Seri ve Paralel Devrelerde Gerilim Rehber

FizikBaşlangıçOkuma süresi: 3 dk

Genel Bakış

Gerilim, bir devredeki iki nokta arasındaki elektrik potansiyel farkıdır. Bireysel gerilimler ile toplam gerilim arasındaki ilişki, bağlantı yöntemine bağlı olarak önemli ölçüde farklılık gösterir. Bu deney, seri devrelerdeki gerilim bölme etkisini ve paralel devrelerdeki eşit gerilim özelliğini keşfetmenize yardımcı olmak için gerçek zamanlı voltmetreler kullanır.

Arka Plan

1845'te Alman fizikçi Gustav Kirchhoff, henüz 21 yaşındayken ünlü Kirchhoff Gerilim Yasası'nı (KVL) formüle etti: Herhangi bir kapalı döngüdeki gerilim artış ve düşüşlerinin cebirsel toplamı sıfırdır. Bu yasa, seri devrelerde gerilim bölünmesi ve paralel devrelerde gerilim eşitliği için teorik temeli oluşturdu. Telgraf çağında mühendisler, uzun mesafeli sinyal iletimi için seri gerilim bölücü prensibini ve her düğüm için kararlı gerilim sağlamak amacıyla paralel eşit gerilim özelliğini kullandılar. Bugün, bu yasalar elektronik devre tasarımının temel taşı olmaya devam etmektedir.

Temel Kavramlar

Terminal Gerilimi

U

Bir güç kaynağı veya devre bileşeni üzerindeki gerilim. Simülasyonda, toplam gerilim doğrudan güç kaynağı gerilim kaydırıcısı tarafından kontrol edilir.

Gerilim Bölünmesi

U_n \propto R_n

Bir seri devrede, toplam gerilim dirençler arasında dağıtılır. Direnç ne kadar büyükse, aldığı gerilim payı o kadar büyük olur.

Eşit Gerilim

U_1 = U_2 = U

Bir paralel devrede, her bir kol üzerindeki gerilim eşittir ve aynı zamanda toplam gerilime eşittir.

Formüller ve Türetme

Seri Gerilim Yasası

U = U_1 + U_2

Bir seri devrede, toplam gerilim bireysel gerilimlerin toplamına eşittir. Enerji, her dirençten geçerken adım adım azalır.

Paralel Gerilim Yasası

U = U_1 = U_2

Bir paralel devrede, her bir kol üzerindeki gerilim eşittir ve güç kaynağı gerilimine eşittir.

Deney Adımları

1
Seri Devreyi Kur
Panelde 'Seri Devre'yi seçin. Başlangıçta her iki direnç de $10\Omega$ 'dur. $R_2$ 'yi $20\Omega$ veya başka bir değere ayarlayabilirsiniz. Anahtarı kapatın ve üç voltmetre $U$ , $U_1$ ve $U_2$ 'nin okumalarını gözlemleyin. $U_1$ ve $U_2$ 'nin toplamı $U$ ediyor mu?
2
Direnç Etkisini Keşfet
Seri modda, $R_1$ veya $R_2$ 'nin direncini değiştirmeyi deneyin. Şunu bulacaksınız: daha büyük dirence sahip kısım ____ voltmetre okumasına sahiptir? Bu, seri devrelerin gerilimi dirence orantılı olarak dağıttığını gösterir.
3
Paralel Devreye Geç
Devreyi 'Paralel Devre'ye geçirin. $R_1$ ve $R_2$ üzerindeki voltmetre okumalarını gözlemleyin. İki kolun direnç değerleri farklı ayarlansa bile, gerilimleri tutarlı kalıyor mu?
4
Toplam Gerilimi Değiştir
Güç kaynağı gerilim kaydırıcısını ayarlayın. Paralel devredeki her bir kol üzerindeki gerilimin toplam gerilimle nasıl değiştiğini gözlemleyin. Düşünün: Kol gerilimleri ile güç kaynağı gerilimi arasında nasıl bir ilişki vardır?

Öğrenme Çıktıları

Seri devrelerde toplam gerilim ve bileşen gerilimlerinin toplanabilir ilişkisini anlamak
Paralel kollar üzerindeki gerilimin eşit olduğu fiziksel özelliğine hakim olmak
Direnç oranlarına dayalı olarak seri gerilim değerlerini tahmin edebilmek
Devrelerdeki potansiyel farkı ölçmek için sanal voltmetreleri kullanmayı öğrenmek

Gerçek Dünya Uygulamaları

Gerilim Bölücü Devreler: Elektronik cihazlar genellikle daha düşük bir referans gerilimi elde etmek için seri halde iki direnç kullanır
Ev Prizleri: Tüm cihazlar, her birinin kendi nominal gerilimini almasını sağlamak için 220V (veya 110V) güç kaynağına paralel olarak bağlanır
Voltmetre Aralığı Genişletme: Daha yüksek gerilimleri ölçebilmesi için ölçüm başlığına seri olarak büyük bir direnç bağlanır

Yaygın Hatalar

Yanlış

Bir seri devrede, tüm dirençler üzerindeki gerilim eşit olmalıdır

Doğru

Yanlış. Gerilim yalnızca seri dirençler eşit olduğunda eşit olarak bölünür. Farklı dirençler farklı gerilim dağılımlarına neden olur.

Yanlış

Bir paralel devrede, daha büyük dirence sahip kol daha büyük gerilime sahiptir

Doğru

Yanlış. Paralel kollar üzerindeki gerilim, dirence bakılmaksızın tam olarak eşittir. Direnç sadece o koldaki akımı etkiler.

Ek Okuma

Başlamaya hazır mısın?

Temelleri anladığına göre, etkileşimli deneye başla!

Deneyi Başlat Sınavı Başlat