ELEKTRİK ÖLÇME TEKNİĞİ DERS İÇERİĞİ

1

Hafta Konular

1 Uzunluk Ölçümü, Kütle Ölçümü, Alan Ölçümü ve Hacim Ölçümü

2 Akışkan Ölçümü, Sıcaklık Ölçümü ve Eğim Ölçümü, Kesit ve Çap Ölçümü

3 Hız ve Devir Ölçümü, Basınç Ölçümü 4 Işık Ölçümü, Ses Ölçümü

5 Ölçme ve Ölçü Aletleri, Birimler ve Dönüşümler

6 Ölçme ve Ölçü Aletleri (Analog ve Dijital Ölçü Aletleri) 7 Temel Elektriksel Ölçmeler (Direnç Ölçümü)

8 Temel Elektriksel Ölçmeler (Bobin ve Kondansatör Ölçümü) 9 Elektronik Devre Elemanlarının Ölçümü

10 Akım ve Gerilim Ölçmeleri (DC ve AC Ölçüm) 11 Osilaskop ile Ölçme

12 İş, Güç ve Enerji Ölçmeleri 13 İş, Güç ve Enerji Ölçmeleri 14 Ölçü Trafoları

ELEKTRİK ÖLÇME TEKNİĞİ DERS İÇERİĞİ

ELEKTRİK ÖLÇME TEKNİĞİ

2

Ölçme ve Birim Nedir?

Ölçme: Bilinmeyen bir büyüklüğü kendi cinsinden bilinen bir büyüklük ile karşılaştırılmasıdır.

Birim: Ölçme sonucunda elde edilen sayılar birimleriyle beraber bir anlam ifade ederler. Her büyüklük ölçü sayısı ve birim olmak üzere iki kısımdan oluşur. Birimler çok eski zamanlardan beri uluslarca kullanılmıştır.

SI Birim Sistemine Göre 7 Temel Birim

• Uzunluk için 2 metre

• Kütle ölçümü için 10 kilogram

• Zaman için 3 saniye

• Akım şiddeti 1,6 Amper

• Sıcaklık 273,15 Kelvin

• Işık Şiddeti 0,15 Kandela

• Madde Miktarı 10 Mol

3

Birimler Sistemi (Système International d'Unités) Ölçülecek büyüklükler değiştikçe bunlara ait birimler de değişmektedir. Yalnız bu büyüklüklerin ölçülmesinde, birlik ve beraberliğin sağlanması amacıyla uluslararası standart hale getirilen Birimler Sistemi kullanılır. Uluslararası Birimler Sistemi (Système International d'Unités) ismi ve tüm dillerde geçerli olmak üzere SI kısaltması, 11. CGPM (Ölçü ve Tartılar Genel Konferansı, Conférence Générale des Poids et Mesures) konferansında kabul edilmiştir.

Birim sistemlerinden uluslararası anlaşmalarla kabul edilmiş olan ve en çok kullanılan dört tanesi;

• CGS Mutlak Birimler Sistemi,

• MKS Mutlak Birimler Sistemi,

• Gravitasyonel “MKFS” Birimler Sistemi

• Uluslararası Birim Sistemidir (SI) ₄

Birim Sistemleri

İngiliz Birim Sistemi (FPS Sistemi)

İngiliz birim sisteminde kütle, uzunluk ve zaman birimleri sırasıyla libre-kütle (libre-mass), ayak (foot, ft) ve saniye (s) ile ifade edilir.

5

İngiliz birim sisteminde uzunluk, kütle ve hacim

birimleri

CGS Birim Sistemi

Uzunluk, kütle ve zaman temel kavramları üzerine kurulmuştur. Bu üç temel kavram için temel birim olarak santimetre(cm), gram(g) ve saniye(s) kabul edildiğinden santimetre, gram, saniye veya kısaca CGS sistemi adını alır.

MKS Birim Sistemi

Bu sistemde temel kavramlar yine uzunluk, kütle ve zamandır. Elektrikte, akım şiddeti de temel kavramlar arasına girer. Temel birimler olarak, uzunluk için metre(m), kütle için kilogram(kg), zaman için saniye(s) ve akım için amper(A) kabul edildiğinden kısaca MKS veya MKSA sistemi olarak bilinir.

