Name: measuring voltage, current, and resistance
Uploaded: 2023-04-30T06:39:57.000Z
Duration: 12 min 41 s
Channel: JoVE

K12 Standards

Arizona Science Standards

High School

Physical Science

HS+Phy.P4

HS+Phy.P4U1.8

investigation-ohm-s-law-for-ohmic-and-nonohmic-conductors

Investigation Ohm's Law for Ohmic and Nonohmic Conductors

1. Aparatı Tanımak
<ol>
	<li>Bu deney için, verileri toplamak ve grafikleri çizmek için bir bilgisayar kullanın. </li>
	<li>Bilgisayar masaüstündeki "Ohm Yasası" simgesine çift tıklayarak deney için yazılımı yükleyin. Program yüklendiğinde, ekranda bir grafik, bir tablo ve sağ alt köşede voltaj ve akım okumalarını içeren kutular gösterilmelidir. </li>
	<li>Sıfır düğmesine tıklayın ve voltaj ve akım okumalarının bağlı olmadıklarında sıfır okuduğundan emin olmak için "Tüm Sensörleri Sıfırla"yı seçin. </li>
	<li>Şekil 1'deki devre şemasını takip ederek, voltaj sensöründeki iki ucu mavi bir kutu olan güç kaynağına bağlayın. Kırmızı kablo, güç kaynağındaki + bağlantısına gider ve siyah uç, - işaretine gider. </li>
	<li>Akım sensörünün bağlı olmadığından emin olun ve güç kaynağındaki akım düğmesinin maksimuma (tam saat yönünde) çevrildiğinden emin olun. </li>
	<li>Bilgisayardaki yeşil ok simgesine (Topla düğmesi) basarak veri toplamayı başlatın. </li>
	<li>Güç kaynağındaki voltaj düğmesi minimum ve maksimum ayarları arasında hareket ettiğinde ne olduğunu gözlemleyin. Düğmenin ayarlanması, voltajın yaklaşık +0,7 V'den en az +5 volta değiştirilmesine izin verir. </li>
	<li>Voltaj sensörünün uçlarını ters çevirin (kırmızıdan -'ye, siyahtan +'ya) ve 1.5-1.7 adımlarını tekrarlayın. Bu sefer, düğmenin ayarlanması yaklaşık -0,7 V ila -5 V arasında bir voltaj aralığı verir. Bu nedenle, güç kaynağı voltajını ayarlayarak ve kabloları tersine çevirerek, bu deneyde çalışmak için -5 V ile +5 V arasındaki neredeyse tüm voltaj aralığı mevcuttur. Bu deneyde kullanılan güç kaynağının 0,7 voltun altındaki voltajları (alışılmadık bir özellik) veremediğini, ancak ilgili ilişkileri belirlemek için fazlasıyla yeterli bir aralık olduğunu unutmayın. </li>
</ol>
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10116/10116fig1.jpg">
Şekil 1: Bu devre şeması, iki kablo ile bağlanan güç kaynağını (+ ve - sembolleri ile işaretlenmiş) ve voltaj sensörünü (V) gösterir. 
2. Ohm Yasasının İncelenmesi
Not: Deneyin bu bölümünde amaç, akım ve voltaj grafiklerini gözlemlemektir. 
<ol>
	<li>Bir eksende görüntülenenleri değiştirmek için, eksen etiketine tıklayın, istenen bilgileri görüntülemek için uygun seçeneği işaretleyin ve (yalnızca y ekseni için) ekrandaki istenmeyen öğeler için kontrol (ler)i kaldırın. Grafiği, y ekseninde akımı ve x ekseninde potansiyeli gösterecek şekilde ayarlayın. </li>
	<li>Ölçekleri doğru şekilde ayarlamak için, y ekseninin solundaki sayılardan birine tıklayın. Bu, manuel ölçeklendirme için en az -0,3 ve en fazla 0,3 girmek için bir kutu getirir. Ayarlar kutusunu getirmek için x ekseninin altındaki bir sayıya tıklayarak x ekseni için tekrarlayın. Bu kez, minimum olarak -6 ve maksimum olarak 6 girin. Bu, grafiği -0,3 ile +0,3 A arasındaki akımları ve -5 V ile +5 V arasındaki voltajları gösterecek şekilde hazırlar.</li>
	<li>Şekil 2'deki devre şemasını takip ederek, 100 Ω'lik bir direnç üzerindeki voltajı ve akımı ölçmek için devreyi bağlayın. </li>
	<li>Direnç olarak bir direnç kutusu kullanın. 100 Ω olarak ayarlayın. Güç kaynağında hem akımı hem de voltajı maksimuma getirin. </li>
	<li>Veri toplamayı başlatmak için yeşil ok simgesine basın. </li>
	<li>Birkaç saniye içinde voltajı minimuma indirin, ardından güç kaynağındaki kabloları hızla ters çevirin. Birkaç saniye içinde voltaj düğmesini tekrar maksimuma çevirin. Bu, yaklaşık -5 volt ile +5 volt arasında değişen bir akım-voltaj grafiği ile sonuçlanmalıdır. </li>
	<li>Grafikten memnun kalana kadar işlemi tekrarlayın, Veri menüsünü seçin ve "En Son Çalıştırmayı Depola"yı seçin.</li>
	<li>Akım ve voltaj grafiğinin düz bir çizgi olduğunu gözlemleyin. Verilere doğrusal bir uyum sağlamak için Regresyon düğmesine basın ve çizginin eğimini kaydedin.
	<ol>
		<li>Şekil 4, 100 Ω olarak işaretlenmiş direnç için akım ve voltaj grafiğini göstermektedir. Verilere doğrusal bir uyum, 0,00991 A/V'lik bir eğimle sonuçlanır. Direncin tersi 0.0100 A/V'dir ve bu eğime iyi bir uyum sağlar. </li>
	</ol>
	</li>
	<li>Direnç kutusunun direncini 200 Ω olarak değiştirin ve 2.6-2.9 adımlarını tekrarlayın. </li>
	<li>İki eğim değerini karşılık gelen direnç değerleriyle karşılaştırın ve akım, voltaj ve direnç arasındaki ilişkiyi belirleyin.
	<ol>
		<li>Şekil 5, 200 Ω olarak işaretlenmiş direnç için akım ve voltaj grafiğini göstermektedir. Verilere doğrusal bir uyum, 0,00510 A/V'lik bir eğimle sonuçlanır. Direncin tersi 0.00500 A/V'dir ve bu eğime iyi bir uyum sağlar. </li>
	</ol>
	</li>
	<li>Akım ve gerilim grafiğinin eğimi, direncin tersi olarak ortaya çıkar. Bu şu şekilde yazılabilir: 
	<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/10116/10116eq1.jpg"> veya <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/10116/10116eq2.jpg">
	<ol>
		<li>Güç kaynağı tarafından gönderilen akım, voltajla orantılıdır ve dirençle ters orantılıdır. Akım, voltajın bir fonksiyonu olarak grafiklendirildiğinde, hattın eğiminin direncin tersi olması beklenir. </li>
	</ol>
	</li>
</ol>
 
