50 kΩ / 100 µF boşalma deneyi

Neler öğreneceğiz?

Kondansatör gerilimi ani değil zamana bağlı değişir. Bir zaman sabitindeki gerilimi tahmin et ve ölç.
Bu deney serisinde verilen değerler bir tasarım örneğidir. Hedef, yalnız sonucu okumak değil ölçmek/modellemek, tahminle karşılaştırmak ve ek görevi yapmaktır.

Malzeme listesi

1. Breadboard
2. Jumper kablolar
3. 5 V akım sınırlamalı eğitim kaynağı
4. DC multimetre
5. 50000 Ω direnç
6. 100 µF, en az 10 V elektrolitik kondansatör
7. Kronometre

Bağlantı tablosu

Adım adım yapalım

1. Gücü ayır; parçaların değerlerini ve yönlerini kontrol et.
2. Bağla: Şarj aşaması → 5 V → R → C+; C− → GND
3. Bağla: Boşalma aşaması → Kaynağı ayır; R uçlarını C+ ve C− arasına bağla
4. Önce kondansatörü direnç üzerinden 5 V’a yakın şarj et. Kaynağı tamamen ayır; direnci kondansatör uçlarına bağla ve düşüşü izle.
5. Python modelini çalıştır; ölçüm ve tahminini aynı tabloda sakla.

Kod · Python 3 · hesaplama modeli

import math
r=50000
c=100e-6
tau=r*c
for k in [0,1,2,3,5]:
 t=k*tau
 v=5*(math.exp(-k))
 print(f"t={t:.1f} s, Vc={v:.3f} V")

Kod nasıl çalışır?

τ=R×C; şarj: Vc=5×(1−exp(−t/τ)); boşalma: Vc=Vbaşlangıç×exp(−t/τ).
Kod bir hesaplama/öğrenme modelidir; fiziksel devreyi kontrol etmez. Ölçülen değeri kodun girişine yazarak tahminle karşılaştır.

Beklenen sonuç

t=0.0 s, Vc=5.000 V
t=5.0 s, Vc=1.839 V
t=10.0 s, Vc=0.677 V
t=15.0 s, Vc=0.249 V
t=25.0 s, Vc=0.034 V

Sıra sende

Ölçü aletinin giriş direncinin sonucu etkileyip etkilemeyeceğini tartış.

Güvenli atölye

Yalnız 3–5 V düşük gerilim kullan. Devreyi enerji kapalıyken bir yetişkinle kur. Dirençler en az 0,25 W olmalı. Priz, şebeke, çıplak lityum hücre ve pil şarjı deneyi yapma. Multimetreyi gerilim ölçerken paralel bağla; akım girişini kaynağa doğrudan bağlama.

Çalışmıyorsa kontrol et

1. Bağlantıları enerji kapalıyken tabloda verilen sırayla karşılaştır.
2. Birimleri kontrol et: 1000 Ω = 1 kΩ, 1000 ms = 1 s.
3. Ölçümün ideal hesaptan sapmasında parça toleransı ve ölçü aletinin etkisini araştır.