Examkin

Soru

Zorluk: OrtaAlternatif Akım Devreleri

Alternatif akım jeneratörüne seri olarak bağlı; direnci RR olan bir lamba, öz-indüksiyon katsayısı LL olan ideal bir bobin ve sığası CC olan ideal bir sığaçtan oluşan devrede, bobinin uçlarına paralel bir SS anahtarı şekildeki gibi bağlanmıştır.

Başlangıçta SS anahtarı açıkken devredeki bobinin indüktif reaktansı, sığacın kapasitif reaktansının iki katına eşittir (XL=2XCX_L = 2X_C).

Buna göre, SS anahtarı kapatıldığında;

I. Devrenin empedansı değişmez.
II. Lambanın parlaklığı değişmez.
III. Başlangıçta akım gerilimden gerideyken, anahtar kapatıldığında akım gerilimden öne geçer.

yargılarından hangileri doğrudur?

  1. A
    Yalnız I
  2. B
    I ve II
  3. C
    I ve III
  4. I, II ve IIICevap
  5. E
    II ve III

Cevap

I, II ve III
S anahtarı açıkken devrenin empedansı Z1=R2+(2XC−XC)2=R2+XC2Z_1 = \sqrt{R^2 + (2X_C - X_C)^2} = \sqrt{R^2 + X_C^2}'dir. Anahtar kapatıldığında bobin kısa devre olacağından yeni empedans Z2=R2+XC2Z_2 = \sqrt{R^2 + X_C^2} olur. Empedans değişmediği için devrenin etkin akımı ve dolayısıyla lamba parlaklığı da değişmez. Ayrıca başlangıçta endüktif (XL>XCX_L > X_C) olan devre, anahtar kapatıldıktan sonra kapasitif (XL=0X_L = 0) hale geldiği için akım gerilimden öne geçer. Bu nedenle her üç öncül de doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Başlangıç empedansını hesaplama
S anahtarı açıkken devrenin empedansı Z1=R2+(XL−XC)2=R2+(2XC−XC)2=R2+XC2Z_1 = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2} = \sqrt{R^2 + (2X_C - X_C)^2} = \sqrt{R^2 + X_C^2} olarak bulunur.
Bobin ve sığacın reaktansları arasındaki ilişkiyi kullanarak devrenin ilk durumdaki toplam direncini (empedansını) belirlemek gerekir.
2
Anahtar kapatıldıktan sonraki yeni empedansı hesaplama
S anahtarı kapatıldığında bobin kısa devre olur ve devre dışı kalır. Bu durumda yeni empedans Z2=R2+XC2Z_2 = \sqrt{R^2 + X_C^2} olur. Buradan Z1=Z2Z_1 = Z_2 olduğu görülür ve empedansın değişmediği belirlenir (I. öncül doğrudur).
Anahtarın kapatılmasının bobini devre dışı bırakma etkisini ve bunun toplam empedansa yansımasını incelemek gerekir.
3
Akım ve lamba parlaklığı değişimini belirleme
Kaynağın geriliminin etkin değeri sabitken empedans değişmediğinden devreden geçen etkin akım (Ietkin=Vetkin/ZI_{etkin} = V_{etkin} / Z) değişmez. Dolayısıyla lambanın parlaklığı (P=Ietkin2RP = I_{etkin}^2 R) da değişmez (II. öncül doğrudur).
Ohm yasasını alternatif akım devresine uygulayarak etkin akımın ve lambanın gücünün sabit kalacağını göstermek gerekir.
4
Akım ile gerilim arasındaki faz ilişkisini analiz etme
Başlangıçta XL>XCX_L > X_C olduğundan devre endüktif karakterdedir ve akım gerilimden geridedir. Anahtar kapatıldığında sadece lamba ve sığaç kaldığından (XL=0X_L = 0) devre kapasitif karakter kazanır ve akım gerilimden öne geçer (III. öncül doğrudur).
Devre elemanlarının türüne göre akım ve gerilim arasındaki faz farkının nasıl değişeceğini yorumlamak gerekir.

Anahtar Kavram

Alternatif akım devrelerinde empedans hesaplanması ve faz ilişkisi
Bu soruyu puanla

Konular

Alternatif Akım Devreleri

Bu konudan daha fazla soru