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/10116/10116fig2.jpg"> 
Şekil 2: Bu devre şeması, 100 Ω'lik bir dirence bağlı güç kaynağını, direnç üzerindeki potansiyel farkı ölçen voltaj sensörü (V) ve içinden geçen akımı ölçen ampermetre ile gösterir. 
 
<img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/10116/10116fig3.jpg"> 
Şekil 3: Bu devre şemasında direnç bir ampul ile değiştirilmiş ve bir anahtar eklenmiştir. Anahtar başlangıçta açıktır, böylece ampul başlangıçta kapalıdır. 
<img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/10116/10116fig4.jpg"> 
Şekil 4: 100 Ω olarak işaretlenmiş bir dirençle akım ve gerilim grafiği. Verilere doğrusal bir uyum, 0,00991 A/V'lik bir eğimle sonuçlanır. Grafiğin ortasındaki eksik verilerin, deneyde kullanılan ve yaklaşık 0,7 V'un altında voltaj üretmeme gibi alışılmadık bir özelliğe sahip olan belirli güç kaynağının bir eseri olduğunu unutmayın. <img alt="Figure 5" src="/files/ftp_upload/10116/10116fig5.jpg"> 
Şekil 5: 200 Ω olarak işaretlenmiş bir direnç ile akım ve gerilim grafiği. Verilere doğrusal bir uyum, 0,00510 A/V'lik bir eğimle sonuçlanır.
3. Ampullerin İncelenmesi
<ol>
	<li>Önceki devredeki direnci küçük bir akkor ampulle değiştirin ( Şekil 3). Ampul için voltajın bir fonksiyonu olarak bir akım grafiği elde ederek deneyi tekrarlayın. Dirençle karşılaştırıldığında ampul için grafik biçimindeki herhangi bir farklılığa dikkat edin.
	<ol>
		<li>Şekil 6, akkor ampul için akım ve voltaj grafiğini göstermektedir. Genel olarak, voltaj arttıkça akım artar, ancak grafik, dirençlerin grafikleri kadar doğrusal değildir. Grafik ayrıca, genel olarak, voltaj artarken belirli bir voltajda akımın, akım azalırken aynı voltajdaki değerine kıyasla daha yüksek olduğunu gösterir. </li>
	</ol>
	</li>
	<li>Şimdi, akım ve voltaj yerine akım ve zaman grafiğini çizin. Bunu yapmak için, grafiğin çizilebileceği değişkenlerin listesini getirmek için yatay eksendeki "voltaj" etiketine tıklayın ve voltaj yerine zamanı seçin. </li>
	<li>Ampulün parlak bir şekilde parlaması için voltajı yükseltin ve ardından açma/kapama düğmesini kullanarak güç kaynağını kapatın. Veri toplamayı başlatmak için ekrandaki Topla düğmesine (yeşil ok) tıklayın ve güç kaynağını tekrar açın.
	<ol>
		<li>Şekil 7'de gösterilen grafiği inceleyin. Ampulden geçen akım, güç kaynağı açıldığında yüksek bir seviyeye çıkar ve ardından daha küçük bir sabit değere düşer. Bu, güç kaynağı açıldığında tipik olarak doğrudan sabit bir değere atlayacak olan standart bir direncin davranışından oldukça farklıdır. </li>
		<li>Bu gözlemlerin her ikisi için de açıklama aynıdır. Ampul filamentinin sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, direnç o kadar büyük olur. Ampul kapalıyken ( Şekil 7), filament nispeten düşük bir dirençle oda sıcaklığındadır. Ampul daha sonra açıldığında, düşük direnç nedeniyle akım yüksek bir seviyeye atlar, ancak filaman ısındıkça ve direnç arttıkça akım düşer. Sonunda, sıcaklık stabilize olur ve akım sabittir. </li>
		<li>Voltaj arttığında ( Şekil 6), filament ısınır, bu nedenle daha soğuk bir filament ile direnç daha düşük ve akım daha yüksektir. Grafiğin ikinci yarısı için, voltaj düştüğünde, filaman daha yüksek bir sıcaklıktan soğur ve bu nedenle daha yüksek bir dirence ve daha düşük akıma sahiptir. </li>
	</ol>
	</li>
	<li>Son olarak, akıma karşı voltaja geri dönün ve ampul yerine bir LED kullanın. </li>
	<li>Daha önce olduğu gibi, LED için voltajın bir fonksiyonu olarak bir akım grafiği elde edin. LED ile devre davranışının tüm aralığını görmek için hem pozitif hem de negatif voltajları kullandığınızdan emin olun.
	<ol>
		<li>Şekil 8, bir LED için akım ve voltaj grafiğini göstermektedir. Diyot, voltaj negatif olduğunda akımın bir yönde akmasına izin vermez; Bununla birlikte, voltaj pozitif olduğunda ve belirli bir eşiğin üzerinde olduğunda, akım voltaj arttıkça hızlı akar ve artar. Bu şekilde diyot, akım için tek yönlü bir valf görevi görür. Ampul filamanının ve dirençlerin böyle bir yönlülük göstermediğine dikkat edin. </li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 6" src="/files/ftp_upload/10116/10116fig6.jpg"> 
Şekil 6: Akkor ampul için akım ve voltaj grafiği. Grafik sol altta başlar, ardından voltaj arttıkça üst parçayı takip eder ve ampul çok parlak hale gelir. Daha sonra voltaj düşürüldü ve grafik alt parçayı sol alta kadar takip etti. 
<img alt="Figure 7" src="/files/ftp_upload/10116/10116fig7.jpg"> 
Şekil 7: Akkor ampul için akım ve zaman grafiği. Ampul kapalıydı ve ardından voltaj yaklaşık 1.4 saniye işaretinde açıldı ve sabit bir değerde tutuldu. Akım yaklaşık 0,57 A'da zirve yaptı ve ardından yaklaşık 0,27 A'lık sabit bir değere düştü.
<img alt="Figure 8" src="/files/ftp_upload/10116/10116fig8.jpg"> 
Şekil 8: Bir diyot için akım ve voltaj grafiği. Bir diyot, bir anlamda, akım için tek yönlü bir valf görevi görür. Diyot, voltaj negatif olduğunda akımın akmasına izin vermez, ancak voltaj pozitif olduğunda ve belirli bir eşiğin üzerinde olduğunda, akım bir yönde voltaj arttıkça hızlı akar ve artar.

