E6
ALTERNATİF AKIM DEVRELERİ
Konu:
1-Seri direnç ve bobinden oluşan (R-L Seri devresi)alternatif akım devresinin incelenmesi.
2-Bobinin self indüksiyon katsayısının belirlenmesi.
Deneyle İlgili Bilgiler:
A-)Self İndüksiyon Katsayısı:
Bİot-Savart ve Ampere yasalarından da görebileceğimiz gibi akımın bir noktada meydana getirdiği B manyetik alanının akımla orantılıdır.Yani B manyetik alanı ile i akımı arasında lineer bir ilişki vardır.([IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif[/IMG])Çevrimden geçen manyetik akı [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif[/IMG] olduğundan akı aynı zamanda halkadaki akıma da bağlıdır.
Buradaki orantı sabiti olan L halkanın öz indüklemi olarak tanımlanır.Halkadaki [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif[/IMG] özindüklenme emk’ sini bulmak için Faraday yasasını uygularsak [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif[/IMG] sonucunu buluruz.Burada özindüklenme emk’sinin,akımın zamanla değişme hızına bağlı olduğuna dikkat edilmelidir.Formüldeki – işareti Lenz yasasına göre indüklenme emk’ sinin yönünü belirler.Akımın büyüklüğü artıyorsa [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif[/IMG]’nin yönü i’nin yönünün tersidir ve akının büyüklüğü azalıyorsa [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif[/IMG]’nin yönü i’ninkiyle aynıdır.Demir ya da benzeri manyetik malzemelerin yokluğunda bir bobinin (indükleçin)L indüklemi ,yalnızca onun geometrik tasarımına bağlıdır.SI’da indüksiyon birimi JOSEPH HENRY anısına Henry olarak adlandırılmıştır.

B-)Alternatif Akım:
Uçları arasındaki potansiyel farkı,zamana bağlı periyodik değişim gösteren gerilim kaynağına alternatif gerilim kaynağı denir.Bu değişim genellikle sinüs biçimlidir.Bu kaynağa bağlı devredeki akım şiddetinin değişimi de zamana bağlı olarak sinüs biçimli değişiklik gösterir.Böyle akımlara alternatif akım denir.
Gerilim ve akım şiddetinin zamana bağlılığı;
Ohm bağıntısının alternatif akım devreleri için karşılığında ,bir elemanoın alternatif akıma gösterdiği direnç vardır ve bu dirence empedans denir.Potansiyel farkı V ve içinden geçen akımın I olduğu bir devrede alternatif devre elemanının Z empedansı ,gerilim ve akım şiddetlerinin genliklerinin oranı olarak bulunur.Yani [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif[/IMG]
Alternatif akıma karşı direnç gösteren eleman bobin ise bobinin empedansı [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image030.gif[/IMG]dir ve fazfarkı [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image032.gif[/IMG]dir.[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image034.gif[/IMG]bobinin empedansına inüktans veya indüktif reaktans denir.Birimi ohm [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image036.gif[/IMG]dur.
C-)Seri R-L Devresi:
Bir R direnci ile bir L bobininin seri olarak bağlanmasıile elde edilen şekildeki devrenin akım şiddeti [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image038.gif[/IMG]bağıntısı ile verilir.Direncin uçlarındaki [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image040.gif[/IMG]gerilimi ise ,[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image026.gif[/IMG]olduğundan [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image043.gif[/IMG]dir.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image045.jpg[/IMG]
Bobinin uçlarındaki gerilim ,self indüksiyon katsayısı L ise [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image047.gif[/IMG]dir.Devrenin toplam gerilimi de [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image049.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image051.gif[/IMG]
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image053.gif[/IMG] tanımları ile devrenin toplam gerilimi[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image055.gif[/IMG]bu bağıntıları şekildeki gibi vektör diyagramı ile de yazabiliriz. (1) bağıntısının her iki tarafı [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image057.gif[/IMG]ile çarpılır,(2) bağıntısında yer alan kesirde [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image057.gif[/IMG]ile genişletilirse [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image059.gif[/IMG] bağıntıları elde edilir.
Ancak bu bağıntıların etkin değerlerle de yazılabileceğine dikkat etmek gerekir.Bu durumda [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image061.gif[/IMG]olur.Bu bağıntılarda Şekil-1’deki gibi vektör diyagramı ile temsil edilebilirler.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image063.jpg[/IMG]
Bir bobindeki sargı tellerinin direci sıfır sayılamayacağı için bobin seri R-L devresi gibi ele alınırsa,sargı telinin direnci [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image065.gif[/IMG]olan böyle bir bobine bir R direncinin seri olarak bağlanması durumunda Şeik-1 deki diyagramlar Şekil-2’deki diyagramlara dönüşecektir.Bu durumda [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image067.gif[/IMG] bobinin toplam empedansını ,[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image069.gif[/IMG] ‘de bobin uçlarında ölçülen gerilimin etkin değerini göstermektedir
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image071.jpg[/IMG]

