ELEKTRİK ÖLÇME TEKNİĞİ DERS İÇERİĞİ
Hafta
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Konular
Uzunluk Ölçümü, Kütle Ölçümü, Alan Ölçümü ve Hacim
Ölçümü
Akışkan Ölçümü, Sıcaklık Ölçümü ve Eğim Ölçümü, Kesit ve
Çap Ölçümü
Hız ve Devir Ölçümü, Basınç Ölçümü
Işık Ölçümü, Ses Ölçümü
Ölçme ve Ölçü Aletleri, Birimler ve Dönüşümler
Ölçme ve Ölçü Aletleri (Analog ve Dijital Ölçü Aletleri)
Temel Elektriksel Ölçmeler (Direnç Ölçümü)
Temel Elektriksel Ölçmeler (Bobin ve Kondansatör Ölçümü)
Elektronik Devre Elemanlarının Ölçümü
Akım ve Gerilim Ölçmeleri (DC ve AC Ölçüm)
Osilaskop ile Ölçme
İş, Güç ve Enerji Ölçmeleri
İş, Güç ve Enerji Ölçmeleri
1
Ölçü Trafoları
2
ELEKTRİK ÖLÇME TEKNİĞİ
Ölçme ve Birim Nedir?
Ölçme: Bilinmeyen bir büyüklüğü kendi cinsinden
bilinen bir büyüklük ile karşılaştırılmasıdır.
Birim: Ölçme sonucunda elde edilen sayılar
birimleriyle beraber bir anlam ifade ederler. Her büyüklük ölçü
sayısı ve birim olmak üzere iki kısımdan oluşur. Birimler çok
eski zamanlardan beri uluslarca kullanılmıştır.
•
•
•
•
•
•
•
SI Birim Sistemine Göre 7 Temel Birim
Uzunluk için
2 metre
Kütle ölçümü için
10 kilogram
Zaman için
3 saniye
Akım şiddeti
1,6 Amper
Sıcaklık
273,15 Kelvin
Işık Şiddeti
0,15 Kandela
Madde Miktarı
10 Mol
3
Birimler Sistemi (Système International d'Unités)
Ölçülecek büyüklükler değiştikçe bunlara ait birimler de
değişmektedir. Yalnız bu büyüklüklerin ölçülmesinde, birlik ve
beraberliğin sağlanması amacıyla uluslararası standart hale
getirilen Birimler Sistemi kullanılır. Uluslararası Birimler
Sistemi (Système International d'Unités) ismi ve tüm dillerde
geçerli olmak üzere SI kısaltması, 11. CGPM (Ölçü ve Tartılar
Genel Konferansı, Conférence Générale des Poids et
Mesures) konferansında kabul edilmiştir.
Birim sistemlerinden uluslararası anlaşmalarla kabul
edilmiş olan ve en çok kullanılan dört tanesi;
• CGS Mutlak Birimler Sistemi,
• MKS Mutlak Birimler Sistemi,
• Gravitasyonel “MKFS” Birimler Sistemi
• Uluslararası Birim Sistemidir (SI)
4
Birim Sistemleri
İngiliz Birim Sistemi (FPS Sistemi)
İngiliz birim sisteminde kütle, uzunluk ve zaman
birimleri sırasıyla libre-kütle (libre-mass), ayak (foot, ft) ve
saniye (s) ile ifade edilir.
İngiliz birim sisteminde
uzunluk, kütle ve hacim
birimleri
5
CGS Birim Sistemi
Uzunluk, kütle ve zaman temel kavramları üzerine
kurulmuştur. Bu üç temel kavram için temel birim olarak
santimetre(cm), gram(g) ve saniye(s) kabul edildiğinden
santimetre, gram, saniye veya kısaca CGS sistemi adını alır.
MKS Birim Sistemi
Bu sistemde temel kavramlar yine uzunluk, kütle ve
zamandır. Elektrikte, akım şiddeti de temel kavramlar arasına
girer. Temel birimler olarak, uzunluk için metre(m), kütle için
kilogram(kg), zaman için saniye(s) ve akım için amper(A)
kabul edildiğinden kısaca MKS veya MKSA sistemi olarak
bilinir.
6
MKFS Birim Sistemi
Kütle yerine kuvveti temel kavram kabul eden bu
sistemde, temel birimler uzunluk için metre(m), kuvvet için 1
kg kütleye Paris’te etkiyen yerçekimi olan kiloforce (kf) ve
zaman için saniyedir(s). 1kg kütleye etkiyen yerçekimi her
yerde aynı olmadığı için bu sistem mutlak bir birim sistemi
değildir. Bu sistem daha çok mühendislikte ve halk arasında
kullanılmaktadır. MKFS sisteminde kütle için özel bir birim
yoktur. 1MKFS kütle birimi 9,81kg olup, 1 kilogram kuvvetin
etkisiyle 1m/s2 ’lik ivme kazanan cismin kütlesi olarak
tanımlanır.
7
SI Birim Sistemi
Uluslararası Ölçüler Konferansı’nın 1971’de yaptığı
toplantıda, en temel büyüklüklerden (uzunluk, kütle, zaman)
başka, dört temel büyüklüğün daha birimlerini içine alan
uluslararası birim sistemi tanımlanmıştır. Uluslararası birim
sistemi, MKS birim sistemini kapsar. SI birim sistemi en önemli
birim sistemidir.
Her bir büyüklük için diğerlerinden apayrı bir birim
tanımlamaya da gerek yoktur. Çünkü bütün büyüklükler
uzunluk, kütle (veya teknikte kuvvet) ve zamanın bir
fonksiyonu olarak ortaya çıktığından, bunlara ait birimlerle
ifade edilebilirler. Bu büyüklüklere Temel Büyüklükler denir.
Temel büyüklüklerden türetilen büyüklüklere de Türetilmiş
Büyüklükler denir.
Çok değişik fiziksel büyüklükler olmasına rağmen yedi
tanesi temel birim olarak kabul edilmiştir. Diğer büyüklükler ise
8
temel büyüklükler cinsinden ifade edilirler.
BÜYÜKLÜK
GÖSTERİLİŞ
BİRİMİ
KISALTMASI
Uzunluk
l
Metre
m
Kütle
m
Kilogram
kg
Zaman
t
Saniye
s
Sıcaklık
T
Kelvin Derece
K
Elektrik Akımı
Işık Akım
Şiddeti
Madde Miktarı
I, i
Amper
A
I
Kandela
cd
n
Mol
mol
9
Uluslararası sistemin kabul ettiği temel birimler
Fluid Ounce: 28,41 ml
Inch: 2,54cm
Quart: 0,946 l Amerikan
Foot: 30,48cm
Pint: 473,176ml Amerikan
Yard: 91,44cm
Gallon: 3,785 l Amerikan
1 yard = 3 feet = 36 inch
1 Gallon = 4 Quart = 8 Pint = 16 cup = 128 Fluid ounce
Ounce: 28,35 g
Pound: 0,454 kg
Stone: 6,35 kg
Ton: 907,194kg
1 Pound = 16 Ounce
1 Stone = 14 Pound
1 Ton = 2000 Pound
10
ABD geleneksel ölçü birimleri ile SI birim sisteminin
karşılaştırılması (Kütle, Hacim, Sıcaklık ve Uzunluk)
11
Metre
Uzunluk birimi metrenin 1889 tanımı BIPM (Uluslararası
ağırlık ve ölçüler bürosu - International Bureau of Weights and
Measures) tarafından muhafaza edilen yapay uluslararası
platin-iridyum çubuğa dayanıyordu. Yaklaşık yüz yıl boyunca
devam eden daha hassas ve kolaylıkla yinelenebilen
deneylere bağlama çalışmaları sonucu 17. CGPM tarafından
1983 yılında aşağıdaki son tanımı kabul edilmiştir.
Metre, bir saniyenin 1/299 792 458’ i kadar bir sürede,
ışığın boşlukta aldığı yolun uzunluğudur. (17. CGPM, 1983)
Platinyum ve İridyum
alaşımımdan imal edilen
1889’dan 1960’a kadar standart
olan tarihi Uluslararası Prototip
Metre çubuğu
12
Kilogram (Kg)
Kilogram 18. yüzyıl sonlarında +4°C' deki 1
desimetreküp suyun kütlesi olarak tanımlanıyordu. 1889’daki
birinci CGPM’ de platin-iridyum alaşımdan yapılmış
uluslararası kilogram prototipi tasdik edildi ve 1901’ de 3.
CGPM de BIPM (Uluslararası Ölçü ve Tartılar Bürosu, Bureau
International des Poids et Mesures) tarafından tanımlı
şartlarda muhafaza edilen kilogram prototipi uluslararası kütle
birimi olarak kabul ederek yaygın olarak kullanılan ağırlık
kelimesinin neden olduğu karışıklığa son verdi. Kilogram
kütle birimidir ve uluslararası prototip kilogram'ın kütlesine
eşittir. (3. CGPM, 1901)
Uluslararası prototip kilogram halen 1889’da belirlenen
fiziksel şartlarda, Paris yakınlarındaki Sevres kasabasında
BIPM tarafından muhafaza edilmektedir.