Elektronik aletler günümüz dünyasında her yerde mevcuttur ve Ohm yasasının bu aletlerin her birinde oynayacağı bir rol vardır. Örneğin, seri bağlı iki adet 1,5 voltluk pille (toplam 3 volt) çalışmak üzere tasarlanmış bir el feneri, uygun dirence sahip bir ampule sahip olmalıdır, böylece piller, ampulün yanmadan parlak bir şekilde parlamasını sağlamak için uygun miktarda akım sağlar. Ohm yasası bu ampul seçimini yönlendirmeye yardımcı olur. 
Diğer bir uygulama ise üç farklı parlaklık seviyesiyl...

ohmik ve omik olmayan İletkenler için ohm yasasının İncelenmesi

Kaynak: Andrew Duffy, PhD, Fizik Bölümü, Boston Üniversitesi, Boston, MA
Bu deney, akım, voltaj ve dirençle ilgili olan Ohm yasasını araştırır. 
Deneyin bir amacı, devre şemalarına ve direnç, direnç, akım, voltaj ve güç kaynağı gibi temel devrelerde yer alan terminolojiye aşina olmaktır. Deneyin sonunda, bir devrenin nasıl bağlanacağı ve hem bir devre bileşeninden geçen akımın hem de üzerindeki potansiyel farkın veya voltajın nasıl ölçüleceği konusunda aşinalık kazanılır. 
Bir devrede, bir pil veya güç kaynağı, şarj akışını sağlayan volt (V) cinsinden ölçülen bir voltaj sağlar. Ampuller veya dirençler gibi devredeki diğer elemanlar (genellikle bobinlere sarılmış uzun dar tellerdir) yükün akış hızını sınırlar. Yükün akış hızı, amper (A) veya kısaca amper cinsinden ölçülen akım olarak bilinir ve dirençlerin ve ampul filamanlarının akışı sınırlama derecesi, ohm (Ω) cinsinden ölçülen dirençleri olarak bilinir. Bu deney, voltaj, akım ve dirençle ilgili olan Ohm yasasının araştırılmasını içerir. 
Bu deney aynı zamanda direnç adı verilen temel bir devre bileşeni ile bir ampul ve bir ışık yayan diyot (LED) arasındaki farkı da araştırıyor. Ampuller ve LED'ler birçok yaygın cihazın bir parçasıdır ve çeşitli aydınlatma uygulamaları için kullanılır ve bu nedenle nasıl çalıştıklarını anlamak faydalıdır.

Ohmik ve Omik Olmayan İletkenler için Ohm Yasasının İncelenmesi

Source: Andrew Duffy, PhD, Department of Physics, Boston University, Boston, MA
This experiment investigates Ohm's law, which relates current, voltage, ...

