Fizik II Lab. Deney Föyü

Transkript

TRAKYA ÜNİVERSİTESİ
FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ
FİZİK BÖLÜMÜ
FİZİK-II LABORATUVARI
Öğrencinin:
Adı Soyadı : . . . . . . . . . . . . . . .
Numarası : . . . . . . . . . . . . . . . .
Deney Grubu : . . . . . . . .
GİRİŞ
ÖLÇME VE ÖLÇÜ ALETLERİ:
Bir deneyde, gözlem yapılan sistemi uyaran düzenekler ve sistemin bu uyarıya
tepkisini gözleyen düzenekler bulunur. Günümüzde değişik büyüklüklerin ölçülmesi'
elektronik ölçme biçimine dönüşmektedir. En basiti, tartma işlemi bile artık elektronik
terazilerle yapılmaktadır.
Uyaran düzeneklere elektronikte genellikle kaynak adı verilir. Kaynaklar, yarattıkları
uyarımın cinsine ve özelliğine göre adlandırılır, "doğru gerilimkaynağı" veya "alternatif akım
kaynağı" vb.
Elektronik ölçme, ölçülecek büyüklükle orantılı bir akım veya gerilim oluşturulması
ve bunun gözlenebilecek hale getirilmesi işlemidir. Tarihsel olarak pek çok yöntem
kullanılmıştır. Ancak günümüzde yaygın olarak kullanılan iki yöntem vardır.
1) Orantılı (analog) ölçme:
a) Döner çerçeveli aletler: Genellikle akım ile ölçme yapılır. Ölçülecek akım veya bununla
orantılı kuvvetlendirilmiş halinin, magnetik alan1a etkileşmesi sonucu, bir döner çerçevenin
dönme açısı yardımı ile ölçme yapılır. Galvanometre,' orantılı multimetre v.b. aletler bu
sistemle çalışırlar.
b) Elektron demetli aletler: Ölçülecek akım veya gerilim kuvvetlendirilerek orantılı bir
elektrik alan haline getirilir. Hızlandırılmış elektron demetinin bu alan içindeki sapma miktarı
yardımı ile ölçme yapılır. Osiloskop v.b. aletler bu sisteme göre çalışır.
2) Sayısal (digital) ölçme:
Genellikle gerilim ile ölçme yapılır. Ölçülecek gerilim ile bir kondansatör doldurulur ve sabit
bir akım ile boşaltılır. Yüksek frekanslı bir saatin (atma üreteci) , bu boşalma süresinde kaç
atma verdiği sayılır ve bu sayı bir ekrana aktarılır. Elektrik devrelerinde genellikle iki
büyüklük ölçmeye esas alınır "akım" ve "gerilim", Bu büyüklükleri ölçmeye ayarlanan
aletlerin özellikleri ve kullanım biçimleri farklıdır.
Akım ölçme: Akım ölçen alet (ampermetre) genellikle devre kesilerek araya bağlanır.
Devrede önemli bir değişiklik olmaması için ampermetrenin iç direncinin devredeki diğer
dirençlere göre çok küçük olması istenir.
Gerilim ölçme : Gerilim ölçen alet (voltmetre) devre kesilmeden iki nokta arasına bağlanır.
Devrede önemli bir değişikliğe neden olmaması için voltmetrenin iç direncinin devredeki
diğer dirençlere göre çok büyük olması istenir.
Ampermetre ve voltmetrenin bir ana ölçü birimi vardır ki bunlar genellikle aletin
ölçebileceği en küçük değere ayarlıdır. Örneğin 100 μA, 200 mV gibi. Ampermetrelerde
paralel, voltmetrelerde seri dirençlerin kademeli olarak kullanılmasıyla ölçme alanları
genişletilebilir. Döner çerçeveli aletlerde, değişik ölçme kademeleri, aralarında gruplandırılır.
Örneğin 0,6 - 6 - 60 ve 0.1 - 1 – l0 gibi iki grup olduğunu varsayalım. Bu iki grubun her biri
ortak bir ölçme eşeli kullanır. Genellikle böyle bir alet için biri tüm ölçek 6 diğeri tüm ölçek
TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-II LABORATUVARI © 2010
1
10 olan iki eşel vardır. İbrenin gösterdiği sayı uygun eşelden okunup kullanılan kademeye
bağlı olarak 10 un kat veya askatları ile çarpılarak okunur. Okuma duyarlılığı eşel üzerindeki
en yakın iki çizginin yarısı kadardır. Aletin doğruluğu, yapımcı tarafından (% olarak sınıflar
şeklinde verilir) 0,1 sınıfı, 1 sınıfı, 2,5 sınıfı gibi. Orantılı voltmetrelerde dikkat edilecek
ikinci bir nokta aletin iç direncinin değişik kademelerde farklı olmasıdır. Bu genellikle
ekranın bir köşesinde, örneğin " 30 kΩ/V "gibi yazılıdır. Böyle bir alet 6V kademesinde
ölçme yapıyorsa iç direnci 6x30 = 180 kΩ dur.
Sayısal aletlerde değişik kademeler olmakla birlikte bir tek ekran vardır ve genellikle
kademeler bir birlerinin 10 katı veya askatı olacak şekilde düzenlenmişlerdir. Ölçme
duyarlıkları ± son rakam, doğrulukları ise genellikle ± 2 veya 5 son rakam şeklinde olur. Çok
özel aletler dışında, genellikle her kademede iç dirençleri 10 MΩ dur. Gerek orantılı gerekse
sayısal ölçme aletlerinde akım ölçme kademelerinin iç dirençleri, o kademede ölçülebilecek
maksimum akıma bağlı olarak değişir. Ölçme düzenekleri günümüzde çok çeşitlidir. Çok özel
amaçlı aletler dışında genellikle doğru akım ve gerilim, alternatif akım ve gerilim ve direnç
ölçme işlemi aynı alete yüklenir. Bu tip aletlere multimetre veya çokölçer denilir.
Özel ve çok kullanılan bir ölçme düzeneği de “osiloskop” tur. Osiloskop, kullanım
zenginliği bakımından çok önemli bir alettir. Genellikle gerilim ile çalışır. Diğer aletler
ölçülecek büyüklüğün bir tek özelliğini verirken osiloskop aynı anda birçok özelliği
gözlememizi ve ölçülen büyüklüğün anlık olarak gözlenmesini sağlar. Ayrıca birden fazla
büyüklüğü anında ve karşılaştırmalı olarak gözleme olanağı verir. Osiloskobun temel çalışma
sistemi, hızlandırılmış ve fosforlu bir ekrana odaklanmış elektron demetinin, bir çift yatay bir
çift düşey plaka arasından geçerken, bu plakalar arasına uygulanan girişle orantılı bir elektrik
alan içinde sapması ve fosforlu ekran üzerinde gözlenebilir bir nokta oluşturmasıdır. Saptırıcı
levhalardan bir çifti zamanla orantılı bir gerilimle, diğer çift girişteki işaretle orantılı bir
gerilimle yüklenirse, ekranda, belli bir zaman aralığında, girişin zamanla değişimini
gözleyebileceğimiz, geçici bir iz oluşur. Özel bazı aletler dışında, girişleri 1 MΩ dur. Değişik
dirençli ve özellikli proplar (ölçme uçları) takılarak değişik amaçlara uygun kullanılabilir.
Oldukça incelikli bir takım yapılardan meydana gelen osiloskopun temel birimleri ve kısaca
görevleri şöyle özetlenebilir.
1)
2)
3)
4)
5)
Tüp: İçinde elektron tabancası, odaklama sistemi, saptırıcı levhalar ve fosforlu
ekran bulunur.
Besleme devresi: Gerek elektron hızlandırıcısının gerek diğer elektronik
devrelerin çalışması için gereken gerilimleri sağlar.
Giriş kuvvetlendiricileri: Girişteki işareti oldukça geniş bir aralıkla
kuvvetlendirir (veya zayıflatır).
Tetikleme Devresi: Uzun bir zaman aralığında uygulanan işaret tümüyle ekranda
gözlenemez. Ancak belli bir parça gözlenebilir. Bu parçalar üst üstüste çizilirse
düzgün bir şekil elde edilemez. Sağlıklı bir ölçü alabilmek için, peşpeşe çizilen
izlerin tam üst üstüste gelmesi gerekir. Bu görevi sağlayan birim, tetikleme
devresidir.giriş işareti Ayarlanan belli bir duruma geldiğinde elektron demetini
salar ve aynı anda zaman taramasını başlatır. İz ekranın dışına çıkınca demeti
durdurur ve tekrar aynı durumun oluşmasını bekler.
Yatay Tarama Gerilim Üreteci: Tetikleme devresinden gelecek uyarılara bağlı
olarak zamanla orantılı gerilim üretir.
2
DİRENÇ RENK KODLARI:
A
B
C
Tolerans
RENK
A
B
C
% Tolerans
Siyah
Kahverengi
Kırmızı
Turuncu
Sarı
Yeşil
Mavi
Mor
Gri
Beyaz
Altın
Gümüş
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-
10
101
102
103
104
105
106
107
108
109
10-1
10-2
1
-2
5
10
0
Direnç şekildeki gibi tolerans çizgisi sağda olacak şekilde tutulur. A ve B renk
çizgilerine karşılık gelen değerler yan yana yazılır. Bu iki haneli bir rakam gibi okunarak C ye
karşılık gelen değer ile çarpılır.
Örnekler:
A
Kırmızı
Kahverengi
Sarı
Mavi
B
Kırmızı
Siyah
Mor
Gri
C
Kırmızı
Siyah
Yeşil
Altın
DEĞERİ
22.102 =2200 Ω=2,2 kΩ
10.100 =10 Ω
47.105 =4,7 MΩ
68.10-1 =6,8 Ω
NOT: Elektronikteki tüm değer ifadelerinde olduğu gibi direnç için de değerler uygun
birimlerde ifade edilmelidir. 12000 Ω, 0.056 KΩ, 0.0082 MΩ gibi gösterim ve söyleyişler
yanlıştır. Bunlar sırasıyla 12 kΩ, 56 Ω, 8,2 kΩ olarak yazılır ve söylenir.
3
( FL 2 – 1 )
DOĞRU GERİLİM VE AKIM ÖLÇMELERİ
KURAM :
Doğru gerilim ve akım denildiğinde, değeri ve yönü zamanla değişmeyen gerilim ve
akımlardan söz edilmektedir. Bu çalışmada doğru gerilim ve akım ile direnç ölçmelerini ve
bunları ölçen bazı aletlei kullanmasını öğreneceğiz.
Kullanacağımız devrede bir doğru gerilim kaynağı ile giriş bölümünde değinilen
orantılı ve sayısal multimetreler kullanılacaktır.
DENEYİN YAPILIŞI :
A) Gerilim Ölçmeleri:
1-)
Doğru
gerilim
kaynağını
minimum konuma getiriniz ve orantılı
voltmetreyi (Vor) tüm ölçek 5 V, sayısal
voltmetreyi (Vs) tüm ölçek 20 V
konumuna getirerek Şekil-1 deki gibi
bağlayınız.
Vor
Vs
Şekil-1
2-) Gerilimi yavaş yavaş artırarak aşağıdaki tabloyu doldurunuz. Gerektiği zaman orantılı
voltmetrenin kademesini artırınız. ( Vk, doğru gerilim kaynağı voltmetresidir)
Vor(V):
1,8
2,0
2,75
3,2
3,8
4,4
5,1
6,0
Vk (V) :
….
….
…… ….
….
….
….
….
Vs (V) :
….
….
…… ….
….
….
….
….
B) Akım Ölçmeleri:
1) Doğru gerilim kaynağını
minimum konuma getiriniz, orantılı
ampermetreyi (Ior) tüm ölçek 5 mA,
sayısal ampermetreyi (Is) 20 mA
konumuna getirerek Şekil-2 deki
gibi bağlayınız
1.5 kΩ
Ior
Is
Şekil-2
4
2) Gerilimi yavaş yavaş artırarak aşağıdaki tabloyu doldurunuz. Gerektiği zaman orantılı
ampermetrenin kademesini artırınız.
Ior(mA):
2,0
3,3
3,8
4,5
5,0
6,0
8,5
10,0
Is (mA) :
….
….
…… ….
….
….
….
….
C) Direnç Ölçmeleri:
1) Aşağıdaki verilen dirençleri orantılı (Ror) ve sayısal (Rs) ölçü aletleri ile ölçerek
tabloyu doldurunuz.
R (Ω):
100
3,3 k
22 k
120 k
Ror (Ω):
…..
…..
…..
…..
Rs (Ω):
…..
…..
…..
…..
2) Şekil-3 deki devreyi, değerinin bilinmediği varsayılan Rx = 1 kΩ ile kurunuz. V1 ve V2
yi sayısal voltmetre ile aşağıda verilen değerler için okuyarak I=(V1-V2) / R1 ifadesinden
bulacağınız I ile, I-V2 grafiğini çiziniz ve eğimden Rx değerini bulunuz.
V1(V) :
3,0
4,0
5,0
6,0
8,0
10,0
V2(V) :
….
….
….
….
….
….
I(mA) :
….
….
….
….
….
….
RX
R1
V1
V2
R1=1kΩ
Şekil-3
5
TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ
Fizik Bölümü Fizik-II Labaratuarı Protokolü
Deneyin Adı: Doğru gerilim ve Akım Ölçmeleri
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
Deneyin Kodu: FL 2 - 1
Tarih …/……/20……
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
DENEY VERİLERİ:
A) Gerilim Ölçmeleri
Vor(V):
1,8
2,0
2,75
3,2
3,8
4,4
5,1
6,0
Vk (V) :
….
….
…… ….
….
….
….
….
Vs (V) :
….
….
…… ….
….
….
….
….
Ior(mA):
2,0
3,3
3,8
4,5
5,0
6,0
8,5
10,0
Is (mA) :
….
….
…… ….
….
….
….
….
B) Akım Ölçmeleri
2)
C) Direnç Ölçmeleri
1) R (Ω):
100
3,3 k
22 k
120 k
Ror (Ω): …..
…..
…..
…..
Rs (Ω): …..
…..
…..
…..
2) V1(V) :
3,0
4,0
5,0
6,0
8,0
10,0
V2(V) :
….
….
….
….
….
….
I(mA) :
….
….
….
….
….
….
6
( FL 2 – 2 )
DEĞİŞKEN GERİLİM VE AKIMLAR
KURAM :
Elektronikte, Şekil-1 de görülen (a) sinüsoidal, (b) kare, (c) üçgen ve (d) testeredişi dalga
tipleri çok sık karşımıza çıkar. Değişken bir gerilimde ilk dikkat edilecek nokta, periyodik
olup olmamasıdır. İkinci olarak tek yönlü mü çift yönlümü olduğuna bakılır. Daha sonra
ortalama ve kok (rtkin) değerine bakılır. Şimdilik sadece periyodik işaretlere bakacağız.
Şekil-1
Bir işaret belirli sabit bir T zaman aralığı ile kendini tekrarlıyorsa T periyotlu bir işarettir.
Periyodun tersi f=1/T ye frekans denir. Periyot saniye “s” ile (yerine göre ms veya μs),
frekans elektronikte Hertz “Hz” ile (yerine göre kHz veya MHz) ile ölçülür. İşaret zaman
içinde değişmekle beraber hep aynı yönde kalıyorsa tek yönlü, işaret değiştiriyorsa çift
yönlüdür.
u(t) zamanla değişen periyodik bir işaret olsun,
1/ 2
T
u = (1 / T )∫ u (t )dt ,
0
u kok
T
⎧
⎫
= ⎨(1 / T ) ⋅ ∫ u (t ) 2 dt ⎬
0
⎩
⎭
ifadelerine sırasıyla u nun ortalama ve kok (etkin) değeri denir.
Genellikle çift yönlü ve ortalama değeri sıfır olan işaretlere alternatif veya dalgalı işaret
denir. Bir dalgalı işarette alınan en büyük mutlak değere genlik “uo”, maksimum ve minimum
değerler arasındaki farka tepeden tepeye değer “utt” denir. Utt=2uo dır. Şekil-1 deki bütün
işaretlerin ortalama değerleri sıfır olduğu halde kok değerleri sırasıyla sinüsoidal için u o / 2 ,
kare dalga için u o , üçgen ve testere dişi için u o / 3 olarak bulunur.
Sıradan ölçü aletleri dalgalı akım ölçerken, sinüsoidal işarete göre ayarlanmışlardır. Bu
nedenle ortalama değeri sıfırlayıp genliğin 1 / 2 sini gösterir. Bu yüzden diğer işaret
biçimleri için ne ölçtüğünü çok kesin belli değildir. Ayrıca dalgalı işaret ölçen aletlerin
ölçmeleri frekansa bağlıdır.
7
Değişken bir akım hakkında bize en çok bilgiyi, işareti anlık olarak bize gösteren alet
osiloskop verir. Osiloskop hakkında temel bilgiler giriş kısmında verilmişti.
Osiloskop ekranında ölçme yaparken, ölçülecek iki noktanın ana eksenler üzerindeki
uzaklığı bölme olarak ölçülür ve bu sayı, bu ekseni kontrol eden kumandanın,bir birine karşı
getirdiği büyüklükle çarpılır. Örneğin, 6,4 birimlik bir gözlem, yatay eksende yapılmış ve
yatay tarama 5 ms/div konumunda ise ölçülen zaman 32 ms, düşey eksende yapılmış ve düşey
kazanç 2 V/div konumunda ise gerilim 12,8 V olarak bulunur.
DENEYİN YAPILIŞI :
1) Şekil-2 deki bağlantıyı yapınız. (Tüm ölçü aletlerini ve gerilim kaynağını yönlerine
dikkat ederek birbirlerine paralel bağlayınız.)
2) Osiloskobu normal çalışma durumuna getiriniz.
Sinüs dalgası için;
Vkok =
CH1
Vtt
2 2
Kare dalgası için;
Vor
Vs
Vkok =
Vtt
2
Üçgen dalgası için;
Vkok =
Vtt
2 3
Şekil-2
3) Düşey modu CH1 konumuna alarak sadece CH1 i gözleyiniz ve dalga üreticinden
f=200 Hz’ lik işareti aşağıdaki tablolarda belirtilen genlik (gerilim) ve dalga
biçimlerinde ayarlayarak tabloları doldurunuz. Vkok değerlerini her dalga biçimine ait
ifadeyi kullanarak Vtt den hesaplayınız.
Sinüs dalgası için:
Vtt : 1
2
4
5
8
10
…..
…..
…..
…..
…..
…..
Vor : …..
…..
…..
…..
…..
…..
Vs : …..
…..
…..
…..
…..
…..
Kare dalga için:
Vtt : 1
2
4
5
8
10
…..
…..
…..
…..
…..
…..
Vor : …..
…..
…..
…..
…..
…..
Vs : …..
…..
…..
…..
…..
…..
Vkok
Vkok
:
:
8
Üçgen dalga için:
Vtt : 1
2
4
5
8
10
…..
…..
…..
…..
…..
…..
Vor : …..
…..
…..
…..
…..
…..
Vs : …..
…..
…..
…..
…..
…..
Vkok
:
4) Seçici anahtarları CH1 DC, CH2 AC konumlarına getiriniz. Sinüs dalgası vererek ve
Vtt(CH1) değerini her ölçümde 5 Voltta sabit tutarak aşağıdaki frekans taramasını
yapınız.
f(Hz)
:
5
10
50
100
500
2k
10k
50k
100k
Vtt(CH1) (V) :
5
5
5
5
5
5
5
5
5
Vtt(CH2) (V) :
…
…
…
…
…
…
…
…
…
Vor (Volt)
:
…
…
…
…
…
…
…
…
…
Vs (Volt)
:
…
…
…
…
…
…
…
…
…
Vkok (CH1)
:
…
…
…
…
…
…
…
…
…
Vkok (CH2)
:
…
…
…
…
…
…
…
…
…
Bulduğunuz değerleri yarı logaritmik kağıda çiziniz.
5) Dalga üretecinden vereceğiniz aşağıdaki frekansları (fd), osiloskoptan periyodunu
okuyarak hesaplayacağınız frekanslarla (f0) karşılaştırınız.
fd(Hz)
: 20 50
100
200
500
1k
2k
5k
10k
20k
T(s)
: … …
…
…
…
…
…
…
…
…
f0(Hz)
: … …
…
…
…
…
…
…
…
…
9
Deneyin Adı: Değişken Gerilim ve Akımlar
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
Tarih …/……/20……
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
3)
Sinüs dalgası için:
Vtt : 1
2
4
5
8
10
…..
…..
…..
…..
…..
…..
Vor : …..
…..
…..
…..
…..
…..
Vs : …..
…..
…..
…..
…..
…..
Kare dalga için:
Vtt : 1
2
4
5
8
10
…..
…..
…..
…..
…..
…..
Vor : …..
…..
…..
…..
…..
…..
Vs : …..
…..
…..
…..
…..
…..
Üçgen dalga için:
Vtt : 1
2
4
5
8
10
…..
…..
…..
…..
…..
…..
Vor : …..
…..
…..
…..
…..
…..
Vs : …..
…..
…..
…..
…..
…..
Vkok
Vkok
Vkok
:
:
:
10
4)
f(Hz)
:
5
10
50
100
500
2k
10k
50k
100k
Vtt(CH1) (V) :
5
5
5
5
5
5
5
5
5
Vtt(CH2) (V) :
…
…
…
…
…
…
…
…
…
Vor (Volt)
:
…
…
…
…
…
…
…
…
…
Vs (Volt)
:
…
…
…
…
…
…
…
…
…
Vkok (CH1)
:
…
…
…
…
…
…
…
…
…
Vkok (CH2)
:
…
…
…
…
…
…
…
…
…
fd(Hz)
: 20 50
100
200
500
1k
2k
5k
10k
20k
T(s)
: … …
…
…
…
…
…
…
…
…
f0(Hz)
: … …
…
…
…
…
…
…
…
…
5)
11
( FL 2 – 3 )
FAZ FARKI ÖLÇMELERİ
KURAM:
Aynı frekanslı iki alternatif işaretin u1 = A sin (ωt ) ve u2 = B sin (ωt + φ ) biçiminde
olması halinde bu iki işaret arasında φ kadar faz farkı olduğu ifade edilir. Böyle bir durum
Şekil-1’de görülmektedir. Şekildeki durum incelendiğinde, büyük genlikli işaret u1 küçük
genlikli işaret u2 ise u2’nin φ kadar geri fazda olduğu ifade edilir.
Faz farkının ölçülmesinde değişik
yöntemler vardır. İki işaretin Şekil-1’deki
gibi aynı anda gözlenmesi halinde iki tepe
arasındaki fark yatay eksenin birimi
cinsinden faz farkını verir. Yani, yatay
eksen radyan cinsinden ifade edilmiş ise faz
farkı radyan, yatay eksen zaman cinsinden
ifade edilmiş ise faz farkı saniye olarak
bulunur. Genellikle faz farkı radyan
cinsinden ifade edileceği için, zaman
cinsinden ölçülen fark radyan cinsine,
Şekil-1
φ = (2π T )Δt
şeklinde çevrilir. Burada T periyot, Δt zaman farkı ve φ radyan cinsinden faz farkıdır.
Deneysel ölçme kolaylığı bakımından, deney sırasında iki tepe yerine işaretlerin ortak
0 eksenini kestiği noktalar aasında ölçme yapılır. Bu ölçme yönteminde karşılaştırılacak
gerilimler osiloskobun düşey girişlerine uygulanır, yatay zaman ekseni bağımsız olarak içten
taranır.
Diğer bir ölçme yöntemi Lissajous
eğrileri
yöntemidir.
Bu
yöntemlerde
gerilimlerden birisi yatay eksene diğeri de
düşey
eksene
uygulanır.
Uygulanan
B
gerilimlerin frekansları tam aynı ise Şekil-2’de
görüldüğü gibi bir elips ortaya çıkar. Elipsin
yatay eksen üzerinde ayırdığı parça B, yatay
A
eksen boyunca maksimum değişim A ise
gerilim arasındaki faz farkı,
φ = sin −1 (B A)
Şekil-2
olarak hesaplanır.
12
A) ÇİFT İZLİ KARŞILAŞTIRMA YÖNTEMİ İLE FAZ FARKI ÖLÇÜMÜ
1) Şekil-3’deki devreyi kurunuz.
2) Osiloskobu
getiriniz.
normal
çalışma
CH1
moduna
1kΩ
CH2
3) Osiloskobun her iki kanalını GND
konumuna getiriniz ve orta eksene
yerleştiriniz.
56nF
4) İki kanalı da AC konumuna alınız ve Şekil1’deki gibi bir görüntü elde ediniz ve
aşağıda verilen frekanslar için , Δt zaman
farkını ve periyodu ölçerek φ faz farkını her
frekans için hesaplayınız.
Şekil-3
5) Deney bitinceye kadar osiloskobun düşey konumlarını değiştirmeyiniz.
6) Yarı logaritmik kağıda f(Hz), ∆t ve f d grafiğini çiziniz.
f(Hz)
200
300
500
1k
2k
5k
10k
Δt (ms)
T (ms)
φ (rad)
f d (Hz)
B) LISSAJOUS YÖNTEMİ İLE FAZ FARKI ÖLÇÜMÜ
1) Şekil-3’deki devrede osiloskobu x-y konumunda çalıştırarak Şekil-2’deki elips şeklini
elde ediniz.
2) Her iki kanalı ayrı ayrı GND konumuna getirerek izleri düşey ve yataydaki orta
eksenlerle çakıştırınız ve düşey pozisyonu deney bitene kadar değiştirmeyiniz.
3) Aşağıda verilen frekanslarda A ve B’yi ölçerek φ faz farklarını hesaplayınız.
4) Yarı logaritmik kağıda f(Hz), A ve B grafiğini çiziniz
f(Hz)
200
300
500
1k
2k
5k
10k
A
B
φ (rad)
f d (Hz)
13
Deneyin Adı: Faz Farkı Ölçmeleri
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
Tarih …/……/20……
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
A) Çift izli karşılaştırma yöntemiyle faz farkı ölçümü
f(Hz)
200
300
500
1k
2k
5k
10k
1k
2k
5k
10k
Δt (ms)
T (ms)
φ (rad)
f d (Hz)
B) Lissajous Yöntemi İle Faz Farkı Ölçümü
f(Hz)
200
300
500
A
B
φ (rad)
f d (Hz)
14
( FL 2 – 4 )
RC DEVRELERİ
KURAM:
İçinden i (t ) akımı geçen direnç (R) ve sığa (C) uçları arasındaki gerilimler,
elemanların tanım bağıntıları gereği, q sığa üzerindeki yük ve i (t ) = dq dt olmak üzere,
VC = q C
ve
VR = i R
Şekil-1’deki devreyi Vg (t ) giriş
olarak tanımlanır.
gerilimi
uygulandığında, sistemi,
R
t
1
C
Ri + ∫ i dt + VC (O + ) = Vg (t )
Vg
C0
i
denklemi ile tanımlayabiliriz. Denklemin homojen
+
kısmı, VC O
sığasının başlangıç gerilimi olmak
Şekil-1
üzere,
t
1
Ri + ∫ i dt + VC (O + ) = 0
C0
dir. Bu denklemin türevi alınarak eşdeğer olan
di 1
R + i=0
dt C
denklemi elde edilir. τ = RC gevşeme süresi veya sistemin zaman sabiti olarak ifade edilmek
üzere akım,
i (t ) = io e −t τ
olarak elde edilir. Buna göre eleman gerilimleri,
t
1
−t τ
VR (t ) = Ri(t ) = Rio e , VC = ∫ i dt + VC (O + ) = Rio 1 − e −t τ + VC (O + )
C0
olarak elde edilir.
( )
[
]
A) Basamak Tepkisi:
Devreye, kondansatör başlangıçta boş iken ( VC O + = 0 ) Şekil-2’de görülen bir
basamak fonksiyonu uygulanırsa,
( )
[
Vo = Rio e −t τ + Rio 1 − e −t τ
]
Vo
ve
io = Vo R
elde edilir. Buna göre,
VR (t ) = Vo e
−t τ
[
, VC = Vo 1 − e
−t τ
]
t=0
Şekil-2
t
15
olarak bulunur. Bu gerilimlerin davranışları Şekil-3’de verilmiştir.
Devreye kondansatör Vo gerilimi ile dolu iken ( VC (O + ) = Vo ) Vg=0 olan bir gerilim
uygulanırsa (giriş kısa devre edilirse),
[
]
0 = Rio e −t τ + Rio 1 − e −t τ + Vo
ve
io = − Vo R
elde edilir. Buna göre,
VR (t ) = −Vo e
−t τ
Şekil-3
, VC = Vo e
−t τ
bulunur. Bu gerilimlerin davranışları Şekil-4’de
verilmiştir.
B) Sinüs Tepkisi:
Vg = cos(ω t + φ )
giriş
geriliminin,
i (t ) = io cos(ω t ) akımını akıttığını varsayalım. Bu
veriler tanım bağıntılarında yerine konulursa,
io =
Vo
=
Z
Vo
(
R 2 + 1 ω 2C 2
)
Şekil-4
, tan (φ ) = RCω
bulunur. Bu durumda sığa üzerindeki gerilimin genliği,
VCO =
1
Vo
io =
= Vo sin (φ )
Cω
1 + R 2C 2ω 2
, ω = 2πf
olarak bulunur.
16
DENEYİN YAPILIŞI:
A) RC DEVRESİNİN BASAMAK FONKSİYONUNA CEVABI
T1/2
Şekil-2
Şekil-1
(R=1kΩ, C=56nF, f=1kHz )
1) Şekil-1’deki RC devresini kullanarak, gerekli ayarlamaları yapınız ve yukarıdaki
osiloskop şeklini elde ediniz.
2) T1d2 yarılanma süresini ölçerek T1d2 = ln(2 )τ d ifadesinden τ d ’yi bulunuz.
3) τ k = RC ’yi hesaplayınız.
4) Kuramsal ve deneysel sonuçları karşılaştırarak yorum yapınız.
B) RC DEVRESİNİN SİNÜS FONKSİYONUNA CEVABI
1) Şekil-3’deki devreyi kurunuz.
2) Dalga üretecinden genliği (Vgo )tt = 4V olacak
şekilde giriş voltajını ayarlayınız ve frekans
taraması
yaparak
aşşağıdaki
tabloyu
doldurunuz. Her frekans değerinde girişteki
4V’u sabit tutunuz.
Şekil-3
17
f(Hz)
(V )
(V)
(VCo )tt
(V)
go tt
100
200
500
1k
2k
5k
4
4
4
4
4
4
10k 20k 50k 100k 200k 500k
4
4
4
4
4
4
VCo’nun deneysel ve kuramsal değerlerini aynı yarı-logaritmik kağıda çiziniz.
VCo =
V0
1 + R 2 C 2ω 2
3) CH1 ve CH2’deki işaretler arasında faz farkını
Şekil-4’deki gibi Δt’yi ölçerek φ = 2π Δt T
eşitliğinden
hesaplayarak
bulunuz
ve
aşağıdaki tabloyu doldurunuz.
Δt
Şekil-4
f (Hz)
100
200
500
1k
2k
5k
10k 20k 50k 100k 200k 500k
Δt (ms)
φ d (rad.)
φ’nin deneysel ve kuramsal değerlerini aynı yarı-logaritmik kağıda çizerek karşılaştırınız.
18
Deneyin Adı: RC Devreleri
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
Tarih …/……/20……
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
:. . . . . .
: . . . . . .
:. . . . . .
: . . . . .
A)RC Devresinin Basamak Fonksiyonuna Cevabı
2) T1d2 =
B) RC Devresinin Sinüs Fonksiyonuna Cevabı
2)
F(Hz)
(V )
(V)
(VCo )tt
(V)
go tt
100
200
500
1k
2k
5k
4
4
4
4
4
4
100
200
500
1k
2k
5k
10k 20k 50k 100k 200k 500k
4
4
4
4
4
4
3)
f (Hz)
10k 20k 50k 100k 200k 500k
Δt (ms)
φ d (rad.)
19
( FL 2 – 5 )
KÖPRÜ İLE ÖLÇMELER
KURAM:
Köprü adı verilen düzenek Şekil-1’de görülmektedir. Köprünün denge durumu Vç=0
olarak tanımlanır. Önemli olan nokta, denge koşulunun Vg’den bağımsız olmasıdır. Çok
değişik köprü çeşitleri vardır. Değişik amaçlar için Z empedansları (Z=V/I) karışık devreler
olan farklı köprüler kullanılır.
