Direnç Değerine Bağlı Sıcaklık Deney Seti

Direnç değerine dayalı bir sıcaklık deneyi seti tipik olarak öğrencilere sıcaklığın metaller yarı iletkenler gibi çeşitli malzemelerin direncini nasıl etkilediğini öğretir. Bu tür deneyler, termistörler ve dirençli sıcaklık dedektörleri (RTD'ler) gibi sıcaklık sensörlerinin ardındaki ilkeleri anlamak için çok önemlidir.

Öğrenme kazanımları

• Sıcaklık ve direnç arasındaki ilişkiyi anlayın.
• Sıcaklıkla direnç değişikliklerini nasıl ölçeceğinizi öğrenin.
• Termistörler gibi sıcaklık sensörlerine aşinalık kazanın.
• Sıcaklık direnci katsayılarını elde etmek için verileri analiz edin.
• Boyutlar: 3 × 9 × 6 cm

Bu set, sıcaklık değiştiğinde bir elektriksel elemanın direncinin nasıl değiştiğini gözlemlemek için kullanılır. Öğrenciler direnç ölçümü yapar, sıcaklıkla oluşan değişimleri karşılaştırır ve sonuçlarını tablo veya grafikle gösterir.

• Ana deney gövdesi: Deney düzeneğinin ana birimi
• Kablolu metal deney ucu: Ana gövdeye kabloyla bağlı uçlar
• Bağlantı terminali: Gövde üzerinde bulunan bağlantı noktaları
• Pil yuvası: İki pil yerleştirilebilen yuva
• Pil: Pil yuvasında görülen piller
• Bağlantı kabloları: Kırmızı ve siyah kablolar

Deneyler için ortak hazırlık

Ek olarak direnç ölçebilen bir multimetre, bağlantı kabloları, temasla yüzey sıcaklığı ölçebilen bir termometre ve kronometre gerekir.

• Setin pil ve güç kaynağı bağlantısını ayırın. Direnç ölçümü sırasında sete dışarıdan elektrik vermeyin.
• Multimetrenin siyah kablosunu COM, kırmızı kablosunu VΩ girişine takın. Cihazı Ω — direnç ölçümü konumuna alın.
• Ölçüm kablolarını, sıcaklığa duyarlı elemanın belirlenmiş iki ölçüm ucuna bağlayın. Başka devre elemanlarının ölçümü etkilemediğinden emin olun.
• Bağlantıları sabit tutun; ölçüm kablolarının açık metal kısımlarına parmaklarınızla dokunmayın.

Bu bağlantı yöntemi, bağımsız bir direnç elemanının multimetreyle ölçülmesi içindir.

1. Deney — Elimizin sıcaklığı direnç değerini değiştirir mi?

Araştırma sorusu: Sıcaklığa duyarlı elemanı elimizle hafifçe ısıttığımızda multimetredeki sayı değişir mi?

Malzemeler: Deney seti ve multimetre.

Uygulama

• Sıcaklığa duyarlı elemanı oda ortamında bekletin. Multimetredeki sayı kararlı olduğunda değeri yazın.
• Elemanın dokunmaya uygun algılama bölümünü kuru elinizle hafifçe kavrayın. Elektrik bağlantı noktalarına dokunmayın.
• Ekranı takip edin. Sayı artıyor mu, azalıyor mu?
• Değerin değişimi yavaşladığında ikinci ölçümü yazın.
• Elinizi çekin ve elemanı yeniden oda ortamında bekletin. Sayının hangi yönde değiştiğini gözleyin.
• Elimizle ısıtmadan önce: … Ω / kΩ
• Elimizle hafifçe ısıttığımızda: … Ω / kΩ
• Elimizi çektikten sonra: … Ω / kΩ

Beklenen gözlem: Eleman sıcaklık değişimine yeterince duyarlıysa dirençte değişim görülür. NTC termistörde ısınırken direnç azalır; başka elemanlarda artabilir. Değişimin yönünü kendi ölçümünüz belirler.

Öğrencinin kazanımı: Küçük bir sıcaklık değişiminin elektriksel bir değişime dönüşebildiğini fark eder.

Günlük hayat bağlantısı: Bazı elektronik termometrelerde sıcaklık, algılayıcının direnç değişiminden yararlanılarak ölçülür.

2. Deney — Serin, oda sıcaklığında ve ılık ortamda ne olur?

Araştırma sorusu: Aynı elemanın direnci farklı sıcaklıklarda nasıl değişir?