Ohm yasası, bir elektrikli bileşen veya bir devre için voltaj, akım ve dirençle ilgilidir. Voltaj, V, akım, I ve direnç, R, radyolar, müzik çalarlar ve bilgisayarlar gibi tüm elektronik cihazların yanı sıra ev kabloları, sigorta kutuları ve ev aydınlatması gibi daha basit elektrik uygulamalarının çalışması için temeldir. Tüm bu durumlardaki devreler öngörülebilir şekilde davranır ve Ohm yasası nedeniyle rasyonel olarak tasarlanabilir. Bu videoda devre terminolojisi, semboller ve diyagramlar tanıtılacak ve ardından basit bir devrenin nasıl bağlanacağı gösterilecektir. Ek olarak, bir bileşenden geçen akım ve bir bileşenden geçen voltaj ölçülecektir. Bir güç kaynağının veya pilin çıkışı, elektrik potansiyeli adı verilen bir miktarın sırasıyla yüksek ve düşük değerlerini tanımlayan hem pozitif hem de negatif terminallere sahiptir. Bu elektrik potansiyelindeki fark, volt cinsinden ölçülen voltajdır. Bu terminolojiler hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen bu koleksiyondaki elektrik potansiyeli hakkındaki videoya bakın. Devre, belirli bir işlevi yerine getirmek için birbirine bağlı bileşenlerden oluşan bir ağdır. Akım, saniyedeki bir yük miktarının hareketidir ve kısaca amper veya amper cinsinden ölçülür. İlginç bir şekilde, yalnızca negatif yüklü elektronlar bir devredeki tellerden geçer. Negatif yükleri nedeniyle elektronlar, akımın tersi yönde akarlar. Elektrik akımı, bir rezervuardan bir pompadan geçen su akımı gibi, yalnızca tam bir döngüde bağlı teller ve bileşenlerden akabilir, bir su çarkına ve rezervuara geri dönebilir. Bir dereceye kadar tüm elektrikli elemanlar, su akışını azaltan bir borudaki darboğaz gibi akım akışını engeller. Direnç bu fenomeni tanımlar ve ohm cinsinden ölçülür. Ohm yasası, direnci, bir bileşen üzerindeki voltajın, bileşenden geçen akıma bölünmesi olarak tanımlar. Özel olarak dirençler olarak adlandırılan bileşenler için direnç yaklaşık olarak sabittir. Ortak bir devre kartındaki direnç, tipik olarak, direnç için bir renk kodunu temsil eden bantlara sahip küçük silindirik bir nesnedir. Ohm yasasına göre, sabit bir dirençten geçen akım, uygulanan voltajla doğru orantılıdır ve dirençle ters orantılıdır. Gerçekte, çoğu malzemenin direnci genellikle sıcaklık arttıkça artar. Diyotlar gibi bazı cihazların direnci, çalışma durumuna, yani voltaj ve akıma ve diğer faktörlere göre de değişir. Diyot, çok iyi bir yaklaşımla, akımın yalnızca bir yönde akmasına izin veren bir cihazdır. Sonuç olarak, tek yönlü bir valf gibi davranır, akımı "ileri" yönde çok düşük bir dirençten geçirir ve "ters" yönde son derece yüksek bir dirençle akımı yasaklar. "LED" olarak da bilinen ışık yayan diyot, ileri akımın akışıyla aydınlatılan bir diyottur. Basit bir diyot gibi, bir LED akımı ters yönde iletmez, bu durumda yanmaz. Voltaj, akım ve direnç arasındaki basit bir ilişkiyle, Ohm yasası - genellikle V, I çarpı R'ye eşittir - diğer ikisi biliniyorsa, bu miktarlardan herhangi birinin hesaplanmasını mümkün kılar. Bu video, bir bileşendeki voltajın ve içinden geçen akımın kolayca ölçülebileceğini gösterecektir. Bu deneyler aynı zamanda çeşitli devrelerde Ohm yasasını gösterecek ve bir direnç, bir ampul ve bir ışık yayan diyot için akım ve voltaj arasındaki ilişkiyi gösterecektir. Ölçüm aparatı, bir voltaj sensörü, bir akım sensörü, bir güç kaynağı, bilgisayar kontrollü bir ölçüm sistemi ve test edilecek bileşenlerden oluşur. Ölçüm yazılımını yüklemek için, bilgisayar masaüstündeki "Ohm Yasası" simgesine çift tıklayın. Program yüklendikten sonra, ekranda bir grafik, bir tablo ve sol alt köşede voltaj ve akım ölçümlerini içeren kutular görüntülenmelidir. Veri toplama sistemindeki ofsetleri kaldırmak için "Sıfır" düğmesine tıklayın ve "Tüm Sensörleri Sıfırla" seçeneğini seçin. Cihaza giden kablolar hiçbir şeye bağlı olmadığında voltaj ve akım okumaları sıfır olmalıdır. Eksen etiketine tıklayarak ve istediğiniz seçeneği işaretleyerek çizilecek verileri seçin. Yalnızca y ekseni için, çizilmeyecek öğelerin işaretini kaldırın. Grafiği y ekseninde akımı ve x ekseninde voltajı gösterecek şekilde ayarlayın. Ardından, y ekseni ölçeğini negatif 0,3 ila pozitif 0,3 ampere ayarlayın ve x ekseni ölçeğini negatif 5 ila pozitif 5 volta ayarlayın. İlk deneyde, bir direnç için akımın voltajla nasıl değiştiğini gözlemlemek için farklı direnç değerleri için ayarlanabilen bir direnç kutusu kullanılır. Direnç kutusunu 100 ohm'a ayarlayın. Ardından güç kaynağını, voltaj ve akım sensörlerini ve direnç kutusunu devre şemasında gösterildiği gibi birbirine bağlayın. Son olarak, güç kaynağının hem akım hem de voltaj çıkışlarını maksimum değerlere ayarlayın. Veri toplamaya başlamak için yeşil ok simgesine tıklayın. Güç kaynağı voltajını yavaşça minimum değerine düşürün. Ardından, güç kaynağındaki kabloları ters çevirin ve voltajı yavaşça maksimum değerine geri yükseltin. Bu, -5 ila +5 volt aralığını kapsayan bir akıma karşı voltaj grafiği ile sonuçlanmalıdır. Grafikte parazit kalmayana kadar bu işlemi tekrarlayın, ardından verileri saklayın. 