6

7

MKFS Birim Sistemi

Kütle yerine kuvveti temel kavram kabul eden bu sistemde, temel birimler uzunluk için metre(m), kuvvet için 1 kg kütleye Paris’te etkiyen yerçekimi olan kiloforce (kf) ve zaman için saniyedir(s). 1kg kütleye etkiyen yerçekimi her yerde aynı olmadığı için bu sistem mutlak bir birim sistemi değildir. Bu sistem daha çok mühendislikte ve halk arasında kullanılmaktadır. MKFS sisteminde kütle için özel bir birim yoktur. 1MKFS kütle birimi 9,81kg olup, 1 kilogram kuvvetin etkisiyle 1m/s2 ’lik ivme kazanan cismin kütlesi olarak tanımlanır.

SI Birim Sistemi

Uluslararası Ölçüler Konferansı’nın 1971’de yaptığı toplantıda, en temel büyüklüklerden (uzunluk, kütle, zaman) başka, dört temel büyüklüğün daha birimlerini içine alan uluslararası birim sistemi tanımlanmıştır. Uluslararası birim sistemi, MKS birim sistemini kapsar. SI birim sistemi en önemli birim sistemidir.

Her bir büyüklük için diğerlerinden apayrı bir birim tanımlamaya da gerek yoktur. Çünkü bütün büyüklükler uzunluk, kütle (veya teknikte kuvvet) ve zamanın bir fonksiyonu olarak ortaya çıktığından, bunlara ait birimlerle ifade edilebilirler. Bu büyüklüklere Temel Büyüklükler denir.

Temel büyüklüklerden türetilen büyüklüklere de Türetilmiş Büyüklükler denir.

Çok değişik fiziksel büyüklükler olmasına rağmen yedi tanesi temel birim olarak kabul edilmiştir. Diğer büyüklükler ise temel büyüklükler cinsinden ifade edilirler. ⁸

BÜYÜKLÜK GÖSTERİLİŞ BİRİMİ KISALTMASI

Uzunluk l Metre m

Kütle m Kilogram kg

Zaman t Saniye s

Sıcaklık T Kelvin Derece K

Elektrik Akımı I, i Amper A

Işık Akım

Şiddeti I Kandela cd

Madde Miktarı n Mol mol

Uluslararası sistemin kabul ettiği temel birimler

9

10

Fluid Ounce: 28,41 ml Inch: 2,54cm Quart: 0,946 l Amerikan Foot: 30,48cm Pint: 473,176ml Amerikan Yard: 91,44cm

Gallon: 3,785 l Amerikan 1 yard = 3 feet = 36 inch 1 Gallon = 4 Quart = 8 Pint = 16 cup = 128 Fluid ounce Ounce: 28,35 g

Pound: 0,454 kg

Stone: 6,35 kg 1 Pound = 16 Ounce Ton: 907,194kg 1 Stone = 14 Pound

1 Ton = 2000 Pound

ABD geleneksel ölçü birimleri ile SI birim sisteminin 11

karşılaştırılması (Kütle, Hacim, Sıcaklık ve Uzunluk)

Metre

Uzunluk birimi metrenin 1889 tanımı BIPM (Uluslararası ağırlık ve ölçüler bürosu - International Bureau of Weights and Measures) tarafından muhafaza edilen yapay uluslararası platin-iridyum çubuğa dayanıyordu. Yaklaşık yüz yıl boyunca devam eden daha hassas ve kolaylıkla yinelenebilen deneylere bağlama çalışmaları sonucu 17. CGPM tarafından 1983 yılında aşağıdaki son tanımı kabul edilmiştir.

Metre, bir saniyenin 1/299 792 458’ i kadar bir sürede, ışığın boşlukta aldığı yolun uzunluğudur. (17. CGPM, 1983)

Platinyum ve İridyum alaşımımdan imal edilen

1889’dan 1960’a kadar standart olan tarihi Uluslararası Prototip

Metre çubuğu ₁₂

Kilogram (Kg)

Kilogram 18. yüzyıl sonlarında +4°C' deki 1 desimetreküp suyun kütlesi olarak tanımlanıyordu. 1889’daki birinci CGPM’ de platin-iridyum alaşımdan yapılmış uluslararası kilogram prototipi tasdik edildi ve 1901’ de 3.

CGPM de BIPM (Uluslararası Ölçü ve Tartılar Bürosu, Bureau International des Poids et Mesures) tarafından tanımlı şartlarda muhafaza edilen kilogram prototipi uluslararası kütle birimi olarak kabul ederek yaygın olarak kullanılan ağırlık kelimesinin neden olduğu karışıklığa son verdi. Kilogram kütle birimidir ve uluslararası prototip kilogram'ın kütlesine eşittir. (3. CGPM, 1901)

Uluslararası prototip kilogram halen 1889’da belirlenen fiziksel şartlarda, Paris yakınlarındaki Sevres kasabasında BIPM tarafından muhafaza edilmektedir.

