YÜZÜNCÜ YIL ÜNİVERSİTESİ
ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
ELEKTRİK DEVRELERİ LAB DENEY FÖYLERİ
DENEY 4 # KAPASİTÖR DAVRANIŞININ İNCELENMESİ
1. AMAÇ: Elektrik devre ve uygulamalarında kullanılan Kapasitörün (Kondansatör) doğru
akım devrelerindeki davranışının gözlemlenmesi.
2. TEORİ/ÖNÇALIŞMA:
2.1. Kapasitör (Kondansatör)
ƒ Aşağıda çeşitli simgeleri gösterilen Kapasitör; elektronların kutuplanarak, elektriksel
yükü elektrik alanın içerisinde depolayabilme özelliklerinden faydalanılarak, bir yalıtkan
malzemenin iki metal tabaka arasına yerleştirilmesiyle oluşturulan temel elektrik ve
elektronik devre elemanıdır. Piyasada kapasite, kondansatör, sığaç gibi isimlerle anılan
kapasitörler; elektrik yükü depolama enerji depolama), reaktif güç kontrolü, bilgi kaybı
engelleme, gerilim düzeltme, AC/DC arasında dönüşüm yapmada kullanılırlar ve tüm
entegre devrelerin vazgeçilmez elemanıdırlar.
ƒ Biriken ya da depolanan Q yükünün uygulanan V gerilimine oranı, kondansatörün
“sığası” ya da “kapasitesi” olarak adlandırılır, C ile gösterilir, birimi “Farad” dır.
ƒ Çok farklı kapasitör üretim teknikleri mevcuttur. Bunlardan, kutuplu Elektrolitik
kondansatörlerin hacmi küçük, kapasitesi büyük ve maliyeti düşüktür. Ancak kaçak akımı
büyüktür ve ters bağlantıda bozulurlar. Devreye bağlantı da “+” elektrot, devrenin pozitif
tarafına, “-” elektrot ise negatif tarafına bağlanmalıdır. Ters bağlantıda anot üzerindeki
oksit tabakası kalkar ve geçen akımla elektrolitik kimyasal reaksiyona uğrar ve sonrasında
ısınıp şişerek kondansatörü bozar.
2.2. Doğru akım devrelerinde kapasitör davranışı
ƒ Kapasitörler doğru akım devrelerinde i=C.dV/dt şeklinde bir akım-gerilim davranışına
sahiptirler. Üzerindeki gerilim değiştikçe bir akım akışı olacaktır. Bu değişim devre
kararlı hale gelinceye kadar devam eder. Karalı halde devrede gerilim değişimi
olmayacağından, kondansatör açık devre davranışı gösterir.
ƒ Kondansatörlerin enerji depolama safhası, şarj olma diye nitelendirilebilir. Şarj
sırasında, “τ=RC” süresinde, gerilim son değerin % 63 değerine ulaşır. Kondansatör
gerilimi, şarj olurken yani dolarken “Vc(t) = E.(1 – e-t/τ)” eğrisiyle değişmektedir. Deşarj
olurken, yani boşalırken “Vc(t) = E.e-t/τ ” eğrisiyle değişmektedir. “E”, kondansatör
uçlarına uygulana gerilim ya da şarj sonrasında uçlarındaki gerilim değeridir.
3. DENEYİN YAPILIŞI:
CRO
DC
Ie
CRO
DC
Ie
A
A
10 kΩ
10 kΩ
330 μF
DC
+
Vc +
DC
10 V
330 μF
-
+
-
10 V
Vc +
10 kΩ
Şekil 2
Şekil 1
3.1.
ƒ Şekil 1’ de verilen devreyi kurunuz. CRO, osiloskop ölçüm probunun bağlanacağı
yerdir. A simgesi DC ampermetreyi ifade etmektedir. Osiloskop ile kapasitör gerilimi,
ampermetre ile devre akımı ölçülecektir.
ƒ Deneye başlamadan önce, mutlaka teorik değerleri (tepe değer ve τ, 5τ) hesaplayınız.
ƒ Başlangıçta devreye güç vermeyiniz. Osiloskobu 10 V ölçebilecek şekilde, T=10 s
kademesine ayarlayınız. Bu ayarlar, kapasitör davranışının net bir biçimde gözlemlenmesi
açısından önemlidir.
ƒ Kapasitör +/- yönlerine dikkat ediniz. + yön, akım giriş yönünde olmalıdır.
3.2.
ƒ Devreye güç veriniz.
ƒ Kapasitör, τ süresince (zaman sabiti); varacağı tepe değerinin %63 değerine, 5τ
süresinde de; %98 değerine ulaşmakatdır. Gerilimi gözlemleyiniz. Zaman sabitini,
5xZaman sabitini ve son değeri (tepe değer) not ediniz. Deney öncesi hesapladığınız
teorik değerleri (tepe değer ve τ, 5τ), ölçtüğünüz değerlerle karşılaştırınız. Aynı zamanda,
başlangıçtan itibaren multimetreden ölçülen akım (Ie) değerini gözlemleyiniz.
ƒ Bu aşama, kapasitörün şarj karakteristiğini göstermektedir. Tam şarj durumunda devre
kararlı haldedir, akımı ölçünüz ve not ediniz. Akımın neden ölçülen değerde olduğunu
tartışarak not ediniz.
ƒ Güç düğmesini kapatınız, kapasitör kaynağın direnci üzerinden deşarj olacaktır, tam
deşarj olduğunda devre kararlı hale gelecektir, gözlemleyiniz. Deşarj sırasında ölçüm
yapmanıza gerek yoktur.
2
3.3.
ƒ Şekil 2’ deki devre için ilk devreye direnç ekleyiniz. Güç düğmesi kapalı konumda
olmalıdır.
ƒ Güç düğmesini açınız. Şarj durumunu tekrar gözlemleyiniz. Tepe değerinin hangi
değere çıktığını not ediniz. 3.2 aşamasındaki değerden farkını tartışınız. Zaman sabitini
ölçünüz. 3.2 aşamasındaki değerlerle karşılaştırınız.
ƒ Akımın son değerini ölçünüz ve not ediniz. 3.2 aşamasında ölçülen değerden farkını
tartışınız.
ƒ Güç düğmesini kapatınız.
4. SONUÇLAR:
ƒ Kapasitörün şarj ve deşarj davranışını gözlemleyebildiniz mi?
ƒ Kapasitörün zaman sabiti değerini ölçebildiniz mi?
ƒ Akım ölçümü vasıtasıyla, kapasitörün kararlı halde davranışınız gözlemleyebildiniz
mi?
ƒ Deney aşamalarındaki ölçümleri ve tartışınız diye belirtilen hususları aktararak
raporunuzu yazınız.
3
Download

Elektrik Devreleri Lab II Deney4 Föyü