Kapasitans (Sığa) Paralel-Plaka Kondansatör, Örnek. Paralel-Plaka Kondansatör. Kondansatör uygulamaları Kamera flaşı BÖLÜM 26 SIĞA VE DİELEKTRİKLER

Transkript

1 BÖLÜM 6 SIĞ VE DİELEKTRİKLER Sığa nın tanımı Sığa nın hesaplanması Konansatörlerin bağlanması Yüklü konansatörlere epolanan enerji Dielektrikli konansatörler Problemler Kapasitans (Sığa) Konansatör çitli elektrik evrelerine kullanılan bir aygıttır Bir konansatörün sığa sı, iletkenleren (plaka) biri üzerineki yükün büyüklüğünün, bu iletkenler arasınaki potansiyel farkının (voltaj) büyüklüğüne oranı olarak tanımlanır: Her zaman pozitiftir Birimi: Fara (F) F / V Bir Fara çok büyüktür Genellikle µf veya pf kullanılır V Paralel-Plaka Konansatör, Örnek Konansatör iki paralel plakaan oluşur Her birinin alanı ır ralarınaki mesafe ir Plakalar it ve zıt yük taşırlar küye bağlanığına, yük bir plakaan çekilir ve iğer plakaya aktarılır kon akü oluğuna transfer urur Paralel-Plaka Konansatör Bir aygıtın sığası iletkenlerin geometrik üzenlenmesine bağlıır Plakaları hava ile ayrılan paralel-plakalı bir konansatör için: o E σ E Paralel plaka konansatöre elektrik alan Plakalar arasınaki elektrik alan üzgünür Merkez civarına Kenarlar yakınına üzgün eğilir Plakalar arasınaki bölge boyunca alan sabit olarak alınabilir Konansatör uygulamaları Kamera flaşı Kameraya takılı flaş konansatör kullanır Konansatörü yüklemek için bir pil kullanılır Resmi çekmek için üğmeye basılığına, konansatöre epolanan enerji serbest kalır Yük çok hızlı aktarılır, çok aha fazla ışığın gerektiği nesne ayınlatılır

2 Konansatör uygulamaları Bilgisayarlar Bilgisayarlar pek çok anlama konansatörleri kullanır Bazı klavyeler tuşlarının tabanlarına konansatörleri kullanır Tuşa basılığına, konansatör boşluğu azalır ve sığa artar Tuş sığaaki eğişimle tanınır Paralel konansatörler Toplam yük konansatörlereki yüklerin toplamına ittir toplam + Konansatörlereki potansiyel farkı aynıır Ve her biri aküeki voltaja ittir Paralel konansatörler Seri konansatörler Paralel bağlama (6.8) Şek. 6.8, s Problem çözme stratejisi Birimlerin seçimine ikkat ein Konansatörleri aşağıaki formüllerle birltirin İki veya aha fazla it olmayan konansatör seri bağlanığına, aynı yükü taşırlar ancak üzerlerineki potansiyel farkları aynı eğilir Sığalar ters olarak eklenir ve eğer sığa en küçük bireysel konansatören aima aha küçüktür Problem çözme stratejisi, evam Konansatörlerin birltirilmesi İki veya aha fazla konansatör paralel bağlanığına, üzerlerineki potansiyel farkları aynıır Her bir konansatöreki yük sığasıyla orantılıır Eşeğer sığa için konansatörler sığaları oğruan toplanır