100 ohm direnç için, akıma karşı voltajın grafiği düz bir çizgidir. Verilere doğrusal bir uyum sağlayın ve çizginin eğimini kaydedin. Eğim, direncin tersi olan 0.0100 amper/volt'a çok yakın olmalıdır. Şimdi direnç kutusunu 200 ohm'a ayarlayın ve -5 ila +5 volt aralığında voltaja karşı başka bir akım grafiği elde etmek için deneyi tekrarlayın. Bu sefer eğim 0.00500 amper/volt'a çok yakın olmalı, yine direncin tersi. Sabit bir direnç için, Ohm yasası, dirençten geçen akımın uygulanan voltajla orantılı ve dirençle ters orantılı olduğunu belirtir. Bu, hem 100 ohm hem de 200 ohm dirençler için verilerde belirgindir. Bir sonraki deney için, direnç kutusunu şematik diyagramda gösterildiği gibi küçük bir akkor ampulle değiştirin. Güç kaynağındaki voltaj kontrolünü maksimuma ayarlayın ve veri toplamaya başlayın. Voltajı yavaşça minimum değere düşürün, ardından voltajı yavaşça maksimuma yükseltin. Bilgisayar, yaklaşık +0.7 ila +5 volt aralığında voltaja karşı bir akım grafiği gösterecektir. Güç kaynağı kablolarını ters çevirin, voltaj kontrolünü maksimuma ayarlayın ve voltajı minimum değere düşürme ve tekrar maksimum değere çıkarma işlemini tekrarlayın. Bilgisayar, yaklaşık -0,7 ila -5 volt aralığında voltaja karşı bir akım grafiği gösterecektir. Ampul için akıma karşı voltaj grafiği, dirençler için olduğu kadar doğrusal değildir. Grafik ayrıca, genel olarak, voltaj artarken belirli bir voltajda akımın, voltaj azalırken aynı voltajda olduğuna kıyasla daha yüksek olduğunu gösterir. Voltaj arttığında filament ısınır. Daha soğuk başlayan bir filament ile direnç daha düşük ve akım daha yüksektir. Voltaj azaldığında, filaman daha yüksek bir sıcaklıktan soğur, bu nedenle aynı çalışma noktasında daha yüksek bir dirence ve daha düşük bir akıma sahiptir. Şimdi akıma karşı voltaj yerine akıma karşı zamanı çizin. Bunu yapmak için, zamanı ölçmek için yatay ekseni değiştirin. Voltajı maksimuma ayarlayın, böylece ampul parlak bir şekilde yanar. Ardından güç kaynağını kapatın. Veri toplamayı başlatmak için yeşil oka tıklayın ve ardından güç kaynağını tekrar açın. Güç kaynağı açıldıktan hemen sonra ampulden geçen akım yüksektir, ardından daha düşük, sabit bir değere düşer. Ampul kapalıyken, filaman oda sıcaklığındadır ve nispeten düşük bir dirence sahiptir. Ampul ilk açıldığında, bu düşük direnç nedeniyle akım yüksek bir seviyeye atlar. Bununla birlikte, filamentin direnci sıcaklıkla önemli ölçüde artar - filament ısındıkça, direnç büyür ve akım düşer. Sonunda sıcaklığı stabilize olur ve akım sabittir. Son olarak, ekseni tekrar akıma karşı voltajı gösterecek şekilde ayarlayın ve ampul yerine bir ışık yayan diyot - bir "LED" - kullanın. Yaygın LED'ler için maksimum akım yaklaşık 30 mA'dır, bu nedenle LED'in yanmasını önlemek için akım dikkatlice izlenmelidir. LED için voltajın bir fonksiyonu olarak bir akım grafiği elde etmek için önceki deneylerdeki prosedürü kullanın. Önce LED'e pozitif voltaj uygulayın ve güç kaynağı voltajını maksimumdan minimuma ayarlayın. Ardından güç kaynağı kablolarını değiştirin ve LED'in yönlülüğünü gözlemlemek için voltajı minimumdan maksimuma ayarlayın. Ortaya çıkan grafik, bir LED'in akımın yalnızca voltaj pozitif ve belirli bir eşikten büyük olduğunda akmasına izin verdiğini göstermektedir. Diyot "açıldığında", voltaj arttıkça akım hızla artar. Ancak, negatif voltaj için akım akışı yoktur. Bu davranış, bir LED'in akım için nasıl tek yönlü bir valf gibi davrandığını gösterir. Elektronik aletler günümüz dünyasında her yerde mevcuttur ve Ohm yasasının bu aletlerin her birinde oynayacağı bir rol vardır. Örneğin, bir el fenerindeki ampul, seri olarak iki adet 1,5 voltluk pil ile çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Bu nedenle, pillerin ampulün yanmadan parlak bir şekilde parlamasını sağlamak için uygun miktarda akım sağlaması için uygun bir dirence sahip bir ampul seçilmelidir. Ohm yasası bu ampul seçimine rehberlik eder. Ohm yasasının bir başka uygulaması, belki de elektrik çarpması riskini azaltmak veya cihazın kendisini korumak için belirli bir cihaza verilen akımı sınırlamaktır. Ohm yasası bize, belirli bir voltaj için direnç ne kadar yüksekse, akımın o kadar düşük olduğunu söyler. Bu nedenle, cihaza seri olarak bir direnç yerleştirerek, cihazdan geçen akımı sınırlayabilir ve böylece herhangi bir olası hasarı önleyebiliriz. Az önce JoVE'nin Ohm yasasına girişini izlediniz. Artık bir elektrikli bileşendeki voltaj, direnci ve içinden geçen akım arasındaki ilişkinin yanı sıra dirençlerin, ampullerin ve ışık yayan diyotların elektriksel davranışındaki farklılıkları anlamalısınız. İzlediğiniz için teşekkürler!

