Kondansatör ve Sığa Nedir? Kondansatörlerin Yapısı, Bağlantıları ve Davranışları

Kondansatör konu anlatımı. Özellikler 12. sınıf fizik dersi kondansatörler konusu özet konu anlatımı, formüller, kondansatörlerin paralel ve seri bağlanması.

Kondansatör

Kondansatör ya da sığaç, İki iletkenden ve aralarındaki yalıtkan bir ortamdan meydana gelen sisteme kondansatör ya da sığaç denir.

Sığa Nedir?

Bir kondansatörün yükünün, yükün kondansatöre kazandırdığı potansiyele oranı sabittir. Bu sabit değere kondansatörün sığası denir. Buna göre, sığa; $\displaystyle C=\frac{q}{V}$ ile bulunur.

q : iletkenin yükü (coulomb); C : iletkenin sığası (farad); V : iletkenin potansiyeli (volt)

Kondansatörün Yapısı

Bir düzlem kondansatörün levhalarından birinin yüzey alanı A, levhalar arası uzaklık d ve levhalar arasındaki yalıtkan ortamın dielektrik sabiti ε ise, kondansatörün sığası,

$\displaystyle C=\varepsilon .\frac{A}{d}$

Kondansatörlerin İç Yapısı

Yüklü Bir Kondansatörün Enerjisi

E, kondansatörde depolanan enerji (joule); C, kondansatörün sığası (farad); V, kondansatörün uçları arasındaki potansiyel farkı olduğunda depolanan enerji;

$\displaystyle E=\frac{1}{2}C.{{V}^{2}}$

Kondansatörlerin Bağlanması

1. Seri Bağlama ve Özellikleri

İki ya da daha fazla kondansatörün aynı yük kolu üzerinde olacak biçimde bağlanmasına seri bağlama denir.

Aynı potansiyel farkı altında, toplam yük kadar yük depolayan sığaya eşdeğer sığa denir.

Özellikler;

1) Her bir kondansatörün yükleri eşit ve toplam yük birinin yüküne eşittir.

$\displaystyle {{q}_{T}}={{q}_{1}}={{q}_{2}}={{q}_{3}}$

2) Üç kondansatörün uçları arasındaki $\displaystyle {{V}_{KL}}$ potansiyel farkı, her bir kondansatörün uçları arasındaki potansiyel farklarının toplamına eşittir.

$\displaystyle {{V}_{KL}}={{V}_{1}}+{{V}_{2}}+{{V}_{3}}+...$

3) Devrenin eşdeğer sığasının tersi, sığaların terslerinin toplamına eşittir. Eşdeğer sığa,

$\displaystyle \frac{1}{{{C}_{es}}}=\frac{1}{{{C}_{1}}}+\frac{1}{{{C}_{2}}}+\frac{1}{{{C}_{3}}}+....$

bağıntısıyla bulunur.

Kondansatör Paralel Bağlama

2. Paralel Bağlama ve Özellikleri

İki ya da daha fazla kondansatörün şekildeki gibi birer uçları bir noktaya bağlanarak elde edilen bağlama şekline paralel bağlama denir.

Özellikler;

1) Her bir kondansatörün uçları arasındaki potansiyel farkları eşittir.

$\displaystyle {{V}_{KL}}={{V}_{1}}={{V}_{2}}={{V}_{3}}$

2) Her bir kondansatörün yük değeri farklı olur. Toplam yük kondansatörlerin yüklerinin toplamına eşittir.

$\displaystyle {{q}_{T}}={{q}_{1}}+{{q}_{2}}+{{q}_{3}}+...$

3) Eşdeğer sığa;
$\displaystyle {{C}_{es}}={{C}_{1}}+{{C}_{2}}+{{C}_{3}}+...$ ile bulunur.

Bilmemiz Gerekenler

Kondansatörler DC gerilimde (doğru gerilim)dolup boşalma yöntemiyle çalışır. Tam dolduğunda devreden akım geçmez.
AC gerilim(alternatif gerilim) uygulandığında direnç gibi davranır. Bu direncin değeri gerilimin frekansına ve kondansatörün sığasına bağlıdır. Frekans arttıkça direnç azalır, frekans azaldıkça direnç artar.
Bir kondansatör üretece bağlı iken levhalar arası uzaklık artırılırsa ya da azaltılırsa sığa değişir.
q = C • V bağıntısına göre, V sabit ise C nin değişmesi oranında q da değişir.
Eğer kondansatör üretece bağlı değilse, bu durumda levhalardaki yük sabittir. q = C • V bağıntısına göre q sabitse, C ile V ters orantılı şekilde değişir.

Doğru ve Değişken Akımın Kondansatördeki Davranışı

Bir kondansatör alternatif akım kaynağına bağlandığında direnç gibi davranır ve devreden akım geçer. Bu direncin değeri frekans ve kondansatörün sığası ile ters orantılıdır ve

$\displaystyle {{x}_{C}}=\frac{1}{\omega C}=\frac{1}{2\pi f.C}$

bağıntısıyla hesaplanır. Kondansatöre alternatif gerilim uygulandığında gerilim artarken kondansatör yüklenmeye başlar ve akım azalır. Gerilim maksimum olunca kondansatördeki yük miktarı da maksimum olur ve akım sıfıra düşer.

Gerilim azaldıkça kondansatör devreye akım vererek boşalmaya başlar. Devreye uygulanan gerilim sıfır olduğunda kondansatördeki yük boşalması maksimum olur ve akım en büyük değerini alır. Bu durum periyodik olarak sürekli tekrarlanır