13
% 90 platin ve% 10 iridyum alaşımı ve bir sağ dairesel
silindir (yükseklik = çap) içine 39,17 mm işlenmiş olan
Uluslararası Prototip Kilogram (IPK)
14
Saniye
Saniye, en düşük enerji seviyesindeki (ground state)
Sezyum-133 atomunun (133Cs atom çekirdeği) iki hyperfine
seviye arasındaki geçiş radyasyonunun 9 192 631 770
periyoduna karşılık gelen süredir, (13. CGPM, 1967).
Amper
Elekrik akımı ve elektrik direnci birimleri uluslararası
ampere ve uluslararası ohm ismiyle 1908’deki Uluslararası
Londra Konferansında onaylanmıştır. Bu uluslararası birimler
genel istek üzerine, 1946’daki CIPM önerisi dikkate alınarak
1948 de yapılan 9. CGPM tarafından mutlak birimler adı
verilerek resmen ortadan kaldırılmıştır.
Amper, sonsuz uzunlukta, ihmal edilebilir dairesel
kesitte, birbirinden 1 metre uzaklıkta, tam vakum içine
yerleştirilmiş iki paralel iletkenin içinden akan ve iletkenlerde,
15
beher metre başına 2·10-7newton kuvvet oluşturan sabit
akımdır, (9. CGPM, 1948)
Kelvin
Termodinamik sıcaklık birimi tanımı esas olarak 1954
deki 10. CGPM de, suyun üçlü noktası (triple point - aynı
anda katı, sıvı ve gaz halinde bulanabildiği sıcaklık) sabit ve
273,16 Kelvin olarak kabul edilerek tanımlanmıştır. 1967 deki
13. CGPM de ise kelvin(K) yerine derece Kelvin(°K) kabul
edilerek aşağıdaki tanım uyarlanmıştır. Termodinamik sıcaklık
birimi kelvin, suyun üçlü noktasının (triple point) termodinamik
sıcaklığının 1/273,16 sıdır, (13. CGPM, 1967).
Candela(Cd)
Kandela, belirli bir doğrultuda, 1/683watt/steradian
ışıma şiddetinde ve 540x1012 hertz frekansta tek renk
(monochromatic) ışınım yayan bir kaynağın ışık şiddetidir,
(16. CGPM, 1979).
16
Mol
Mol, 0,012 kilogram karbon 12 izotopundaki atom
sayısı kadar temel yapıtaşı ihtiva eden bir sistemin madde
miktarıdır; sembolü mol' dür. Temel yapıtaşları, atom, molekül,
iyon, elektron ve benzeri tanecikler veya böyle taneciklerden
oluşan guruplar olabilir ve mole kullanılırken belirtilmelidir, (14.
CGPM, 1971).
17
Temel birimlerin çarpılması veya bölünmesi ile elde
edilen yeni birimler Türetilmiş birimler denir.
BÜYÜKLÜK
SEMBOLÜ
BİRİMİN ADI
Alan
S
Metrekare
Hacim
V
Metreküp
Hız
V
Metre/saniye
İvme
A
Metre/s2
Kuvvet
F
Newton(N)
Basınç
P
Pascal (Pa)
İş, Enerji, ısı
miktarı
W
Joule(J)
Güç, ısı akışı
P
Watt(W)
Elektrik yükü
Q
Coulomb(C)
AÇIKLAMA
En.Boy
m.m = m2
En.Boy.Yükseklik
m.m.m = m3
Yol/Zaman
m/s
Hız/Zaman
m/s.1/s=m/s2
Kütle. İvme
kg.m/s2
Kuvvet/Alan
N/m2= kg m−1s−2
Kuvvet.Yol=Güç.Zaman=Yük.Potansiyel Fark
N.m=P.s=q.V = kg m2s−2
İş/Zaman
J/s=N.m/s= J/s = kg m2s−3
18
Akım.Zaman
Amper.s
BÜYÜKLÜK
Gerilim, EMK,
Potansiyel
Fark
Elektrik alan
şiddeti
Manyeto motor
kuvvet
Elektriksel
direnç
Elektriksel
iletkenlik
Elektriksel
kapasite
Elektriksel self
SEMBOLÜ
BİRİMİN
ADI
AÇIKLAMA
V,U
Volt(V)
İş/Yük miktarı
Joule/coulomb W/A = J/C = kg m2A−1s−3
E
F
R
Ohm(Ω)
G
Siemens
(S)
C
Farad(F)
L
Henry(H)
Kuvvet/Elektrik Yükü=Potansiyel fark/metre
Newton/Coulomb=Volt/metre
Akım şiddeti.Sarım sayısı
Amper.sarım
Gerilim/Akım
Volt/Amper V/A = kg m2A−2s−3
1/Elektriksel Direnç
Ω−1= kg−1m−2A2s3
Elektrik yükü/Potansiyel fark
Coulomb/V C/V = kg−1⋅m−2⋅s4⋅A2
Manyetik akı/Akım şiddeti
Wb/A=Volt.saniye/Amper Wb/A = kg m2A−2s−2
19
Türetilmiş birimler
BÜYÜKLÜK
SEMBOLÜ
BİRİMİN ADI
Manyetik akı
Φ
Weber(Wb)
B
Tesla(T)
Manyetik akı
yoğunluğu
Manyetik alan
şiddeti
Işık akısı
Parlaklık
(Parıltı)
Aydınlık şiddeti
Frekans
Açısal frekans ve
hız
H
Φ
Lümen(lm)
AÇIKLAMA
Potansiyel fark.Zaman
Volt.saniye= kg m2s−2A−1
Manyetik akı/Alan
Weber/m2=Volt.s/m2 Wb/m2= kg s−2A−1
MMK/Uzunluk
Amper/metre
kandela/steradyan
Candela/m2
L
E
F
Lüx(lx)
Hertz(Hz)
W
Radyan/s
Lümen/m2
lm/m2= cd sr m−2
1/periyot
1/açısal periyot
20
21
BİLİMADAMI
BİRİMİ
AÇIKLAMA
ÇALIŞMALARI
Isaac Newton (İngiliz)
Newton
Kuvvet
Yerçekimi Kanunu, Hareket Kanunları
Charles Augustin de Coulomb
(Fransız)
Coulomb
Elektrik Yükü
Elektriksel Çekim Kanunu
James Watt (İskoç)
Watt
Güç, ısı akışı
Modern Buhar Makinesi (Endüstriyel Devrim)
Alessandro Volta (İtalyan)
Volt
Potansiyel fark
İlk Voltaik Pil
Andre Marie Ampere (Fransız)
Amper
Elektrik akımı
Elektromanyetizma üzerinde ilk çalışma
yapan kişlerden
Joseph Henry (Amerikan)
Henry
Elektriksel self
Öz indüktansın elektromanyetik fenomeni
George Simon Ohm (Alman)
Ohm
Elektriksel direnç
Ohm Kanunu
Michael Faraday (İngiliz)
Faraday
1 Mol elektron yükü
İndüksiyon Kanunu, Elektrik Motor
Prensipleri, Elektroliz
Wilhelm Eduard Weber (Alman)
Weber
Manyetik akı (MKS)
Elektromanyetizma ölçümü
Ernst Werner von Siemens
(Alman)
Siemens
Elektrik iletkenliği
Elektriksel İletkenlik
James Prescott Joule (İngiliz)
Joule
İş, enerji, ısı miktarı
Enerjinin Korunumu Kanunu, Isı ile Mekanik
İş İlişkisi
Nicola Tesla (Sırp)
Tesla
Manyetik akı
yoğunluğu (MKS)
Alternatif Akım, Alternatif Akım Motoru,
Radyo, Döner Manyetik Alan, Floresan,
Kablosuz Elektrik İletimi
Heinrich Rudolf Hertz (Alman)
Hertz
Frekans
Radyo Dalgalarının Keşfi
Carl Friedrich Gauss (Alman)
Gauss
Manyetik akı
yoğunluğu (CGS)
Elektromanyetik Telgraf
James Clerk Maxwell (İskoç)
Maxwell
Manyetik akı (CGS)
Elektrik ve Manyetizmanın aynı şey
olduğunu keşfetmiştir.
22
BİRİM TAKISI
Exa
Peta
Tera
Giga
Mega
Kilo
ÇARPAN
1018
1015
1012
109
106
103
SEMBOL
E
P
T
G
M
k
Mili
Mikro
Nano
Piko
Femto
Atto
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
10-18
m
µ
n
p
f
a
Temel veya türetilmiş birimlerin alt ve üst katları
23
24
KAYNAKLAR
1. NACAR, A. Mahmut; Elektrik-Elektronik Ölçmeleri ve İş
Güvenliği
2. ANASIZ, Kadir; Elektrik Ölçü Aletleri ve Elektriksel
Ölçmeler; MEB Yayınları
3. MEGEP; Fiziksel Büyüklüklerin Ölçülmesi; Ankara 2011
4. MEGEP; Elektriksel Büyüklüklerin Ölçülmesi; Ankara 2011
5. www.transcat.com
New International Safety Standards for Digital Multimeters
6. www.wikipedia.org
7. http://320volt.com/
25
Download

Elektrik Ölçme Tekniği I. Hafta - KLU