MİNİ DENEYLER-KURŞUN KALEMİN ÖZDİRENCİ
KURŞUN KALEMİN ÖZDİRENCİ
Karbon atomlarının kovalent bağ kurarak düzlemsel bir yapı oluşturması sonucunda grafit meydana gelir.
Kurşun kalem içi grafitten yapılmaktadır. Bu mini deneyin
- Birinci bölümünde, sıradan bir kurşun kalemin iç kısmındaki grafitin direncini, uzunluğunu ve kesit alanını ölçüp, bu ölçümleri kullanarak özdirencini hesaplayacağız.
- İkinci bölümünde ise, direnç yerine bu kurşun kalemi kullanarak LED yakacağız.
KULLANILAN MALZEMELER
| Kurşun Kalem | 2 Adet 20 cm Jumper Kablo | Breadboard | Multimetre | LED | Yankeski | Güç Kaynağı | Cetvel |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
|
|
BÖLÜM 1: KURŞUN KALEMİN ÖZDİRENCİ
Özdirenci hesaplayabilmek için direnç, uzunluk ve kesit alanını özdirençle ilişkilendiren aşağıdaki denklemi kullanıyoruz.
...
Direnci ölçmek için multimetre; uzunluğu ve kesit alanını ölçebilmek için cetvel kullanıyoruz.
KESİT ALANI
Kurşun kalemin içi silindirik bir yapıya sahiptir ve dolayısıyla kesit alanı daireseldir. Bu dairenin çapını (kalınlığını) ölçüp, ikiye bölersek yarıçapını buluruz. Bulduğumuz yarıçapı A = πr2 fomülünde yerine koyarak kesit alanı hesaplayabiliriz.
Cetvel kullanarak kalemin arka tarafından yaptığımız ölçümlere göre, çapın yaklaşık 2 mm olduğunu görüyoruz. Daha kesin bir ölçüm için mikrometre kullandığımızda ise çapı 1.96 mm olarak ölçüyoruz.
Çapı 1.96 mm olan bir dairenin yarıçapı 0.98 mm'dir. Alanı ise yaklaşık olarak
A = πr2 = π × 0.982 = 3.017186 mm2'dir.
Bu alanı m2 cinsinden 3.07186 × 10-6 m2 olarak yazabiliriz.
UZUNLUK
Yan keski kullanarak, kurşun kalemin iki ucunda da dış kısmını oluşturan tahtayı iç kısmından ayırıyoruz.
Yaklaşık 20 cm uzunluğunda kestiğimiz iki jumper kablosunun uçlarını s oyarak kalem ucunun iki tarafına sıkı bir şekilde sarıyoruz.
Sargılar arasındaki uzaklığı cetvelle 15.3 cm = 0.153 m olarak ölçüyoruz.
DİRENÇ
Kaleme bağladığımız jumper kablolarının diğer uçlarını multimetrenin problarına bağlayarak direnci 22.7 Ω olarak ölçüyoruz.
ÖZDİRENÇ
Ölçümlerden elde ettiğimiz
R = 22.7 Ω, A = 3,017186 × 10-6 m2 ve l = 0.153 m
değerlerini ... formülünde yerine koyarak ...'nun değerini çekebiliriz.
... = 44.765 × 10-5 Ω.m
Yaptığımız işlemler, bize kullandığımız kurşun kalemin içindeki grafitin özdirencinin 44.765 × 10-5 Ω.m olduğunu gösteriyor. Bu değer, grafit için verilen 3 × 10-5 Ω.m ile 60 × 10-5 Ω.m aralığında kalıyor. Yaptığımız bağlantılarda oluşan kontak direncini de hesaba katarsak, daha bilimsel bir ölçümün daha düşük bir özdirenç vermesini bekleriz.
BÖLÜM 2: KURŞUN KALEMLE LED YAKMA
Bu mini deneyin ikinci kısmında kalemi direnç olarak kullanıp, LED yakıyoruz.
Led yakma deneyinden hatırlayacağınız gibi LED üzerindeki akımı sınırlandırabilmek için LED'e seri olarak bir direnç bağlıyorduk. Bu defa direnç yerine önceki bölümde hazırladığımız aparatı kullanıyoruz. Breadboard, LED, kalem ve voltaj kaynağı kullanarak aşağıdaki bağlantıyı kuruyoruz.
Güç kaynağından 2.5V verdiğimizde akım kalemin üzerinden geçerek LED'in yanmasını sağlıyor. Kalem akımı sınırlandırıp, LED'in bozulmasını engelliyor.
