Kondansatör dolumunu tabloya dök

Neler öğreneceğiz?

Bir kondansatörün neden anında dolmadığını saniyelik tabloda göster; bir zaman sabitinde son değerin yaklaşık yüzde 63’üne ulaşıldığını doğrula.
Bu atölyede yalnız sonuca değil, tahmininin neden doğru veya yanlış çıktığına da bak. Bir deney günlüğünde giriş, beklenen sonuç, gözlenen sonuç ve düzeltme olmak üzere dört sütun aç.
Python kodu ölçüm/algoritma modelidir; GPIO pinlerine veya motora komut göndermez. Animasyon ise konuyu gösteren ayrı ve ideal bir modeldir.

Öğrenme hedefleri

1. 10 kΩ ve 100 µF değerlerini Ω ve F birimlerine çevir.
2. Boşalma için V=V0·exp(−t/τ) tablosunu yanına ekle.

Malzeme listesi

1. Python 3 çalıştırabilen bilgisayar
2. Kareli kâğıt, kalem ve deney günlüğü

Adım adım yapalım

1. 10 kΩ ve 100 µF değerlerini Ω ve F birimlerine çevir.
2. τ=1 s sonucunu bul ve animasyonda direnci 10 kΩ seç.
3. t=0 için üstel ifadenin neden sıfır volt verdiğini göster.
4. Programı çalıştır; 1 s’de yaklaşık 3,161 V oku.
5. R’yi iki kat yapıp aynı zamandaki gerilimin azaldığını doğrula.
6. Beş zaman sabitinin tam yüzde 100 olmadığını hesapla.

Kod · Python 3 · deney modeli

import math
r=10000;c=100e-6;supply=5;tau=r*c
for t in [0,0.5,1,2,3,5]:
 voltage=supply*(1-math.exp(-t/tau))
 print(f"{t:.1f} s -> {voltage:.3f} V")
assert abs((1-math.exp(-1))*100-63.212)<0.01

Kod nasıl çalışır?

Üstel yaklaşım ideal R ve C varsayar. Gerçek tolerans, kaçak ve ölçü aleti yükü sonuçları değiştirir.

Beklenen sonuç

Python modelinin çalıştırılan çıktısı (fiziksel ölçüm değildir):
0.0 s -> 0.000 V
0.5 s -> 1.967 V
1.0 s -> 3.161 V
2.0 s -> 4.323 V
3.0 s -> 4.751 V
5.0 s -> 4.966 V

Sıra sende

Boşalma için V=V0·exp(−t/τ) tablosunu yanına ekle.

Güvenli atölye

Bu çalışma düşük gerilimli eğitim içindir. Donanımı enerji kapalıyken, bir yetişkinle kur. Şebeke elektriği kullanma. Kodun derlenmesi fiziksel devrenin test edildiği anlamına gelmez.

Çalışmıyorsa kontrol et

1. Sonucu alamıyorsan programın ilk satırından başlayıp girdileri tek tek kontrol et.
2. Donanım varsa enerjiyi ayır; GND, sinyal uçları ve parça yönlerini bağlantı tablosundan doğrula.
3. Aynı anda yalnız bir şeyi değiştir; değişiklik öncesi ve sonrası sonucu günlüğe yaz.

Kontrol noktaları

1. Başlamadan önce: gerekli malzemeleri say ve giriş değerlerini deney günlüğüne yaz.
2. Kurulumdan sonra: her bağlantıyı aşağıdaki tabloyla karşılaştır; yazılım projesinde giriş listesini kontrol et.
3. Testten sonra: beklenen sonucu kendi çıktınla karşılaştır. Fark varsa ilk farklı adımı bul.

Kaynakların kullanımı

Kaynak, ilgili kavramı öğrenmek ve karşılaştırmak içindir. Türkçe görev, örnek kod ve görseller bu atölye için özgün hazırlanmıştır; kaynak makalenin çevirisi veya kopyası değildir.