Ohm Kanununu Laboratuvarda Test Etmek
Fizik ve elektrik derslerinde tahtada gördüğümüz Ohm Kanunu (V = I × R) formülü, gerçek dünyada ne kadar geçerlidir? Bunu kanıtlamanın ve aynı zamanda en temel elektronik ölçü aleti olan "multimetreyi" kullanmayı öğrenmenin en iyi yolu, evde veya laboratuvarda pratik bir deney yapmaktır.
Bazen elinizde renk kodları silinmiş eski bir direnç olabilir ve Ohm kademesi bozuk bir multimetreye sahip olabilirsiniz. Böyle bir durumda, sadece Volt ve Amper ölçerek bu bilinmeyen direncin değerini çok yüksek bir doğrulukla bulabilirsiniz. Tek yapmanız gereken okuduğunuz değerleri sitemizdeki Ohm Kanunu Hesaplama aracına girmektir.
Gerekli Malzemeler
- 1 adet güç kaynağı veya Pil (Örneğin 9V pil)
- Değeri bilinmeyen (veya doğrulama yapmak istediğiniz) 1 adet direnç (Örneğin üzerinde 1000 Ohm yazsın)
- 1 adet Multimetre (Volt ve Amper ölçebilen dijital bir ölçü aleti)
- Bağlantı kabloları (Jumper)
Adım 1: Devreyi Kurmak ve Gerilimi Ölçmek (V)
Öncelikle devreyi basitçe kurmalıyız. Pilin artı ucunu direncin bir bacağına, eksi ucunu ise direncin diğer bacağına bağlayın. (Dirençlerde artı/eksi kutup yoktur, ters bağlasanız da çalışır).
Şimdi direncin uçlarındaki Gerilimi (Voltajı) ölçeceğiz:
- Multimetrenizi "DC Volt" (Genellikle V- düz çizgi sembolü) kademesine ve beklediğiniz değerden bir üst limite getirin (Örneğin 20V kademesi).
- Multimetrenin kırmızı probunu direncin bir bacağına, siyah probunu diğer bacağına değdirin.
(Voltmetre her zaman devreye paralel bağlanır.) - Ekrandaki değeri okuyun. Pil tam 9V üretmeyebilir; diyelim ki multimetre 8.8 Volt gösterdi.
Not aldık: V = 8.8 Volt.
Adım 2: Devreden Geçen Akımı Ölçmek (I)
Şimdi devreden geçen elektron miktarını, yani akımı ölçeceğiz. Bu adım biraz daha dikkat gerektirir:
- Devreyi bir noktasından koparın. (Örneğin direncin bir bacağını pilden ayırın).
- Multimetrenizi "DC Amper" kademesine getirin. Eğer tahmini akımı bilmiyorsanız, cihazın sigortasını yakmamak için önce en yüksek akım kademesini (genellikle 10A portunu) seçin. Değer küçük çıkarsa miliamper (mA) kademesine düşürebilirsiniz.
- Multimetrenin kırmızı probunu kopardığınız yerin bir ucuna (örneğin pile), siyah probunu ise diğer ucuna (dirence) bağlayın.
(Ampermetre her zaman devreye seri bağlanır, adeta devrenin bir parçası, bir köprü gibi davranmalıdır.) - Ekrandaki değeri okuyun. Diyelim ki ekran 0.0086 Amper (Yani 8.6 miliamper) gösterdi.
Not aldık: I = 0.0086 Amper.
Adım 3: Ohm Kanununu Uygulamak (R = V / I)
Artık elimizde gerçek, canlı sistemden alınmış iki somut değer var. Ohm kanunu devreye giriyor.
Direnci bulmak için formülümüz: R = V / I
Hesaplıyoruz:
R = 8.8 Volt / 0.0086 Amper
R = 1023 Ohm (Yaklaşık)
Deneyden önce elimizdeki direncin üzerinde 1000 Ohm yazdığını söylemiştik. Ancak biz hesaplamada 1023 Ohm bulduk. Formül mü yanlış? Hayır!
Neden Tam 1000 Ohm Çıkmadı? (Tolerans Kavramı)
Teorik hesaplamalar (kağıt üzerindeki matematik) kusursuzdur, ancak gerçek dünya kusurludur. Üretilen elektronik bileşenlerin bir "Tolerans" (hata payı) değeri vardır. Dirençlerin üzerindeki en son renk bandı bu toleransı belirtir. Genellikle bu bant altın rengidir (%5) veya gümüş rengidir (%10).
Eğer direncimiz %5 toleranslı bir 1000 Ohm ise, gerçek değeri 950 Ohm ile 1050 Ohm arasında herhangi bir yerde olabilir. Bizim bulduğumuz 1023 Ohm değeri bu aralık içindedir ve ölçümümüzün mükemmel bir şekilde doğru olduğunu kanıtlar. Ayrıca multimetrenin kendi iç direnci ve kabloların çok küçük dirençleri de küsuratlı sapmalara yol açabilir.
Ölçüm sonuçlarınızın sağlamasını yapmak ve milivolt/miliamper dönüşümleriyle uğraşmamak için Ohm Kanunu Hesaplama aracımızı açın. "Hesaplanacak Değer" olarak Direnç (R) seçin. Voltaj kısmına 8.8 ve birim olarak V; Akım kısmına 8.6 ve birim olarak mA girin. Sonucun anında 1.02 kOhm (1023 Ohm) ve Gücün 0.08 W (75 mW) olarak çıktığını göreceksiniz.
Bu basit deney, Ohm Kanunu'nun sadece bir kitap teorisi değil, evrenin elektrik yasası olduğunu kendi gözlerinizle görmenizi sağlar.
Multimetre Seçiminde Dikkat Edilmesi Gerekenler
Laboratuvarda veya atölyenizde güvenilir sonuçlar elde etmek için seçeceğiniz multimetrenin (ölçü aleti) kalitesi ve özellikleri oldukça önemlidir. Hatalı ölçümler, Ohm Kanunu ile yapacağınız hesaplamaların da yanlış çıkmasına neden olur. Yeni bir multimetre alırken cihazın "True RMS" özelliğine sahip olmasına dikkat etmek, özellikle alternatif akım (AC) ölçümlerinde daha doğru sonuçlar almanızı sağlar. Dijital multimetreler analog olanlara kıyasla çok daha hassas ekranlara sahip olduğu için, milivolt veya miliamper seviyesindeki ufak değişimleri bile yakalayabilirler. Ayrıca cihazın içinde kendi sigortalarının (örneğin 10A seramik sigorta) bulunması, yanlış kademede yüksek akım ölçmeye çalıştığınızda cihazın patlamasını veya yanmasını engelleyen çok önemli bir güvenlik katmanıdır. İyi bir ölçü aleti, sadece bir hesap makinesi değil, aynı zamanda güvenliğinizin de teminatıdır.
Laboratuvar ortamında yapılan en ufak ölçüm hatalarının büyük sonuçlar doğurabileceği unutulmamalıdır; iyi bir araç, daima başarılı sonuçlara zemin hazırlar.
Eğer multimetre yerine sadece formüle dayalı teorik bir hesaplama yapmak isterseniz, hesaplama aracımız her zaman en iyi dostunuz olmaya devam edecektir.