Education

JoVE Science Education

Physics

Fizik

Physics II

Fizik II

measuring voltage, current, and resistance

This experiment measures voltage, current, and resistance in basic electric circuits. It also builds skill with circuit diagrams and the terms resistor, resistance, current, voltage, and power supply.

Students learn how to wire a circuit and how to measure current through a circuit component. They also measure the potential difference, or voltage, across a component. These steps help connect circuit symbols with real parts in the lab.

A power supply or battery provides voltage, measured in volts (V), that drives charge through the circuit. Circuit parts such as resistors and light bulbs limit how fast the charge flows. Current is measured in amperes (A), or amps, and resistance is measured in ohms (Ω).

The experiment also compares a basic resistor with a light bulb and a light-emitting diode, or LED. Light bulbs and LEDs appear in many common devices and lighting applications. Studying them helps explain how these parts work in everyday circuits.

Measuring Voltage, Current, and Resistance

electric fields

Visualizing Electric Field Lines

Electric field lines show how a charged object affects the space around it. A source charge creates an electric field, and that field can exert electric force on another charged object called the test charge. The electric field is a vector at each point in space, so it has both size and direction. The electric field is the electric force per unit test charge placed at a point. If a charge is placed in that field, the force on it equals the charge times the electric field. This makes electric...

electric potential

Voltage, Fields, and Equipotential Surfaces

Voltage, or electric potential, describes electric potential energy per unit charge. It is a scalar quantity, and it helps explain many electrical effects. In practice, the difference in electric potential is what matters most. Changes in electric potential across space are linked to the electric field. That field can produce an electric force on a charge. In a resistor, the difference in electric potential between two points drives electric current flow. This experiment uses a volt meter and...

magnetic fields

Magnetic Fields from Magnets and Currents

Magnetic fields come from moving electric charges and from magnetic materials such as bar magnets. A current is one example of moving charge. The magnetic field made by a current can be calculated with the Maxwell equation. Bar magnets also create magnetic fields. In magnetic materials, the field comes from tiny charge movements inside the material. These fields can be shown with small compass needle magnets, which turn to line up with the magnetic field. Magnetic fields push on other moving...

electric charge in a magnetic field

Measuring the Electron’s Charge-to-Mass Ratio

Measuring the electron’s charge-to-mass ratio is the focus of this physics experiment. It recreates J. J. Thomson’s famous experiment from the end of the 19th century. Thomson used it to measure the charge-to-mass ratio of the electron. This work also connects to Robert A. Millikan’s oil-drop experiment a few years later. Millikan’s result gave a value for the charge of the electron. Together, these experiments let scientists determine the electron’s mass and charge for the first time. Those...

investigation ohm's law for ohmic and nonohmic conductors

This experiment measures voltage, current, and resistance in basic electric circuits. It also builds skill with circuit diagrams and the terms resistor, resistance, current, voltage, and power supply. Students learn how to wire a circuit and how to measure current through a circuit component. They also measure the potential difference, or voltage, across a component. These steps help connect circuit symbols with real parts in the lab. A power supply or battery provides voltage, measured in...

series and parallel resistors

How Resistance Changes in Circuit Paths

Series and parallel resistor connections change how current and voltage behave in a circuit. This experiment shows how to find the total, or effective, resistance for each setup. It also uses Ohm’s law to relate voltage and current when the resistance is known. In a series circuit, resistors are wired one after the other. The same current flows through each resistor. Their voltages add together to make the total voltage, so the effective resistance is the sum of the individual resistances.

capacitance

Measuring Charge Storage in Capacitors

Capacitors store opposite charges on two conductors, such as two metal plates. This charge separation creates a potential difference, or voltage drop, between the conductors. In this experiment, commercial capacitors and a parallel plate capacitor are used to show how capacitance links charge and voltage. Capacitance is the proportionality factor between the amount of charge on each conductor and the voltage drop across it. When the voltage changes with time, the current flowing into the...

inductance

Magnetic Induction in Coils

Magnetic induction in coils is demonstrated with inductive coils and a voltmeter. A rod magnet is inserted into or pulled away from the core of a coil to create a brief electromotive force, or emf, in the coil. The voltmeter measures the resulting voltage change. The experiment also shows mutual inductance between two coils. When current in one coil is turned on or off, it can induce an emf in a nearby second coil. This makes the link between changing current and a voltage response clear. <br...

rc/rl/lc circuits

How RC, RL, and LC Circuits Change Over Time

RC, RL, and LC circuits show how current and voltage can change over time. These circuits combine resistors, capacitors, and inductors, which each behave differently in an electric circuit. A resistor dissipates energy and follows Ohm’s law, so its voltage is proportional to its current. A capacitor stores electrical energy. In a capacitor, current depends on how fast the voltage changes. An inductor stores magnetic energy. In an inductor, voltage depends on how fast the current changes. When...

semiconductors

Doping Silicon for p- and n-Types

Semiconductors conduct electricity in ways that depend on temperature and impurity level. Crystalline silicon is the most common semiconductor material. Pure semiconductors are usually not strong conductors, so they are often combined with a small amount of impurity to improve conductivity. This process is called doping. Donor impurities, such as phosphorus and arsenic, add electrons to silicon. Acceptor impurities, such as boron and aluminum, remove electrons from silicon. When acceptors take...

photoelectric effect

UV Light and Electron Emission

Photoelectric effect is the emission of electrons from a metal when light shines on it. The key idea is that the light must have a high enough frequency for its photons to carry enough energy. That energy increases with light frequency. This experiment shows the photoelectric effect with a charged zinc metal plate. The zinc is connected to an electroscope, which is an instrument that shows the presence and relative amount of charge. The plate is then exposed to either a regular lamp or...

reflection and refraction

Bending Light in Lenses and Materials

Light changes speed when it moves through different materials. When it crosses from one material to another, it may slow down or speed up. That change in speed makes the light bend. This bending is called refraction. Some of the light is also reflected at the boundary between the two materials. In special cases, the light can bend so sharply that it is completely reflected back into the material it came from. The lab explores the basic law of refraction and shows how this behavior affects...

interference and diffraction

Laser Slits Reveal Wave Patterns

Laser light can reveal wave behavior through interference and diffraction. These are common wave effects seen in many settings, from water waves to electromagnetic waves such as light. Interference happens when two waves of the same kind overlap. Their combined wave creates a repeating pattern of larger and smaller amplitude. Diffraction happens when a wave passes through an opening or moves around an object. In that case, different parts of the wave can interfere and produce a similar pattern...

standing waves

Standing Waves on a Slinky

Standing waves on a slinky show how wave superposition and reflection can create stable patterns. These waves, also called stationary waves, appear to stay in place even though the material is moving up and down. They are formed when two waves travel in opposite directions with the same frequency and amplitude. Standing waves are easy to spot in finite media. A plucked guitar string is a common example. Water in a lake and air in a room can also show this behavior. On a string fixed at both...

sound waves and doppler shift

Measuring Sound Speed with Motion

Sound waves and motion are the focus of this high school physics experiment. The lesson connects how sound travels through air with how the sound changes when the source moves. It also shows how to measure the speed of sound in air. Waves are disturbances that move through a material medium or through empty space. Light waves can travel through a vacuum and through some forms of matter. They are transverse waves, which means the oscillations are perpendicular to the direction of travel. Sound...

physics ii

Bu koleksiyon, elektrostatik, manyetizma, optik, dalga tabanlı salınımlar ve elektrik devreleri gibi konuları içermektedir; dünyamızı değiştiren fiziksel fenomenlerin altında yatan ilkeleri açıklar.

Measure voltage, current, and resistance in basic circuits while learning circuit diagrams, wiring, and how resistors, light bulbs, and LEDs behave.

Measuring Voltage, Current, and Resistance | JoVE K12

Andrew Duffy

Overview

Principles of Ohm&#8217;s law

Investigating Ohm&#8217;s Law for Ohmic Resistors

Investigating Ohm&#8217;s Law for Nonohmic Resistors

Applications

Summary

Energy and Work

Source: Ketron Mitchell-Wynne, PhD,&#160;Asantha Cooray, PhD, Department of Physics &#38; Astronomy, School of Physical Sciences, University of ...

Power and Energy

Energy is the total work required to drive the current through the circuit.
A rise in voltage results in more work done, passing more current, resulting ...

Heat Flow and Specific Heat

Heat is a type of energy transfer that is caused by a temperature difference, and it can change the temperature of an object. Since heat is a form of ...

Mechanisms of Heat Transfer I

Just as interesting as the effects of heat transfer on a system are the methods by which the heat transfer occur. Whenever there is a temperature ...

Mechanisms of Heat Transfer II

In convection, thermal energy is carried by the large-scale flow of matter. Ocean currents and large-scale atmospheric circulation, which result from the ...

conduction-convection-and-radiation-problem-solving

Conduction, Convection and Radiation: Problem Solving

There are three methods by which heat transfer can take place: conduction, convection, and radiation. Each method has unique and interesting ...

testing-the-heat-transfer-efficiency-of-a-finned-tube-heat-exchanger

Testing the Heat Transfer Efficiency of a Finned-tube Heat Exchanger

Source: Michael G. Benton and Kerry M. Dooley, Department of Chemical Engineering, Louisiana State University, Baton Rouge, LA
Heat exchangers transfer ...

using-tray-dryer-to-investigate-convective-conductive-heat

Using a Tray Dryer to Investigate Convective and Conductive Heat Transfer

Source: Michael G. Benton and Kerry M. Dooley, Department of Chemical Engineering, Louisiana State University, Baton Rouge, LA
Dryers are utilized in ...

Transformers

A device that transforms voltages from one value to another using induction is called a transformer. A transformer consists of two separate coils, or ...

conservation-of-energy-approach-to-system-analysis

Conservation of Energy Approach to System Analysis

Source: Ricardo Mejia-Alvarez and Hussam Hikmat Jabbar, Department of Mechanical Engineering, Michigan State University, East Lansing, MI
The purpose of ...

