Kondansatörün Çalışması ve İşlevleri

Kondansatörün Çalışması ve İşlevleri

Herhangi bir iletkenin elektrik yükünün potansiyeline oranı her durumda sabittir. Bu durumdaki sabit sayı “C” ile gösterilip;

C =Q/U

şeklinde formülize edilir. Bu formülde C’ye “iletkenin kapasitesi” denmektedir. U potansiyelinin volt (V) olduğunu

Yukarıda belirttiğimiz formülde MKS birim sistemi kullanıldığı zaman U potansiyelinin volt (V) ve Q elektrik yükünün kulon, (C) olduğunu görmekteyiz. Buna göre C kapasitesinin birimi Kulon/Volt veya kısaca farad olduğu bilinmektedir. Yine yukarıdaki formülden faradın tanımını şu şekilde çıkarabiliriz. Potansiyeli  2 volt olan iletkenin yükü 2 kulon ise bu iletkenin kapasitesi bir faraddır. 1 farad =2 kulon / 2 volt Farad, çok büyük bir kapasite birimi olduğu zaman uygulamada alt birimleri kullanılır. Bunlar; mikrofarad ( µf), nanofarad (nf) ve pikofarad (pf)‟dır

İki iletken levha arasına bir yalıtkan madde konarak elde edilen, elektrik enerjisini depo etmeye yarayan elektronik devre elemanlarına ”kondansatör” adı verilir. Kondansatörü oluşturan iletkenlere ise “kondansatörün levhaları” denir. Yukarıda belirtildiği gibi kondansatörün kapasite birimi farad olmakta ve “C” harfiyle gösterilmektedir.

 

 

İletkenler arasına yerleştirilmiş olan yalıtkan maddeye “dielektrik” denmektedir. Kullanılan dielektrik maddenin cinsine bakılarak (hava, mika, kâğıt, seramik, polyester, yağ, elektrolitik  vb.) kondansatörler değişik isimler almaktadır. Kondansatör levhalarının yüklenmesi durumu bir kondansatörü üreteç uçlarına bağladığımız durumda üretecin (+) kutbuna bağlı olmakta olan levha pozitif elektrik yükleri ile (+Q), üretecin (-) kutbuna bağlı olan levha ise negatif elektrik yükleriyle (-Q) yüklenmektedir. Bu durumda kondansatörün yükü, levhalardan birinin mutlak değeri ile belirtilmektedir. Yani buna göre kondansatör üzerindeki yük sadece (Q)‟dur. Ne (-Q) ne de (+Q) olmaktadır

.

Bir kondansatörde Q = C ´ U formülü geçerli olduğu zaman başlangıçta yüksüz durumdaki bir kondansatörün U potansiyel farkı altında Q kadar yüklenmesini şekildeki  grafik ile anlayabiliriz. Güç ve zamanın çarpımı, enerjiyi vereceğinden dolayı kondansatörde elektrik enerjisinin depolandığı anlaşılmış bulunmaktayız. Yüksek potansiyelli, yüklü bir kondansatöre dokunduğumuz anda iletken olan vücudumuzdan bir anlık geçen akımın bizi çarpması bunun için gayet yerinde bir örnektir. Grafikteki doğrunun eğimi C kapasitesini vermektedir. Eğimin altında kalan alan ise kondansatörde depolanan enerjiyi verir. Buna göre kondansatörde depolanan enerji aşağıda bulunan formülle hesaplanmaktadır. W =( ½) .Q.U

Bu formülde Q: Yük (Coulomb) U: Gerilim (Volt) W: Enerji (Joule)’u ifade etmektedir.

Q = C.U veya U= Q/C çeşitlikleri W = =( ½)  .Q.U formülünde yerine yazılırsa

W = ( ½)  .C.U^2 ve W = ( ½)  . Q ^2 / C formülleri elde edilir.

Kondansatörlerin yük depolayabilmelerinin bir sınırı bulunmaktadır. Bir balonu çok fazla şişirdiğimiz durumda balonun belli bir basınçtan fazlasına dayanamayıp patlayacağı gibi kondansatörler de belli bir potansiyel farkından fazlasına dayanamamaktadır ve levhaların birinden diğerine yük sıçraması olmaktadır. Bu da levhaların yükünü sıfırlamaktadır. Bu durumda kondansatör “delinmiş” veya “bozulmuş” diye tanımlanmaktadır. Her kondansatörün belli bir yük depolama sınırı ve depolayabileceği maksimum seviyede enerji vardır. Bir kondansatörün kapasitesi;

C = 8,85 x 10^-12 x( k.s/d) formülüyle hesaplanır.

Bu formülde; 8,85 x 10^-12 : Farad/metre olarak boşluğun veya havanın dielektrik katsayısıdır, sabittir.

k: Yalıtkan maddeye göre değişen, yalıtkanın dielektrik katsayısıdır

S : (m 2 ) olarak levhaların alanıdır.

d: Metre olarak levhalar arasındaki uzaklıktır.

C: Farad cinsinden kondansatörün kapasitesidir.

 

Boşluk veya havanın dielektrik katsayısı,

Eo=8,85×10^-12 F/m’dir. Bağıl dielektrik katsayısı k, ortamın dielektrik katsayısı E olmak üzere

k= E/Eo dan hesap edilerek tablodaki değerler bulunmuştur.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir