KONDANSATÖRLER Farad(F)

Transkript

1 KONDANSATÖRLER Kondansatörler elektrik enerjisi depo edebilen devre elemanlarıdır. İki iletken levha arasına dielektrik adı verilen bir yalıtkan madde konulmasıyla elde edilir. Birimi Farad(F) C harfi ile gösterilir. Kondansatör

2 Kondansatörlerin elektrik enerjisini depolama kapasitesi Plakaların yüzey alanına, Plakaların birbirine yakınlığına, Araya konan yalıtkanın cinsine göre değişir. d +Q -Q A A Bu elemanlar pil gibi elektrik yüklerini uzun süre depolayamazlar. İletken levhaların arasındaki dielektrik maddenin kalite durumuna göre, kondansatör yüke bağlı olmasa da zamanla üzerindeki enerji boşalır. Q V ε A d 0 C = =

3 Yalıtkanlık sabiti veya dielektrik sabiti, bir malzemenin üzerinde yük depolayabilme yeteneğini ölçmeye yarayan katsayıdır. Başka bir ifade ile yalıtkanlık sabiti, bir elektriksel alanın etkilerinin veya yalıtkan bir ortam tarafından nasıl etkilendiğinin ölçümüdür. Dielektrik Sabitleri (ε r (birimsiz)) Mutlak sabit (ε 0 F/m) 8,8549 x 0-2 Atmosfer Telefon hattı yalıtkanı,5 Teflon 2 Yağ parafini 2,2 Balmumu 2,2 Petrol 2,2 Madeni yağ 2,2 Terebentin 2,2 Kağıt 2,3 Ebonit lifi 2,5 Yumuşak kauçuk 2,5 Bitkisel yağ 2,5 Bir ortamın yalıtkanlık sabiti, ortamdaki birim yük başına, elektrik alanının (daha doğru bir ifade ile akının) ne kadar oluştuğudur. Zeytinyağı 3 Polisitiren 3 Pleksiglas 3,2 Kemik tutkalı 3,5 Sülfür 3,5 Bakalit 3,6 Araldit 3,6 Ebonit 4 SI birimlerinde ε yalıtkanlık sabiti, farad bölü metre'dir (F/m). ε = ε r ε 0 Burada; ε r, herhangi bir malzemenin bağıl yalıtkanlık sabiti ve ε 0, vakum yalıtkanlık sabitidir ve değeri 8, F/m'dir. Presli ağaç 4 Yağlı kağıt 4 Yüksek gerilim hattı yalıtkanı 4,2 Porselen 4,4 Kuartz 4,5 Sert kağıt 4,5 Ağır mineral yağı 4,7 Cam 5 Naylon 5 Mikanit 5 Zımpara kağıdı 5 Mika 6 Steatit 6 Mermer 8 Fenolik reçine 8 Su 80

4 Uçlarına doğru gerilim verildiğinde şarj olup elektriği geçici bir şekilde tutar. Uçlarına ters gerilim verildiğinde ise deşarj olur ve ters yönde şarj olmaya başlar.

5 V C = V ( t τ e ) Şarj Denklemi τ = R C Zaman Sabiti Bir kondansatörün uçlarına uygulanan V gerilimi ile dolması şarj denklemiyle ifade edilir. Burada τ (Tau) devrenin zaman sabitidir. C kondansatörü R direnci üzerinden şarj olurken, uçlarındaki gerilimin (V C ), V kaynak geriliminin %63,2 sine ulaşması için geçen süreye bir zaman sabiti adı verilir.

6 V V C %99,33.V %63,2.V τ 5τ t (s) Kondansatörün şarj eğrisi

7 Bir kondansatörün uçlarına AC gerilim uygulandığında, uygulanan gerilimin frekansına bağlı olarak kondansatörün akıma karşı direnci değişir. Bu durum kondansatörün kapasitif reaktansı ile açıklanır. X C = 2π f C ( Ω) Frekans yükseldikçe kapasitif reaktans sıfıra yaklaşır ve kondansatör kısa devre özelliği göstererek AC akımı üzerinden geçirir. Frekans düşerken kapasitif reaktans artacağından kondansatörün AC akıma karşı gösterdiği zorluk yani direnç artar ve akımı bloke eder.

8 Kondansatör, prensip olarak, DİELEKTRİK denen bir madde ile yalıtılmış, paralel iki iletken levhadan oluşur. Pratikte ideal bir dielektrik malzeme yoktur. Eğer bir kondansatör kaynaktan uzaklaştırılırsa depolanan yükler uzun bir süre plakalar üzerinde kalır.

9 Kondansatör simgeleri Kutupsuz Kondansatör Kutuplu Kondansatörler

10 KONDANSATÖRLERİN SERİ BAĞLANMASI Dirençlerin paralel bağlanması gibidir. Kondansatörler seri bağlandıklarında toplam kapasite azalır C = C + C T 2 C N C C 2 C T = + C T C C 2 veya C CC 2 T = C + C 2

11 ÖRNEK: C = µf C 2 = 5µ F C ve C 2 kondansatörleri seri bağlandığına oluşacak toplam kapasite: 5 C T = = 0,833µ F = 833nF + 5 ÖRNEK: C = 00nF C2 = 00nF C ve C 2 kondansatörleri seri bağlandığına oluşacak toplam kapasite: C T = = 50nF

12 KONDANSATÖRLERİN PARALEL BAĞLANMASI Dirençlerin seri bağlanması gibidir. Kondansatörler paralel bağlandıklarında toplam kapasite artar C = C + C T 2 C N C C T C 2 C T = C + C 2

13 ÖRNEK: C = 00µF C 2 = 47 µ F C 3 = 33 µf C, C 2 ve C 3 kondansatörleri paralel bağlandığına oluşacak toplam kapasite: C T = 00 µ F + 47µ F + 33µ F = 80µ F ÖRNEK: C = nf C 00 pf 2 = C ve C 2 kondansatörleri paralel bağlandığına oluşacak toplam kapasite: C T = nf + 00 pf = nf + 0.nF =. nf

14 KONDANSATÖR ÇEŞİTLERİ

15