3 Problem çözme stratejisi, son İşlemi tek bir eğer konansatör kalıncaya kaar tekrarlayın Karmaşık bir evre tek bir eğer konansatöre genellikle inirgenebilir Seri veya paralel konansatörleri eğeriyle eğiştirin Devreyi tekrar çizerek evam ein Konansatörleren biri üzerineki yükü veya potansiyel farkını bulmak için, son eğer konansatörünle başla ve evre inirgemeleriyle geri oğru çalış Problem çözme stratejisi, itlik özeti Devre çizimleriyle çalışırken aşağıaki enklemi kullanın: Sığa itliği: / Paralel konansatörler: + + Paralel konansatörlerin hepsi eğer sığaa oluğu gibi aynı voltaj farklarınaır Seri konansatörler: / / + / + Seri konansatörlerin hepsi eğer sığalarınaki ile aynı yükteirler, Örnek 6.4 Eşeğer sığa Şekil 6., s 8 Bir konansatöre epolanan enerji Konansatöreki yük q olsun, potansiyel farkı q/ ir. Bir q yükünün q yüklü plakaan +q yüklü plakaya nakletmek için gerekli iş; W qq q/ ile verilir Konansatörü q an q yüküne kaar olurmak için gereken toplam iş: q W q qq Konansatörün yüklemesine yapılan iş epolanan potansiyel enerjiye ittir Sığanın tanımınan yüklü konansatöre epolanan enerjiyi aşağıaki biçimlere yazabiliriz Depolanan enerji Uygulamalar Kalp atışı üzelticileri (elektroşoklar) tış bozukluğuna, kalp hızlı ve üzensiz atış ritmi üretir Kalpten hızlı bir enerji boşalması, organın normal atış ritmine önürür Genel olarak konansatörler, yavaşça yüklenebilen ve sonra kısa bir pulsla büyük miktara enerji sağlayacak şekile hızla boşalabilen enerji kaynakları olarak görev yaparlar Dielektrikli Konansatörler Bir ielektrik yalıtkan bir malzemeir; lastik, plastik veya mumlu kağıt gibi. κ

4 Problem (s.8) V luk potansiyel farkına sahip iki iletken + µ ve - µ luk net yükler taşımaktaır. (a) Sistemin sığasını bulunuz her birinin üzerineki yük + µ ve - µ eğerine çıkartılırsa, bu iki iletken arasınaki potansiyel farkı ne olur? Table 6-, p.557 EVP: (a) V 6 x 6 x F µf x 6 x 6 V Problem 7 (s.8) ralarına hava bulunan bir konansatör, iki paralel plakaan oluşmakta, herbirinin alanı 7.6 cm ve plakalar arasınaki açıklık.8 mm ir. Bu plakalara V potansiyel farkı uygulanırsa (a) plakalar arasınaki elektrik alanı yüzeysel yük yoğunluğunu (c) sığasını ve () her bir plakaaki yükü hesaplayınız (a) V E E.kV/m.8x (c) () σ E σ 4 (.x )(8.85x ) (8.85x )(7.6 /).8x (.74x.74 pf ) 74.7 p 98. n/m Problem (s.8) Dört konansatör şekileki gibi bağlanmıştır (a) a ve b noktaları arasınaki eğer sığayı bulunuz V ab 5 V ise, her bir konansatör üzerineki yükü bulunuz. (a) + s.5 µf p µf s (5)(5.96) 89.5µ (µ F üzerineki yük) V V 5.96 µf (.5)(6) 6. µ (6 µf üzerineki yük) µ (5 ve µf üzerineki yük) Problem (s.84) 5 µf ve 5 µf lık iki konansatör paralel bağlanarak V luk güç kaynağına yüklenmiştir. (a) evre grafiğini çiziniz ve bu iki konansatöre epolanan toplam enerjiyi bulunuz bu iki konansatörün seri bağlanması urumuna (a) aki kaar enerji epolanması için konansatörün uçları arasına ne kaarlık bir potansiyel farkı gerekir? U ) ( µf s + V p 6 U (x )().5 J U (.5) 4.7x 4.7 µf 6 68 V Problem 46 (s.85) ralarına hava olan paralel plakalı bir konansatörün plaka alanı 5 cm ve plakalar arasınaki açıklık.5 cm ir. Plakalar 5 V luk potansiyel farkı a yükleniyor ve kaynaktan çıkarılıyor, sonra a konansatör saf suyun içine batırılıyor (a) suya batırmaan önce ve sonra plakalar üzerineki yükü batırıktan sonraki sığa ve voltajı (c) konansatörün enerjisineki eğişmeyi bulunuz. Sıvının iletkenliğini ikkate almayın. (κ su 8)

5 Problem 46 (s.85) Başlangıçta i (a) Batırılmaan önce ve sonra yük aynıır yani 4 i (8.85x )(5x )(5).5x 69 p Son uruma 4 κ 8(8.85x )(5x ) s s.5x 8 pf i i 5 s. V κ κ κ 8 (c) Başlangıçta Son uruma i U i κ i U s s s κ i κ 4 i (8.85x )(5x )(5) U U s U 45.5 nj κ (.5x ) 8