DENEY 3
SİSTEMATİK HATALARIN İNCELENMESİ
2.1 Deneyin Amacı
Bu deneyde amaç, voltmetre iç direnci (rV) ve Ampermetre iç direnci (rA)’ ya ait ölçme metotları ile ölçmelerde ki sistematik hataların düzeltilmesine ilişkin metotların incelenmesi.
2.2 Deneyle İlgili Teorik Bilgiler
Genel bir deyişle, ölçme yöntemleri veya ölçü aygıtlarından ortaya çıkan hatalara sistematik hatalar denir.
Deneyden teorik olarak beklediğimiz sonuç ile deney sonuçları arasında farka sebep olan en büyük neden ölçme aletlerinden gelir. Ölçme hataları bir başlık altında ayrıca görülecektir.
Fakat bu sınıftaki derslere yardımcı olabilmesi açısından bu ekte ölçme aletlerinin ölçme sonucuna kısaca değineceğiz.
Ölçme aletinin ölçülecek sisteme etkisi o sistemden çekeceği enerjinin küçük olmasıyla azaltılır. Bu da ölçü aletinin iç direnci diyeceğimiz unsura bağlıdır.
2.3 Deney Çalışması
2.3.1 Voltmetre İç Direncinin Ölçülmesi
Şekil 2.1
Şekil 2.1’deki devre kurulur.
Kaynak voltajı olarak E = 5 V DC alınır.
R için üç farklı direnç değeri alınır. (10 k, 100 k, 1 Meg)
Her üç direnç değeri için ampermetre ve voltmetrede değerler okunur. Tablo 2.1 ve Tablo 2.2’deki ilgili yerler doldurulur.
R U I rV (U/I)
10k
100k
1meg
Tablo 2.1
R rV rV (katalog) rV –rV(katalog)
10k
100k
1meg
Tablo 2.2
Not: rV’nin katalog değeri yaklaşık 10Meg olarak alınır.
2.3.2 Ampermetre İç Direncinin Ölçülmesi
Şekil 2.2
Şekil 2.2’deki devre kurulur.
Kaynak voltajı olarak E = 5 V DC alınır.
R için üç farklı direnç değeri alınır. (100, 220, 330)
Her üç direnç değeri için ampermetre ve voltmetrede değerler okunur. Tablo 2.3 ve Tablo 2.4’deki ilgili yerler doldurulur.
R U I rA (U/I)
100
220
330
Tablo 2.3
R rA rA (katalog) rA –rA(katalo)
100
220
330
Tablo 2.4
Not: rV’nin katalog değeri yaklaşık 10Meg olarak alınır.
2.3.3 Sistematik Hataların Ölçme Sonuçlarına Etkisi ve Düzeltme Şekli
Şekil 2.3
Şekil 2.3’deki devre kurulur.
Kaynak gerilimi olarak E=5V alınır.
Rx = rA.100 (rA, Ampermetre iç direnci ölçümü ile bulunan en küçük değer olarak
Bunun için CADET’in 1k’lık potansiyometresinden yararlanılır.
Voltmetre 1 Nolu konuma alınır. Voltmetre üzerinde ki gerilim (U) ve Ampermetre üzerinde ki akım (I) ölçülür. Tablo 2.5’deki ilgili yerler doldurulur.
Voltmetre 2 Nolu konuma alınır. Voltmetre üzerinde ki gerilim (U) ve Ampermetre üzerinde ki akım (I) ölçülür. Tablo 2.5 de ki ilgili yerler doldurulur.
rx 1. konum
rV/1000
Rxg (gerçek değer) Rxh(U/I) ∆Rsis=Rxg-Rxh
2. konum
Rxg (gerçek değer) Rxh(U/I) ∆Rsis=Rxg-Rxh
Tablo 2.5
2.4 Deneyde Kullanılan Malzemeler
Ampermetre
Voltmetre
Çeşitli dirençler (100, 220, 330, 10k, 100k, 1Meg )
Potansiyometre (Cadet üzerindeki kullanılabilir)
DC güç kaynağı
Bağlantı kabloları
2.5 Deney Sonucu
İdeal ampermetrenin iç direncinin sıfır olduğu kabul edilir. Ancak yapılan deneyler sonucu ampermetremizin küçük de olsa bir iç direnci olduğunu gözlemledik. Bu da ölçme sonuçlarında hataya neden olur.
Güç P = V x I formülü ile hesaplanır. Voltmetrelerin sonsuz iç dirence sahip oldukları kabul edilir ancak bu da mümkün değildir. Voltmetre üzerinden küçükde olsa bir akım akar ve voltmetre güç tüketir.
Kullandığımız ölçü aletleri ideal olmadıklarından matematiksel hesaplamalar ile ölçüm sonuçları arasında farklar vardır. Bu hatalara sistematik hatalar denir.
2.6 Deney ile İlgili Araştırma Soruları
1. Ölçme Hataları konusunda araştırma yaparak, hataların devreye etkisi hakkında bilgi sahibi olunuz.
Ölçme hataları, ölçmede kullanılan araçtan, ölçme yönteminden, ölçmeyi yapan kişiden, ölçmenin yapıldığı ortamdan ya da üzerinde ölçme yapılan devreden kaynaklanabilir. Ölçme sonuçlarında sabit, sistematik ve tesadüfi hatalara rastlanabilir.
2. Kalibrasyon ve Sistematik Hata ifadelerinin anlamını araştırınız.
Kalibrasyon; bir ölçü aleti veya ölçme sisteminin gösterdiği veya bir ölçüt/ölçeğin ifade ettiği değerler ile, ölçülenin bilinen değerleri arasındaki ilişkinin belli koşullar altında belirlenmesi için yapılan işlemler dizisidir. Uzunluk, ağırlık, sertlik, elektrik direnç vb. gibi herhangi büyüklüklerin ölçümlerini yapan aletlerin kabul edilen bir ölçüte göre ayarlarının yapılması ve hata sınırlarının belirlenmesi olarak anlaşılır.
Sistematik hata, ölçülen büyüklüğe, ölçmeyi yapan kişiye, ölçme koşullarına göre miktarı değişen hatalardır. Kısacası sistematik hatalar, tüm ölçümlerde değil, belli bir özelliği taşıyan ölçümlerde söz konusudur.