Malzemeler: Deney seti, multimetre, yüzey sıcaklığı ölçebilen termometre, birbirine benzer üç kapaklı kap ve bant.

Hazırlık: Kaplara sırasıyla biraz serin, oda sıcaklığında ve ılık su koyun. Kapaklarını kapatıp dışlarını tamamen kurulayın. Sıcaklıklar setin izin verilen çalışma aralığında olmalıdır.

Uygulama

• Algılama bölümünü oda sıcaklığındaki kabın kuru dış yüzeyine hafifçe sabitleyin.
• Termometreyle aynı bölgede dış yüzey sıcaklığını ölçün. Sıcaklık ve direnç okumaları kararlı olduğunda ikisini de yazın.
• Aynı işlemi serin kabın dış yüzeyinde tekrarlayın.
• Son olarak ılık kabın dış yüzeyinde ölçüm yapın.
• Her ölçümde aynı elemanı, benzer temas alanını ve aynı bağlantıları kullanın. Elemanı suya daldırmayın.
• Serin kap: … °C … Ω / kΩ
• Oda sıcaklığındaki kap: … °C … Ω / kΩ
• Ilık kap: … °C … Ω / kΩ

Beklenen gözlem: Direnç değerleri sıcaklığa bağlı bir değişim gösterebilir. NTC elemanda sıcaklık yükseldikçe direnç azalır. Direnç–sıcaklık ilişkisi her elemanda düz bir çizgi oluşturmak zorunda değildir. Sıcaklık ve direnci birlikte kaydetmek, üniversite deneylerinde de kullanılan temel yöntemdir.

Öğrencinin kazanımı: Sıcaklık ile direnç arasında ölçüme dayalı karşılaştırma yapar. İsterse yatay eksene sıcaklığı, dikey eksene direnci yerleştirerek grafik çizer.

Düşünelim: En büyük direnç hangi durumda ölçüldü? Sıcaklık arttığında direnç her zaman artıyor mu?

3. Deney — Sıcaklık değişince ölçüm hemen değişir mi?

Araştırma sorusu: Ilık bir yüzeyden ayrılan elemanın direnç değeri hemen mi, zamanla mı eski değerine yaklaşır?

Malzemeler: Deney seti, multimetre, ikinci deneydeki ılık kap ve kronometre.

Uygulama

• Elemanı oda ortamında bekletin. Kararlı direnç değerini yazın.
• Algılama bölümünü ılık kabın kuru dış yüzeyine yerleştirin.
• Dirençteki değişim yavaşlayıncaya kadar bekleyin.
• Elemanı kaptan ayırıp kuru bir destek üzerine yerleştirin ve kronometreyi başlatın. Algılama bölümünü elinizle tutmayın.
• Direnci 0, 15, 30, 45 ve 60. saniyelerde kaydedin. Değişim sürüyorsa ölçümlere devam edin.
• 0 saniye: … Ω / kΩ
• 15 saniye: … Ω / kΩ
• 30 saniye: … Ω / kΩ
• 45 saniye: … Ω / kΩ
• 60 saniye: … Ω / kΩ

Beklenen gözlem: Eleman oda ortamına uyum sağladıkça direnç genellikle başlangıç değerine doğru yaklaşır. Değişim anlık olmayabilir; algılayıcının yapısı ve çevresi tepki hızını etkiler.

Öğrencinin kazanımı: Sıcaklık algılayıcılarının değişime yanıt vermek için zamana ihtiyaç duyabildiğini fark eder.

Günlük hayat bağlantısı: Bir termometreyi farklı sıcaklıktaki bir ortama götürdüğümüzde doğru okumayı almak için beklememiz gerekebilir.

Güvenli uygulama notu

Kaynar su, açık alev veya kontrolsüz sıcak hava kullanmayın. Gövdeyi, bağlantıları ve kablo girişlerini kuru tutun. Ölçüm değişmiyorsa daha fazla ısıtmak yerine bağlantıları ve multimetrenin küçük değişimleri gösterebilme yeterliliğini kontrol edin. Küçük bir değişimin görünmemesi tek başına arıza anlamına gelmez.

• Eleman türü: Isındığında direnci azalır.
• Nominal direnç: 4,7 kΩ / 25 °C
• Direnç toleransı: 25 °C’de yaklaşık 4,465–4,935 kΩ aralığı.
• Beta katsayısı: Sıcaklıkla direnç değişimini hesaplamakta kullanılır 3977 K
• Beta toleransı: ±%0,75
• Yapısı: Kaplamalı NTC çip ve kalay kaplı bakır bağlantı telleri