Köprülerin kullanım amaçlarının bazıları şunlardır:
a) Bilinmeyen bir empedansı diğerleri ile karşılaştırarak ölçmek.
b) Empedanslardan birindeki değişimi çıkış gerilimi yardımı ile
ölçmek.
c) Değişken giriş işareti uygulayarak belirli empedans tepkilerini
ölçmek.
d) Giriş işaretinin frekansını belirlemek.
Köprülerin temel özelliklerinden biri de birçok büyüklüğün
giriş gerilimine ve özelliklerine bağlı olmadan ölçülebilmesidir.
Bazı Köprü Tipleri:
a) Wheatstone Köprüsü; en basit tip olup butun Z empedansları basit
dirençlerdir. Köprünün denge koşulu
R1 R 2 = R3 R 4
olarak bulunur.
Şekil-1
b) Sığa Köprüsü; Şekil-2’deki bağlantı yapısındadır. Köprünün denge
koşulu
R1 R 2 = C 2 C1
Şekil-2
olarak bulunur.
c) Wien Köprüsü; Şekil 3’deki bağlantı yapısındadır. Denge koşulu
giriş işaretinin frekansına ve devre elemanlarına
f =
1
2π Rc Rd Cc Cc
olarak bağlıdır.
ve
Cd Ra Rc
=
−
Cc Rb Rd
Şekil-3
20
DENEYİN YAPILIŞI:
A) Wheatson Köprüsü ile Ölçmeler
1) Şekil-4’deki devreyi kurmadan önce R1 ve R3
dirençlerini Ohmmetre ile ölçerek bulunuz.
DC
2) Devreyi kurduktan sonra, doğru gerilim
kaynağından 5V gerilim uygulayınız ve
voltmetreden minimum gerilim elde edinceye
kadar Rp potansiyometresini ayarlayınız.
3) Potansiyometreyi devreden sökerek direncini
ölçünüz.
4) Köprü denge koşulunu kullanarak bilinmeyen Rx
direncini bulunuz.
5) Gerilim kaynağından 8V ve 10V vererek aynı
işlemleri tekrarlayınız.
R
R
(R1=2kΩ, R3=1.5kΩ, Rp=10kΩ, Rx=…….kΩ) , 1 = 3
R p RX
Şekil-4
B) Sığa Köprüsü ile ölçmeler:
1) Şekil-5’deki devreyi İşaret Üretecinin gerilimi 5V,
frekansı 100Hz olacak şekilde kurunuz.
2) Köprü dengeye gelecek şekilde Rp potansiyometresini
ayarlayınız.
3) C1’in verilen değerini kullanarak Cx bilinmeyen
sığasını bulunuz.
4) Frekansın 150Hz ve 200Hz değerleri için deneyi
tekrarlayınız.
R
C
(R1=3.3kΩ, C1=22nF, Rp=10kΩ, Cx=………nF) , 1 = X
Rp
C1
Şekil-5
21
Deneyin Adı: Köprü İle Ölçmeler
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. .
. .
. .
.
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
Tarih …/……/20……
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
. .
. .
. .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. .
. .
. .
.
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. .
. .
. .
.
. .
. .
. .
.
A) Wheatson Köprüsü ile Ölçmeler
3)
5V
Rp=……. (kΩ)
8V
Rp=……. (kΩ)
10V
Rp=……. (kΩ)
A) Sığa Köprüsü ile Ölçmeler
2)
100Hz
Rp=……. (kΩ)
150Hz
Rp=……. (kΩ)
200Hz
Rp=……. (kΩ)
22
( FL 2 – 6 )
TERMOÇİFT
KURAM :
Bir metalin yüzeyinden bir elektron
ayırmak için yapılması için gereken işe o metalin
iş fonksiyonu denir. Farklı iş fonksiyonlarına
sahip metallerin değme noktalarında sıcaklığa
bağlı olarak bir potansiyel farkı oluşur. Bu olaya
Seebeck olayı denir. Oluşan bu gerilim yardımı ile
değme noktasının sıcaklığı ile ölçülebilir.
İş fonksiyonları farklı iki metal tel bir
Şekil-1
noktadan kaynaklanarak bir termoçift oluşturur. Pratikte kullanılan termoçiftler genellikle
C0 başına 20-50µV luk gerilim üretirler. Bir termoçift ile sıcaklık ölçmek için diğer uçlar
bir ölçü aletine bağlandığında, bu bağlantı noktalarında da farklı termoçiftler oluşur ve
ölçmek istediğimiz büyüklüğü doğrudan gözleyemeyiz.
Bu nedenle pratikte Şekil-1 de görülen devre biçimi kullanılır. T sıcaklıklı noktada
VAB (T) gerilimi, T0 sıcaklıklı noktada VACu (T0) ve VCuB (T0) gerilimleri oluşur. Ölçü
aletlerinin bağlantı uçları genellikle bakır veya bakırlı alaşımlardan yapıldığından ve iki
uç aynı sıcaklıkta kabul edilebileceğinden ölçü aletinin bağlantı noktalarında bir gerilim
oluşmaz. Böylece ölçü aletinin okuyacağı gerilim
V = VAB (T)- VAB (T0)
olur.
Çoğunlukla T0 sıcaklığı (referans
sıcaklığı ) su-buz karışımı sıcaklığı olan
0 C0 olarak seçilir.
Öncelikle
termoçifti
oluşturan
metallerden birisi bakır ise ikinci referans
eklemine gerek olmaz. Bu durumda Şekil2’de görülen bağlantı biçimi kullanılır.
Şekil-2
23
DENEYİN YAPILIŞI:
1. Şekil-3 teki düzeneği kurunuz
2. Fırının
güç
kontrolünü
1.
0
kademeye getiriniz ve 50 C den
başlayarak
5C0
adımlarla
aşağıdaki tabloyu doldurmaya
başlayınız.
Şekil-3
3. Sıcaklık denge konumuna gelince güç kontrolunu 2. kademeye getirerek devam ediniz.
4. Sıcaklık yeniden dengeye geldiğinde güç kontrolü önce 1. kademeye sonra 0 a
getirerek 3. sütunu doldurunuz.
5. Her sıcaklık için ısınma ve soğuma sırasında okunan gerilim değerlerinin
ortalamasını alarak kullandığınız termoçiftin ‘’ Gerilim- Sıcaklık ‘’ eğrisinin
grafiğini çiziniz.
Termometre
0
sıcaklığı ( C)
Sıcaklık artarken
Sıcaklık azalırken
Ortalama çıkış
çıkış gerilimi (mV)
Çıkış gerilimi (mV)
Gerilimi (mV)
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
24
Deneyin Adı: Termoçift
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Tarih …/……/20……
. .
. .
. .
.
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. .
. .
. .
.
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
. .
. .
. .
.
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. .
. .
. .
.
. .
. .
. .
.
Termometre
Sıcaklık artarken
Sıcaklık azalırken
sıcaklığı (0C)
çıkış gerilimi (mV)
Çıkış gerilimi (mV)
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
25
( FL 2 – 7 )
ISININ ELEKTRİKSEL EŞDEĞERİ ve
KIZGIN FLAMANLI LAMBANIN IŞIK VERİMİ
KURAM:
Bir enerji çeşidi olan ısı enerjisi, doğrudan kalorimetrik yöntemlerle ölçüldüğünde
Kalori (C) ile ifade edilir. Mekanik veya elektrik enerjisi ise doğrudan Joule (J) birimi ile
verilir. Joule ve kalori birimleri arasındaki oran sabit bir çevirme çarpanı J ile verilir.
Alışkanlık olarak, mekanik enerjinin ısıya çevrilmesi ile ilgili bir deney yapılıyorsa bu J
çarpanına ısının mekanik eşdeğeri, elektrik enerjisinin ısıya çevrilmesi ile ilgili bir deney
yapılıyorsa, ısının elektriksel eşdeğeri adı verilir.
Isınına bir cisim, hangi yöntemle
ısıtıldığından
bağımsız
olarak
bir
0
elektromagnetik ışıma yapar. 2800 K sıcaklığına
ısıtılmış tungsten telin bağıl ışıma ve gözün
algılama spektrumları Şekil-2’de görülmektedir.
Elektromagnetik ışınımda, 400nm’nin
altında morötesi, 400-700nm arası görünür,
700nm’nin üzeri kızılötesi bölge olarak
adlandırılır.
Akkor haline gelmiş bir tungten telin
ışıtığı enerji bir başka cisim tarafından
soğurulduğunda, bu cismin sıcaklığı artar. Ancak
her cismin her dalga boyundaki ışınımı aynı
şiddette soğurmaz. Bütün dalga boylarındaki
ışınımı aynı şiddette soğuran cisme kara cisim
denir.
Şekil-1
Şekil-1 de görülen düzenekte, su görünür bölge için geçirgen olmakla birlikte
morötesi ve kızılötesi bölgeler için iyi bir soğurgandır. Suya çini mürekkebi gibi boyar
madde katılarak görünür bölgede de soğurgan ortam haline getirilebilir.
Şekil-1
26
Böylece, t (saniye) süresince. V (volt) gerilimi altında I (amper) akımı ile ısıtılan ve
aldığı ısı enerjisi ışıma yolu ile çevresine yayan lambanın aldığı enerji
E = IVt
dir. Bu enerji su tarafından soğurularak suyun ısınmasına harcanır. Kalorimetrik Ms su
kütlesi, Mk, kap ve lambanın su cinsinden eşdeğer kütlesi ve ΔT de sıcaklık farkı ise
suyun aldığı enerji kalori olarak
H = (M S + M K )ΔT
ve
J=
E
IVt
=
H (M S + M K )ΔT
olarak bulunur.
Suya boya maddeleri katılmazsa doğal olarak gönür bölgedeki ışımaya karşı gelen
enerji soğurulmayacak ve ısınmaya katkıda bulunmayacaktır. Bu durumda suyun aldığı
E’enerjisi lambaya verilen E enerjisinden küçük olacaktır. Lambanın görünür bölgede
verdiği ışıma enerjisinin aldığı toplam enerjiye oran verim,
ε=
E − E′
E
olarak tanımlanır.
DENEY:
1. Boş su kabını kapağı ile tartınız. (mk) ve C=0.2 kal/gr.C0 ortalama değerini kullanarak
kabın su eşdeğerini, Mk=C mk eşitliğinden bulunuz.
2. Su kabına çizgi düzeyine kadar su doldurunuz, 10 damla çini mürekkebi damlatınız
ve yeniden tartıp fark alarak su kütlesi Ms ‘yi bulunuz.
3. Su kabını kalorimetre kabına koyup termometreyi yerleştiriniz.
4. Güç kaynağını açıp çıkış gerilimi 22 V olacak şekilde ayarlayınız ve gerilimi
değiştirmeden anahtarı kapatınız.
5. Şekil-2’deki devreyi kurunuz. Sistem dengeye sıcaklığına gelince T1 sıcaklığını
yazınız.
6. Güç kaynağını açıp kronometreyi de aynı anda çalıştırınız. Deney süresince gerilimin
hep aynı değerde kalmasını sağlayınız. Uyguladığımız V gerilimini ve I akımını
yazınız.
7. Sistemin ilk sıcaklık değerinden yaklaşık 230C kadar yükselince gücü kesiniz ve bir
süre sistemin yeni denge sıcaklığına gelmesini bekleyiniz ve son sıcaklık T2’yi
yazınız.
8. Yukarıdaki eşitlikleri kullanarak J değerini hesaplayınız.
9. Kabı boşaltıp, deneyi 2-7 adımlarını sadece su koyarak aynı şekilde tekrarlayınız.
10.Daha önceden bulduğunuz J değerini kullanarak bulacağınız yeni değerlerle
11.
E = I V t′ ’
ve
E ′ = (M S′ + M K′ ) ΔT ′
değerlerini hesaplayıp ε verimi bulunuz.
27
Deneyin Adı : Isının Elektriksel Eşdeğeri Ve Kızgın Flamanlı Lambanın Işık Verimi
Tarih …/……/20……
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. .
. .
. .
.
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
. .
. .
. .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. .
. .
. .
.
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. .
. .
. .
.
. .
. .
. .
.
Mürekkepli Su İçin
1)
2)
5)
6)
7)
mk=………….
Ms=………….
T1=…………..
V=……………
T2=…………...
I=……………
Su İçin
1)
2)
5)
6)
7)
mk=………….
Ms=………….
T1=…………..
V=……………
T2=…………...
I=……………
28
( FL 2 – 8 )
MERCEKLER
KURAM:
Deneyin Amacı: İnce kenarlı (yakınsak) ve kalın kenarlı (ıraksak) mercekleri tanımak,
merek sistemi oluşturarak yakınsamayı kavramaktır.
Ön Bilgi: Yüzeylerinden en az birisi küresel olan saydam cisimlere mercek denir.
Küresel yüzeylerin yarı çapları R1 ve R2 ise merceğin odak uzaklığı,
1 ⎛n
1
⎞⎛ 1
±
= ⎜ − 1⎟⎜⎜ ±
f ⎝ n ′ ⎠⎝ R1 R2
⎞
⎟⎟
⎠
bağıntısı ile bulunur. Burada n merceğin, n’ ise bulunduğu ortamın kırılma indisidir. R1
birinci yüzün, R2 ikinci yüzün eğrilik yarıçapları olup tümsek olması halinde (+), çukur
olması halinde (-) alınır. Odak uzaklığı (+) ise mercek yakınsak, (-) ise mercek ıraksak
mercek olur. Böyle bir cismin önüne [c] boyunda bir cisim konursa, [g] boyunda görüntüsü
oluşur. Cisim mercekten [s] kadar uzaklıkta iken görüntüsü [s’] uzaklıkta oluşmuşsa s ile
s’ arasında,
1 ⎛ 1 1⎞
= ⎜± ± ⎟
f ⎝ s s′ ⎠
Bağıntısı vardır. Cisim uzaklığı s, cisim gerçek ise (+) sanal ise (-) ve aynı şekilde s’
görüntü uzaklığı, görüntü gerçek ise (+) sanal is (-) alınır. Cisim boyu ile oluşan görüntü
boyu arasında da,
m=
g s
=
c s′
bağıntısı vardır ve bu orana merceğin büyütülmesi denir. Odak uzaklığı f olan bir merceğin
1
yakınsaması D =
dir. Ve f metre olarak alındığında yakınsama diyotr cinsinden çıkar.
f
Yakınsamaları D1 ve D2 olan mercekten oluşan bir sistemin yakınsaması,
D=D1+D2
veya
1
1
1
= +
f
f1 f 2
olur.
29
DENEYİN YAPILIŞI:
1) Bir yakınsak merceğin odak uzaklığının ölçülmesi: verilen ince kenarlı bir merceği,
ışık kaynağı ile ekran arsına koyunuz. Merceği optik ray üzerinde hareket ettirerek, cismin
ekran üzerinde görüntüsünü oluşturunuz. Merceği beş ayrı yere koyarak , bu durumlardaki
s ile s’ uzaklıklarını ölçünüz. Bu değerler yardımıyla f odak uzaklıklarını hesaplayınız.
Değerleri Tablo-1 ‘ e yazarak s=f(s’) grafiğini çiziniz. Ayrıca bulduğunuz bu değerleri
kullanarak
f + f2 + f3 + f4 + f5
f = 1
5
den ortalama odak uzaklığını bulunuz.
s(cm)
s’(cm)
f(cm)
s1 =
s’1=
f1=
s2 =
s’2=
f2=
s3 =
s’3=
f3=
s4 =
s’4=
f4=
s5 =
s’5=
f5=
Tablo-1
2) Bir ıraksak merceğin odak uzaklığının bulunması: Iraksak mercek üzerine asal
eksenine paralel gönderilen bir ışık demeti merceği geçtikten sonra dağılır. Dağılan
ışınların uzantıları asal ekseni sanal olan f odak noktasında keserler. Işık kaynağından çıkan
paralel ışık demeti önüne verilen ıraksak merceği merceği koyunuz ve ekranda oluşan
dairesel aydınlanmayı görünüz. Merceğin yerini sabit tutarak ekranı hareket ettiriniz.
Mercek ile ekran arasındaki uzaklığı u, oluşan dairenin yarıçapını R ile göstererek çeşitli u
mesafelerine karşılık olan R yarıçaplarını ölçünüz. Bu değerleri Tablo-2 de yerine koyarak
R=f(u) grafiğini çiziniz. Grafiği uzatarak u eksenini kestiği noktayı bulunuz. Bu nokta
sanal olan F odak noktasıdır ve O dan uzaklığı da merceğin f odak uzaklığını verir.
u (cm)
R (cm)
u=
R1=
u=
R2=
u=
R3=
u=
R4=
u=
R5=
Tablo-2
30
3) Mercek Sistemleri: Önceki çalışmalarda kullandığınız mercekler yardımıyla iki
mercekten oluşan bir mercek sistemi oluşturunuz. Sistemi daha önce yaptığınız gibi, hareket
ettirerek s ve s’ uzaklıklarını beş ayrı değer için ölçünüz. Bulduğunuz değerleri Tablo-3’de
yerine yazınız ve,
f + f2 + f3 + f 4 + f5
f = 1
5
den ortalama f odak uzaklığını bulunuz. Bulduğunuz bu ortala değeri, önceki (a) ve (b)
bölümlerinde bulduğunuz f1 (yakınsak merceğin odak uzaklığı ) ile f2 ( ıraksak merceğin
odak uzaklığı ) değerlerini kullanarak,
1
1
1
= +
f
f1 f 2
Bağıntısından bulacağınız f değeri ile karşılaştırınız.
s(cm)
s’(cm)
f(cm)
s1 =
s’1=
f1=
s2 =
s’2=
f2=
s3 =
s’3=
f3=
s4 =
s’4=
f4=
s5 =
s’5=
f5=
Tablo‐3 TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-II LABORATUVARI © 2010
31
Deneyin Adı: Mercekler
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Tarih …/……/20……
. .
. .
. .
.
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
:.
: .
:.
: .
. .
. .
. .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
. .
. .
. .
.
Adı Soyadı
Numarası
Deney Grubu
İmza
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
:.
: .
:.
: .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. .
. .
. .
.
. .
. .
. .
.
1) Bir yakınsak merceğin odak uzaklığının ölçülmesi
s(cm)
s’(cm)
f(cm)
s1 =
s’1=
f1=
s2 =
s’2=
f2=
s3 =
s’3=
f3=
s4 =
s’4=
f4=
s5 =
s’5=
f5=
2) Bir ıraksak merceğin odak uzaklığının bulunması:
u (cm)
R (cm)
u=
R1=
u=
R2=
u=
R3=
u=
R4=
u=
R5=
32
3) Mercek Sistemleri:
s(cm)
s’(cm)
f(cm)
s1 =
s’1=
f1=
s2 =
s’2=
f2=
s3 =
s’3=
f3=
s4 =
s’4=
f4=
s5 =
s’5=
f5=
33

Fizik II Lab. Deney Föyü

Transkript

Benzer belgeler

OUTWEAR Yangına Tepki Belgesi

Öğrenci İşleri Daire Başkanlığına

DENEY RAPORU NASIL YAZILIR? - Ondokuz Mayıs Üniversitesi

Regüle Devreleri - Uludağ Üniversitesi

PDF - Bilkent Üniversitesi

Fizik IV Lab Deney Föyü