13

% 90 platin ve% 10 iridyum alaşımı ve bir sağ dairesel silindir (yükseklik = çap) içine 39,17 mm işlenmiş olan

Uluslararası Prototip Kilogram (IPK)

14

Saniye

Saniye, en düşük enerji seviyesindeki (ground state) Sezyum-133 atomunun (¹³³Cs atom çekirdeği) iki hyperfine seviye arasındaki geçiş radyasyonunun 9 192 631 770 periyoduna karşılık gelen süredir, (13. CGPM, 1967).

Amper

Elekrik akımı ve elektrik direnci birimleri uluslararası ampere ve uluslararası ohm ismiyle 1908’deki Uluslararası Londra Konferansında onaylanmıştır. Bu uluslararası birimler genel istek üzerine, 1946’daki CIPM önerisi dikkate alınarak 1948 de yapılan 9. CGPM tarafından mutlak birimler adı verilerek resmen ortadan kaldırılmıştır.

Amper, sonsuz uzunlukta, ihmal edilebilir dairesel kesitte, birbirinden 1 metre uzaklıkta, tam vakum içine yerleştirilmiş iki paralel iletkenin içinden akan ve iletkenlerde, beher metre başına 2·10^-7newton kuvvet oluşturan sabit akımdır, (9. CGPM, 1948)

15

Kelvin

Termodinamik sıcaklık birimi tanımı esas olarak 1954 deki 10. CGPM de, suyun üçlü noktası (triple point - aynı anda katı, sıvı ve gaz halinde bulanabildiği sıcaklık) sabit ve 273,16 Kelvin olarak kabul edilerek tanımlanmıştır. 1967 deki 13. CGPM de ise kelvin(K) yerine derece Kelvin(°K) kabul edilerek aşağıdaki tanım uyarlanmıştır. Termodinamik sıcaklık birimi kelvin, suyun üçlü noktasının (triple point) termodinamik sıcaklığının 1/273,16 sıdır, (13. CGPM, 1967).

Candela(Cd)

Kandela, belirli bir doğrultuda, 1/683watt/steradian ışıma şiddetinde ve 540x10¹² hertz frekansta tek renk (monochromatic) ışınım yayan bir kaynağın ışık şiddetidir, (16. CGPM, 1979).

16

Mol

Mol, 0,012 kilogram karbon 12 izotopundaki atom sayısı kadar temel yapıtaşı ihtiva eden bir sistemin madde miktarıdır; sembolü mol' dür. Temel yapıtaşları, atom, molekül, iyon, elektron ve benzeri tanecikler veya böyle taneciklerden oluşan guruplar olabilir ve mole kullanılırken belirtilmelidir, (14.

CGPM, 1971).

17

Temel birimlerin çarpılması veya bölünmesi ile elde edilen yeni birimler Türetilmiş birimler denir.

BÜYÜKLÜK SEMBOLÜ BİRİMİN ADI AÇIKLAMA

Alan S Metrekare En.Boy

m.m = m²

Hacim V Metreküp En.Boy.Yükseklik

m.m.m = m³

Hız V Metre/saniye Yol/Zaman

m/s

İvme A Metre/s² Hız/Zaman

m/s.1/s=m/s²

Kuvvet F Newton(N) Kütle. İvme

kg.m/s²

Basınç P Pascal (Pa) Kuvvet/Alan

N/m²= kg m⁻¹s⁻² İş, Enerji, ısı

miktarı W Joule(J) Kuvvet.Yol=Güç.Zaman=Yük.Potansiyel Fark N.m=P.s=q.V = kg m²s⁻²

Güç, ısı akışı P Watt(W) İş/Zaman

J/s=N.m/s= J/s = kg m²s⁻³

Elektrik yükü Q Coulomb(C) Akım.Zaman

Amper.s

18

Türetilmiş birimler

BÜYÜKLÜK SEMBOLÜ BİRİMİN

ADI AÇIKLAMA

Gerilim, EMK, Potansiyel

Fark

V,U Volt(V) İş/Yük miktarı

Joule/coulomb W/A = J/C = kg m²A⁻¹s⁻³ Elektrik alan

şiddeti E Kuvvet/Elektrik Yükü=Potansiyel fark/metre Newton/Coulomb=Volt/metre

Manyeto motor

kuvvet F Akım şiddeti.Sarım sayısı

Amper.sarım Elektriksel

direnç R Ohm(Ω) Gerilim/Akım

Volt/Amper V/A = kg m²A⁻²s⁻³ Elektriksel

iletkenlik G Siemens (S)