Böyle bir seri R-L devresinde (1) ve (2) bağıntıları
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image073.gif[/IMG]
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image075.gif[/IMG]
bağıntılarına dönüşecektir.[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image077.gif[/IMG]
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image079.jpg[/IMG]

Etkin (Efektif) Değer:
Alternatif akımların belirli bir dirençten belirli bir zaman aralığında meydana getirdiği ısı miktarını,aynı dirençte ve aynı süre içinde meydana getiren doğru akımın şiddetine ve gerilimine o alternatif akımın etkin (efektif)akım şiddeti ve etkin gerilimi denir.Zamanla değişimi [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image081.gif[/IMG]olan bir alternatif akımın R gibi bir dirençten geçtiğini düşünelim.1.periyot süresince açığa çıkacak ısı miktarı
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image083.gif[/IMG]
Joule olacaktır.Şiddeti i olan bir doğru akımın aynı dirençte aynı süre içersinde meydana getireceği ısı miktarı ise [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image085.gif[/IMG] Joule’dür.
Tanıma göre bu iki miktarı eşit olacağından alternatif akımın etkin değeri [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image087.gif[/IMG] bulunur.Benzer şekilde etkin gerilim değeri de[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image089.gif[/IMG] elde edilir.Şehir şebekesindeki alternatif gerilimin etkin değeri 220 Volttur.Yukarıdakiş ifade nedeniyle maksimum değer [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image091.gif[/IMG] Volt elde edilir.
Deneyin Yapılışı:
1-Şekildeki devreyi kurarız ve devreden akım gheçiririz.Reostanın yardımı ile akım şiddeti uygun bir değere getirerek kaydederiz.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image093.gif[/IMG]
2-Direnç üzerindeki [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image040.gif[/IMG] ,bobin üzerindeki [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image096.gif[/IMG] ve [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image098.gif[/IMG]toplam gerilimi ölçeriz;bu değerler yardımıyla diyagram çizeriz.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image040.gif[/IMG]=15 Volt [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image096.gif[/IMG]=25 Volt [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image098.gif[/IMG]=40 Volt
3-Vektör diyagramını [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image100.gif[/IMG] ve [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image069.gif[/IMG]’yi kapsayacak şekilde tamamlıyoruz. [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image100.gif[/IMG] ve diyagram üzerinden ölçerek kaydediyoruz.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image100.gif[/IMG]= 0 Volt [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image069.gif[/IMG]= 25 Volt
4-[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image106.gif[/IMG]alınarak [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif[/IMG] açısal frekansı hesaplıyoruz.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image109.gif[/IMG]
5-L self-indüksiyon katsayısı belirlenir.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image111.gif[/IMG]
6-Devrenin toplam Z empedansını hesaplıyoruz.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image113.gif[/IMG]
7-[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image065.gif[/IMG]bobinin iç direncini hesaplıyoruz.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image116.gif[/IMG]
8-Direncin R değerini hesaplıyoruz.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image118.gif[/IMG]
9-L self–indüksiyon katsayısı [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image120.gif[/IMG]bağıntısından tekrar hesaplanır.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image122.gif[/IMG]
10-[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.gif[/IMG] faz açısını hesaplıyoruz.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image125.gif[/IMG]
11-[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image127.gif[/IMG]faz açısını hesaplarız.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image129.gif[/IMG]
12-Hesapla ve şekilden bulduğumuz değerleri tabloya kaydediyoruz.


İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ
FEN FAKÜLTESİ FİZİK BÖLÜMÜ
FİZİK LABORATUVARI II
DENEY RAPORU:
ARAŞ.GÖR:KUBİLAY BALCI

DENEY ADI: E6 ALTERNATİF AKIM DEVRELERİ

Deney Arkadaşları: 0402010026 Mustafa B. Dinmez
0402010038 Barış Bilir

Öğrencinin Adı:0402010020 Murat Koç
Kaynak:Ders Notları.
Temel Fizik Deneyleri (Prof.Dr.Şevket Erk)