Akım-gerilim karakteristikleri

Öğretim programları: GCSE (I–V characteristics), 2de, Sek I, A-level, IB B.5

Tam sürümü aç ↗

Amaç

Bir direncin, filamanlı bir ampulün ve bir diyodun akım-gerilim karakteristiklerini ölçmek ve biçimlerini karşılaştırmak.

Düzenek

Tek bir 3 V'luk kaynak, “+” (sol) ve “−” (sağ) baralar üzerinden üç kolu besler; her kolda bir ampermetre ve bileşenin uçlarına bağlı bir voltmetre vardır. Üstte 100 Ω'luk bir direnç, ortada 6 V / 3 W'lık bir ampul, altta 100 Ω'luk koruma direnciyle birlikte bir diyot bulunur.

İşlem basamakları

1. Kaynak gerilimini 1 V'luk adımlarla 0'dan 6 V'a kadar değiştirin.
2. Her adımda üç bileşenin her biri için “gerilim — akım” çiftlerini kaydedin.
3. Üç \(I(U)\) grafiği çizin.
4. Diyodu ters bağlayın: uçlarındaki — anot ve katottaki — iki kablonun fişlerinin yerini değiştirin ve ölçümleri tekrarlayın.

Beklenen sonuç

3 V'ta: direnç — yaklaşık 2,78 V ve 28 mA; ampul — yaklaşık 2,74 V ve 314 mA; diyot — yaklaşık 0,61 V ve 22 mA (gerçek bir silisyum diyotta bu akımda gerilim biraz daha fazladır, yaklaşık 0,7 V). Direncin grafiği bir doğrudur. Ampulün eğrisi bükülür: filaman ısınır ve direnci artar — 6 V'ta yaklaşık 12 Ω. Diyot 0,5 V'un altında neredeyse iletmez; bunun üzerinde akım hızla artar, diyodun uçlarındaki gerilim ise yaklaşık 0,6–0,7 V'ta kalır. Diyot ters bağlandığında diyot akımı sıfırdır.

Sorular

1. Ampulün direnci gerilimle neden artar?
2. Diyoda neden seri bir direnç bağlanır?

Cevaplar

1. Akım filamanı ısıtır ve tungstenin direnci sıcaklıkla artar: gerilim ne kadar yüksekse filaman o kadar sıcaktır. 3 V'ta ampulün direnci 2,74 V / 314 mA ≈ 8,7 Ω, 6 V'ta yaklaşık 12 Ω'dur; soğuk filamanın direnci ise tam parlaklıktaki direncinin yalnızca yaklaşık on beşte biridir.
2. Yaklaşık 0,6 V'un üzerinde diyot akımı çok dik biçimde artar ve diyodun kendisi bu akımı neredeyse sınırlamaz. 100 Ω'luk direnç gerilimin geri kalanını üstlenir ve akımı belirler, 3 V'ta yaklaşık 22 mA; direnç olmasaydı akımı yalnızca kaynağın 0,5 Ω'luk iç direnci, ampermetre ve kablolar sınırlardı, akım amperler mertebesine ulaşır ve gerçek bir diyodu bozardı.