1/Elektriksel Direnç Ω⁻¹= kg⁻¹m⁻²A²s³ Elektriksel

kapasite C Farad(F) Elektrik yükü/Potansiyel fark Coulomb/V C/V = kg⁻¹⋅m⁻²⋅s⁴⋅A² Elektriksel self L Henry(H) Manyetik akı/Akım şiddeti

Wb/A=Volt.saniye/Amper Wb/A = kg m²A⁻²s⁻²

19

20

BÜYÜKLÜK SEMBOLÜ BİRİMİN ADI AÇIKLAMA

Manyetik akı Φ Weber(Wb) Potansiyel fark.Zaman Volt.saniye= kg m²s⁻²A⁻¹ Manyetik akı

yoğunluğu B Tesla(T) Manyetik akı/Alan

Weber/m²=Volt.s/m² Wb/m²= kg s⁻²A⁻¹ Manyetik alan

şiddeti H MMK/Uzunluk

Amper/metre

Işık akısı Φ Lümen(lm) kandela/steradyan

Parlaklık

(Parıltı) L Candela/m²

Aydınlık şiddeti E Lüx(lx) Lümen/m² lm/m²= cd sr m⁻²

Frekans F Hertz(Hz) 1/periyot

Açısal frekans ve

hız W Radyan/s 1/açısal periyot

21

BİLİMADAMI BİRİMİ AÇIKLAMA ÇALIŞMALARI

Isaac Newton (İngiliz) Newton Kuvvet Yerçekimi Kanunu, Hareket Kanunları Charles Augustin de Coulomb

(Fransız) Coulomb Elektrik Yükü Elektriksel Çekim Kanunu

James Watt (İskoç) Watt Güç, ısı akışı Modern Buhar Makinesi (Endüstriyel Devrim) Alessandro Volta (İtalyan) Volt Potansiyel fark İlk Voltaik Pil

Andre Marie Ampere (Fransız) Amper Elektrik akımı Elektromanyetizma üzerinde ilk çalışma yapan kişlerden

Joseph Henry (Amerikan) Henry Elektriksel self Öz indüktansın elektromanyetik fenomeni George Simon Ohm (Alman) Ohm Elektriksel direnç Ohm Kanunu

Michael Faraday (İngiliz) Faraday 1 Mol elektron yükü İndüksiyon Kanunu, Elektrik Motor Prensipleri, Elektroliz

Wilhelm Eduard Weber (Alman) Weber Manyetik akı (MKS) Elektromanyetizma ölçümü Ernst Werner von Siemens

(Alman) Siemens Elektrik iletkenliği Elektriksel İletkenlik

James Prescott Joule (İngiliz) Joule İş, enerji, ısı miktarı Enerjinin Korunumu Kanunu, Isı ile Mekanik İş İlişkisi

Nicola Tesla (Sırp) Tesla Manyetik akı yoğunluğu (MKS)

Alternatif Akım, Alternatif Akım Motoru, Radyo, Döner Manyetik Alan, Floresan,

Kablosuz Elektrik İletimi Heinrich Rudolf Hertz (Alman) Hertz Frekans Radyo Dalgalarının Keşfi

Carl Friedrich Gauss (Alman) Gauss Manyetik akı

yoğunluğu (CGS) Elektromanyetik Telgraf

James Clerk Maxwell (İskoç) Maxwell Manyetik akı (CGS) Elektrik ve Manyetizmanın aynı şey olduğunu keşfetmiştir.

22

BİRİM TAKISI ÇARPAN SEMBOL

Exa 10¹⁸ E

Peta 10¹⁵ P

Tera 10¹² T

Giga 10⁹ G

Mega 10⁶ M

Kilo 10³ k

Mili 10^-3 m

Mikro 10^-6 µ

Nano 10^-9 n

Piko 10^-12 p

Femto 10^-15 f

Atto 10^-18 a

Temel veya türetilmiş birimlerin alt ve üst katları ²³

24

25

KAYNAKLAR

1. NACAR, A. Mahmut; Elektrik-Elektronik Ölçmeleri ve İş Güvenliği

2. ANASIZ, Kadir; Elektrik Ölçü Aletleri ve Elektriksel Ölçmeler; MEB Yayınları

3. MEGEP; Fiziksel Büyüklüklerin Ölçülmesi; Ankara 2011

4. MEGEP; Elektriksel Büyüklüklerin Ölçülmesi; Ankara 2011 5. www.transcat.com

New International Safety Standards for Digital Multimeters 6. www.wikipedia.org

7. http://320volt.com/