yük Akımı (mA)
Yük Gerilimi (V)
Güç (mW)
7. DENEY RAPORU
7.1. Deneyin amacını ve çıkarılan sonucu özetleyiniz.
7.2. Paragraf 5.1 ve 5.3'deki hesaplamaları belirtiniz.
7.3. Deney çalışmasında elde edilen sonuçlara göre deney raporunda belirtilen tabloyu
doldurunuz.
7.4. Paragraf 5.4' de belirtilen grafiği çiziniz ve maksimum gücün RL = Rth şartı altında
gerçekleşip gerçekleşmediğini yorumlayınız.
DENEY RAPORU
Deney 5: MAKSİMUM GÜÇ TRANSFERİ TEOREMİNİN İNCELENMESİ
Deney Tarihi:
Hazırlayanlar: (Öğrenci No-Adı ve Soyadı-İmza)
1.
2.
Yük Direnci RL
(Ohm)
470
1000
3500
4500
5500
6500
7500
8500
9500
10500
20000
50000
100000
Yük Akımı (mA)
Yük Gerilimi (V)
Güç (mW)