Dye-sensitized Solar Cells

Source: Tamara M. Powers, Department of Chemistry, Texas A&#38;M University
Today&#39;s modern world requires the use of a large amount of energy. While ...

Batteries and Fuel Cells

A battery is a galvanic cell that is used as a source of electrical power for specific applications. Modern batteries exist in a multitude of forms to ...

Design, evaluate, and refine a device that works within given constraints to transfer energy within a system.

HS+Phy.P4U2.7

What is Energy?

The universe is composed of matter in different forms, and all forms of matter contain energy. &#xA0;The different forms of energy on Earth originate from ...

Thermodynamic Systems

A thermodynamic system is a set of objects whose thermodynamic properties are of interest. The system is considered to be embedded in its surroundings or ...

Work

Work is done when energy is transferred from one object to another. In other words, work is when a force acts on something that undergoes a displacement ...

Kinetic Energy - I

It&#8217;s plausible to suppose that the greater the velocity of a body, the greater effect it could have on other bodies. This does not depend on the ...

Gravitational Potential Energy

Potential energy is not just a property of each object, but also a property of the interactions between objects in a chosen system. For each type of ...

Elastic Potential Energy

Elastic potential energy is the energy stored as a result of the deformation of an elastic object, such as the stretching of a spring. An object is ...

Work-energy Theorem

According to Newton&#x2019;s second law of motion, the sum of all the forces acting on a particle (net force) determines the rate of change in the ...

Power

The concept of work involves force and displacement; meanwhile, the work-energy theorem relates the net work done on a body to the difference in its ...

Phase Changes

Phase transitions play an important theoretical and practical role in the study of heat flow. In melting or fusion, a solid turns into a liquid; the ...

Heating and Cooling Curves

When a substance&#8212;isolated from its environment&#8212;is subjected to heat changes, corresponding changes in temperature and phase of the substance ...

Calorimetry

When objects at different temperatures are placed in contact with each other but isolated from everything else, they attain thermal equilibrium. A ...

Constant Volume Calorimetry

Calorimeters are useful to determine the heat released or absorbed by a chemical reaction. Coffee cup calorimeters are designed to operate at constant ...

Constant Pressure Calorimetry

Calorimetry is a technique used to measure the amount of heat involved in a chemical or physical process or to measure the heat transferred to or from a ...

Internal Energy

The internal energy of a thermodynamic system is the sum of the kinetic and potential energies of all the molecules or entities in the system. The kinetic ...

Enthalpy

Chemists ordinarily use a property known as enthalpy (H) to describe the thermodynamics of chemical and physical processes. Enthalpy is defined as the sum ...

First Law of Thermodynamics

A change in the internal energy of a system depends on the the net heat transfer into the system and the net work done by the system. The first law of ...

first-law-of-thermodynamics-problem-solving

First Law Of Thermodynamics: Problem-Solving

The first law of thermodynamics states that the change in internal energy of the system is equal to the net heat transfer into the system minus the net ...

using-differential-scanning-calorimetry-to-measure-changes-in-enthalpy

Using Differential Scanning Calorimetry to Measure Changes in Enthalpy

Source: Laboratory of Dr. Terry Tritt &#8212; Clemson University
Differential Scanning Calorimetry (DSC) is a method of thermodynamic analysis based on ...

Analyze and interpret data to quantitatively describe changes in energy within a system and/or energy flows in and out of a system.

HS+Phy.P4U1.6

Gel Purification

Gel purification is used to recover DNA fragments after electrophoretic separation. DNA recovery from an agarose gel includes three basic steps: binding, ...

Voltage

The movement of electrons in a conductor requires some form of energy or work, usually provided by an external force, like a battery. This force is called ...

Electrical Current

Electrical current is defined as the rate at which charge flows. When there is a large current present, such as that used to run a refrigerator, a large ...

Ohm's Law

Many materials exhibit a simple relationship between the values of current, voltage, and resistance, known as Ohm&#8217;s law. The current that flows ...

Resistance

When a current moves through any conductor, the conductor causes some level of difficulty for the current to flow. The measure of that difficulty is known ...

Electrical Power

Electric power is the product of current and voltage, represented in units of joules per second, or watts. For example, cars often have one or more ...

Energy Transfer in Chemical Reactions

Chemical reactions require sufficient energy to cause the matter to collide with enough precision and force that old chemical bonds can be broken and new ...

power-dissipated-in-a-circuit-problem-solving

Power Dissipated in a Circuit: Problem Solving

The equivalent resistance of a combination of resistors depends on their values and how they are connected.
The simplest combinations of resistors are ...

Kirchhoff's Current Law

Kirchhoff&#39;s current law, or KCL, is based on the law of charge conservation. It states that the total current entering and leaving a node in a circuit ...

Kirchhoff's Voltage Law

Kirchhoff&#39;s voltage law, or KVL, is based on the principle of energy conservation.
It states that the algebraic sum of all voltages around a closed ...

Resistors In Series

A resistor is an ohmic device that limits the flow of charge in a circuit. Most circuits have more than one resistor. If several resistors are connected ...

Resistors In Parallel

Resistors are in parallel when one end of all the resistors are connected to a continuous wire of negligible resistance and the other end of all the ...

Combination Of Resistors

Electrical devices in any circuit can be connected either by series or parallel connections. Additionally, circuits can be connected involving both of ...

Equivalent Resistance

In circuit analysis, situations often arise where resistors are neither in series nor parallel configurations. To tackle such scenarios, three-terminal ...

Use mathematics and computational thinking to explain the relationships between power, current, voltage, and resistance.

Measuring Voltage, Current, and Resistance

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards