Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü A Grubu Bahar Yarıyılı Bölüm-5 Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

Benzer belgeler
Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü Bahar Yarıyılı Bölüm Ankara Aysuhan OZANSOY

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ Öğretim Üyesi: Doç.Dr. Tamila ANUTGAN

SIĞA VE DİELEKTRİKLER

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü 7. Hafta. Aysuhan OZANSOY

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Matematik Bölümü A-Grubu Bahar Yarıyılı Bölüm-III Özeti Ankara Aysuhan Ozansoy

Elektrostatik Elektrik Alan Elektrik Akı Kondansatör. Kaynak : Serway-Beichner Bölüm 23, 24, 26

Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fizik Bölümü Fizik II Dersi Birinci Ara Sınavı

Sığa ve Dielektrik. Bölüm 25

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü A Grubu 3. Bölüm (Doğrusal Hareket) Özet Aysuhan Ozansoy

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Elektriksel Potansiyel

YAŞAMIMIZDAKİ ELEKTRİK

BAHAR YARIYILI FİZİK 2 DERSİ. Yrd. Doç. Dr. Hakan YAKUT. Fizik Bölümü

7. DİRENÇ SIĞA (RC) DEVRELERİ AMAÇ

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Akım, Direnç ve Elektromotor Kuvvet

MEKATRONİĞİN TEMELLERİ TEMEL ELEKTRONİK KAVRAMLARI

2. Işık Dalgalarında Kutuplanma:

Bölüm 24 Gauss Yasası

Hareket halindeki elektrik yüklerinin oluşturduğu bir sistem düşünelim. Belirli bir bölgede net bir yük akışı olduğunda, akımın mevcut olduğu

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

Makine Mühendisliği İçin Elektrik-Elektronik Bilgisi. Ders Notu-4 Kondansatörler ve Bobinler

Dielektrik malzeme DİELEKTRİK ÖZELLİKLER. Elektriksel Kutuplaşma. Dielektrik malzemeler. Kutuplaşma Türleri Elektronik kutuplaşma

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Doğru Akım Devreleri-1

Girişim; iki veya daha fazla dalganın üst üste binerek, yeni bir dalga şeklinde sonuç

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bahar Yarıyılı 10. Bölüm Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

2014/2 MÜHENDİSLİK BÖLÜMLERİ FİZİK 2 UYGULAMA 4

DENEY 4. KONDANSATÖRLERİN SERİ VE PARALEL BAĞLANMASI. 1) Seri ve paralel bağlı kondansatör gruplarının eşdeğer sığasının belirlenmesi.

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü Bahar Yarıyılı 9.Bölümün Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü Bahar Yarıyılı Bölüm-6 Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

BÖLÜM 7 YALITKANLAR & DİELEKTRİK ÖZELLİKLERİ

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü Bahar Yarıyılı 7. Bölüm Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

Ders 2- Temel Elektriksel Büyüklükler

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Manyetik Alan Kaynakları-1

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Doğru Akım Devreleri-2

Malzemeler elektrik yükünü iletebilme yeteneklerine göre 3 e ayrılırlar. İletkenler Yarı-iletkenler Yalıtkanlar

Sensörler Öğr. Gör. Erhan CEMÜNAL Thomas Alva Edison

Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fizik Bölümü Fizik II Dersi Birinci Ara Sınavı

Adı ve Soyadı : Nisan 2011 No :... Bölümü :... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ARA SINAV SORULARI

FİZİK II - Final UYGULAMA

Elektromanyetik Alan Kaynakları (1)

Elektrik Yük ve Elektrik Alan

ELEKTRİK VE MANYETİZMA

İÇİNDEKİLER xiii İÇİNDEKİLER LİSTESİ BÖLÜM 1 ELEKTRİK YÜKÜ 1.1. ELEKTRİK YÜKÜ VE ÖZELLİKLERİ YALITKANLAR VE İLETKENLER...

Buna göre, bir devrede yük akışı olabilmesi için, üreteç ve pil gibi aygıtlara ihtiyaç vardır.

ELEKTROMANYETIK ALAN TEORISI

KONDANSATÖRLER Farad(F)

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ Öğretim Üyesi: Doç.Dr. Tamila ANUTGAN 1

FİZK Ders 5. Elektrik Alanları. Dr. Ali ÖVGÜN. DAÜ Fizik Bölümü.

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü 10. Hafta. Aysuhan OZANSOY

CİSİMLERİN ELEKTRİKLENMESİ VE ELEKTRİKLENME ÇEŞİTLERİ

Akım ve Direnç. Bölüm 27. Elektrik Akımı Direnç ve Ohm Kanunu Direnç ve Sıcaklık Elektrik Enerjisi ve Güç

ELEKTRİK VE MANYETİZMA

Elektriklenme. Mustafa ÇELİK

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Faraday Yasası

ELEKTRİK VE ELEKTROSTATİK

Ölçme Kontrol ve Otomasyon Sistemleri 1

Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fizik Bölümü Fizik II Dersi Birinci Arasınavı

Alternatif Akım Devreleri

ELEKTROSTATİK. Atomda proton ve nötrondan oluşan bir çekirdek ve çekirdeğin çevresinde yörüngelerde hareket eden elektronlar bulunur.

Farklı malzemelerin dielektrik sabiti LEP _00

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 3 Çözümler

ELEKTRİĞİN İLETİMİ. Adı:Muharrem Soyadı:Şireci No:683

ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU FİZİK II. Dersin Kodu: FİZ 1102

BÖLÜM 2. Gauss s Law. Copyright 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley

BAHAR YARIYILI FİZİK 2 DERSİ. Yrd. Doç. Dr. Hakan YAKUT. Fizik Bölümü

Cisimlerin değişik yöntemlerle (+)pozitif veya (-) negatif elektrik yükü kazanmalarına elektriklenme denir. Negatif yük sayısı= 5

Devre Teorisi Ders Notu Dr. Nurettin ACIR ve Dr. Engin Cemal MENGÜÇ

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: FİZ 1102

EŞ POTANSİYEL VE ELEKTRİK ALAN ÇİZGİLERİ. 1. Zıt yükle yüklenmiş iki iletkenin oluşturduğu eş potansiyel çizgileri araştırıp bulmak.

Fiz 1012 Ders 6 Manyetik Alanlar.

Elektromanyetik Dalga Teorisi

Fizik 102-Fizik II /II

DA DEVRE. Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ANALIZI

DEVRE DEĞİŞKENLERİ Bir elektrik devresinde enerji ölçülebilen bir değer değildir fakat ölçülebilen akım ve gerilim değerlerinden hesaplanır.

Buna göre, bir devrede yük akışı olabilmesi için, üreteç ve pil gibi aygıtlara ihtiyaç vardır.

Yüksüz (nötr) bir atomdaki elektronların ( ) yük toplamı, protonların (+) yük toplamına eşittir.

Bahar Yarıyılı Bölüm-2 ve Bölüm-3 (Uygulamalar) Ankara A. OZANSOY

KİMYASAL BAĞLAR Kimyasal bağlar, Moleküllerde atomları birarada tutan

İletim Hatları ve Elektromanyetik Alan. Mustafa KOMUT Gökhan GÜNER

DİELEKTRİKLER 5.1 ELEKTRİK ALANI İÇİNDEKİ YALITKAN ATOMUNUN DAVRANIŞI

BİRLİKTE ÇÖZELİM. Bilgiler I II III. Voltmetre ile ölçülür. Devredeki yük akışıdır. Ampermetre ile ölçülür. Devredeki güç kaynağıdır.

Test Üç adet düzlem kondansatör, potansiyel farkı 30 volt olan bir üretece şekildeki gibi bağlıdır.

MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ ATOM

ELEKTROSTATİK. Atomda proton ve nötrondan oluşan bir çekirdek ve çekirdeğin çevresinde yörüngelerde hareket eden elektronlar bulunur.

A A A A A A A A A A A

Elektrik Devre Temelleri 11

TEMEL BİLGİLER. İletken : Elektrik yüklerinin oldukça serbest hareket ettikleri maddelerdir. Örnek olarak bakır, gümüş ve alüminyum verilebilir.

Analog Elektronik. Öğr.Gör. Emre ÖZER

ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLER

KORONA KAYIPLARI Korona Nedir?

ELEKTROMANYETIK DALGALAR

İçerik. Fizik 101-Fizik I

4 ELEKTRİK AKIMLARI. Elektik Akımı ve Akım Yoğunluğu. Elektrik yüklerinin akışına elektrik akımı denir. Yük

1. Sunum: Kapasitans ve İndüktans. Kaynak: Temel Mühendislik Devre Analizi, J. David IRWIN- R. Mark NELMS

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: FİZ 1102

ÖĞRENME ALANI : FĐZĐKSEL OLAYLAR ÜNĐTE 3 : YAŞAMIMIZDAKĐ ELEKTRĐK (MEB)

FİZİK-II DERSİ LABORATUVARI ( FL 2 5 )

Kondansatörler (Sığaçlar) Test 1 in Çözümleri. q 1. = = 600 µc yükü ile yüklenirken E 1. enerjisi;

Ders Adı Kodu Yarıyılı T+U Saati Ulusal Kredisi AKTS. Genel Fizik II BIL

Transkript:

FİZ FİZİK-II Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü A Grubu 6-7 Bahar Yarıyılı Bölüm-5 Özeti 7.4.7 Ankara Aysuhan OZANSOY

Bölüm 5: Sığa ve Dielektrikler. Kondansatörler ve Sığanın Tanımı. Sığanın Hesaplanması 3. Kondansatörlerin Bağlanması 4. Kondansatörde Depolanan Enerji 5. Dielektrikler 6. Dielektriklerin Moleküler Düzeyde Tanıtımı 7. Kondansatörlerin Kullanıldığı Bazı Yerler 8. Yıldırım ve Şimşek

.Kondansatörler ve Sığanın Tanımı Yüklü iki iletken arasındaki potansiyel farkı, bir enerji depolandığını gösterir ve küçük bir deneme yükünü bu enerji hareket ettirir. Kondansatör (kapasitör ya da sığaç) denen aygıtlar bu esasa göre çalışırlar. Elektriksel potansiyel enerjiyi ve elektrik yükünü depolayabilen aygıtlara kondansatör denir. En yaygın kondansatör, aralarında V potansiyel farkı olan, eşit miktarda zıt yükle yüklenmiş iki iletkenden oluşur. İletkenler arasında boşluk ya da bir yalıtkan olabilir. Kondansatörün sığası Sığa:[F] C Q V C>!!! Farad= Coulomb / Volt 3

Kondansatörleri yüklemenin en yaygın yolu, iletkeni bir bataryanın (güç kaynağının) uçlarına bağlamaktır. İletkenlerde +Q ve Q yükleri yüklendikten sonra, batarya devreden çıkarılır, bu durumda iletkenler arasında bir V potansiyel farkı oluşur. V Zıt yüklü levhaların toplam yükü sıfır olsa da, kondansatörün yükü Q ile gösterilir. Kondansatörlerin kullanıldığı bazı yerler: -Radyo alıcılarının frekans ayarlarında - Güç kaynaklarında filtre olarak - Otomobil ateşleme sistemlerinde kıvılcımları yok etmede - Elektronik flaş ünitelerinde -Bilgisayar klavyelerinde - Kesintisiz güç kaynaklarında -Bilgisayar belleklerinde Şekil, [] den alınmıştır. 4

. Sığanın Hesaplanması.. Paralel plakalı kondansatör C C Q V ab A d Q Qd A 8.85 Paralel plakalı kondansatörün sığası sadece sistemin geometrisine bağlı. F / m 5

.. Küresel kondansatör Küresel kabuklar arasında bir Gauss yüzeyi seçilirse elektrik alan E=kQ/r ile verilir. Dikkat!!! Burada yazılanla özdeş olarak; derste V b -V a potansiyel farkı hesaplanarak, V nin mutlak değeri yazılmıştı. Küresel kondansatörün sığası sadece sistemin geometrisine bağlı. V C V a Q V V b 4 Q 4 ( r b r a r rb r [ r r b r a ) a b a ] 6

.3. Silindirik kondansatör Silindirler arasındaki bölgede elektrik alan Gauss Yasasından; E k r Silindirik kondansatörün sığası sadece sistemin geometrisine bağlı. V C V a Q V V b [ln( r L [ln( r ) ln( r b a )] b ) ln( r a )] k[ln( r b L ) ln( r a )] L r k ln( r b a ) 7

Silindirik kondasatöre bir örnek eşeksenli (koaksiyel) kablodur. Şekil, [] den alınmıştır. Eşeksenli kablo, ses ve görüntü sistemleri, televizyon vb. sistemlerde veri taşımak için kullanılır. 8

3. Kondansatörlerin Bağlanması a) Seri Bağlı Kondansatörler Q Q Q C V Q C V V C eş V Q Q C V C Q......... Seri bağlı kondansatörlerin yükleri eşittir. Seri bağlı kondansatörlerin eş değer sığası her bir kondansatörün sığasından küçük olur. 9

b) Paralel Bağlı Kondansatörler C eş V V Q Q Q C C V eş Q V C......... Paralel bağlı kondansatörlerin her birinin uçları arasındaki potansiyel fark eşittir ve devrenin tümüne uygulanan potansiyel farka eşittir. Paralel bağlı kondansatörlerin eş değer sığası her bir kondansatörün sığasından büyük olur.

4. Kondansatörde Depolanan Enerji Başlangıçta yüksüz olan paralel plakalı bir kondansatörü ele alalım. Bu kondansatörü bir bataryaya bağladığımızda, kondansatör yüklenir ve maksimum Q yüküne ulaşır. Bataryanın negatif kutbuna bağlı olan plakanın dışındaki telden elektronlar plakaya doğru hareket eder ve bu plaka negatif yüklenmiş olur. Bataryanın pozitif kutbuna bağlı plakadaki elektronlar plakayı terk edip iletken içine girerler ve böylelikle bu plaka da pozitif yüklenmiş olur. Yüklü kondansatörün plakaları arasında bir elektrik alan oluşur ve bu alanda bulunan yüklü bir parçacık hızlanır. Dolayısıyla yüklü her kondansatörün iş yapabilme kapasitesi yani enerjisi vardır.

Yükleme işleminin herhangi bir anında kondansatör üzerindeki yükün q olduğunu düşünelim. Bir dq yükünü daha yüksek potansiyele götürmek için yapılması gerekli işe bakalım. Burada V potansiyel farkı göstermek üzere; Şekil [] den alınmıştır. Elektrik alana zıt yönde gidiliyor...! W dw U C Q, U CV, U QV

Kondansatörü yüklerken bir plakadan diğerine elektron aktarımı olur. Bu işlem plakalar arasındaki elektrik alana karşı bir iş yapılmasını gerektirir. Bu nedenle, enerjinin, bu elektrik alanda depolandığını düşünebiliriz. Elektrik alanın bir enerji deposu olduğu fikri elektromanyetik dalga kuramının temelini oluşturur. u: enerji yoğunluğu (birim hacimdeki elektriksel potansiyel enerji) u U V Hacim u E 3

Kağıt, cam, plastik gibi malzemeler yalıtkandır ve bulundukları hacim içinde etkin olan elektrik alanda değişim meydana getirirler. Bunlara, dielektrik malzemeler denir. Kondansatör plakaları arasına dielektrik malzeme koymanın yararları: 5. Dielektrikler:. İki yüzeyi birbirine değdirmeden çok yakın mesafelerde tutmanın mekanik zorluğunu çözer. İki plaka arasında kıvılcım (ark) oluşmasını engeller.. Birçok dielektrik malzeme havanın dayanabileceğinden daha şiddetli elektrik alanlara dayanır. Böylelikle daha fazla enerji depolamak mümkün olur. 3. Sığa artar. Kondansatör plakaları arasına dielektrik madde koyulduğunda sığanın arttığını ilk kez Micheal Faraday gözlemiştir. Kondansatörün plakaları arasında dielektrik olduğunda sığa C C Dielektrik sabiti Kondansatörün boşluk (ya da havadaki) sığası 4

Kondansatör plakaları arasına dielektrik malzeme koyduğumuzda; a) Yük sabit tutularak; Şekiller, [3] ten alınmıştır. Q Q V V, C C a) Voltaj sabit tutularak; V V Q Q, C C Her iki durumda da sığa artar. 5

Yük sabit tutulduğunda, kondansatör plakaları arasına dielektrik malzeme koyduğumuzda, elektrik alan azalır! C C C A C d A d A d Dielektrik geçirgenliği maddenin Yük sbt ise; V E V V V d d E 6

6. Dielektriğin Moleküler Düzeyde Tanıtımı Bu kesim, [] den alınmıştır. 7

Kutupsuz (polar olmayan=apolar) moleküllerin kutuplanması (polarizasyonu) Kutuplu (polar) moleküllerin kutuplanması (polarizasyonu) Şekiller [5] ten alınmıştır. 8

Kutuplanmış bir dielektriğin makroskopik polarizasyonu 9 Şekil, [5] ten alınmıştır.

Her iki tür malzeme de yüklü kondansatörün plakaları arasına koyulduğunda, polar moleküller dönerek, apolar moleküller deforme olarak dipol momentlerini elektrik alan yönünde hizaya getirmeye çalışırlar. Dielektrik malzemenin levhalara bakan yüzlerinde indüklenmiş yüzey yük yoğunlukları (± i ) oluşur. (ya da bağlı yük yoğunluğu) Ortamdaki elektrik alan azalmış olur.

E E E E i E i i ( ) E : Başlangıçtaki elektrik alan E i : İndüklenen yüklerin oluşturduğu elektrik alan E: Net elektrik alan

7. Kondansatörlerin Kullanıldığı Bazı Yerler Bilgisayar klavyelerinde tuşa basıldığında, sığa artar ve bu elektronik olarak saptanır. Şekil,[4] ten alınmıştır. Fotoğraf makinasının flaşında kondansatör yüklendikten sonra, düğmeye basıldığında, depolanmış enerji, özel ışık lambasına gönderilerek, fotoğrafı çekilecek kısım kuvvetlice aydınlatılmış olur.

Elektroşok Cihazı (Defibrillator) Elektroşok cihazı tam olarak yüklendiğinde kondansatörün elektrik alanı içinde ~36 J kadar bir enerji depolanır. Hastanın vücuduna ms içinde bu enerji verilmiş olur. (Bu enerji değeri 6 W lık bir ampülün çıkış gücünün 3 katına eşittir. Bu ani elektrik şoku, kalpteki kasılmayı durdurarak düzenli bir kalp atış ritmi sağlar. 3

7.Yıldırım ve Şimşek Her iki olay da elektrikle yüklü fırtına bulutlarında oluşur. Fırtına bulutları, devasa kondansatörlermiş gibi davranır. Yıldırım, bulut ile yer arasındaki bir elektrik boşalmasıdır. Şimşek ise, iki bulut arasında gerçekleşir. Donma ve çarpışmalar yoluyla bulutun altı ve üstü zıt yüklenir. Yeryüzü ile bulut arasındaki potansiyel fark milyar volt mertebesindedir. Yeryüzünde ağaçlar, yüksek binalar gibi sivri noktalar var. Elektrik boşalmaları ilk buralardan olur. Dielektrik ortamın iyonize olmadan dayanabileceği maksimum elektrik alan şiddetine dielektrik sertlik (dielektrik şiddeti) denir. Yıldırım, havanın dayanabileceği elektrik alanı aşması ile iletken hale geçmesi sonucu oluşan elektriksel boşalmalardır. 4

Elektrik alan çok yüksek olduğunda havada bir elektrik boşalması meydana gelir. Bunun nedeni serbest elektronların havada azot ve oksijen molekülleri ile çarpışmasıdır. Serbest elektronlar yeterince kinetik enerjiye sahiplerse iyonlaşma olur. Bu durumda serbest elektron + bir tane de iyonlaşma sonucu açığa çıkan elektron olur. Bu elektron yeterince hızlı ise yine iyonlaşmaya sebep olur ve sonuçta 4 elektron elde edilir. Böylece bir elektron çığı oluşur. Bu çığ pozitif iyonlarla tekrar birleştiğinde bir ışık oluşur. (Önceki bölümde bahsedilen korona deşarjı) İyonlaşma başladığında, elektronlar buluttan yere doğru iletken bir yolla akarken bir ışık çakar, buna öncü çakma denir. Öncü çakmalardan biri yere yaklaşırken yerde büyük bir (+) yük oluşur, yerden -3 m yüksekte öncü çakma ile karşılaşır ve ikinci ve daha güçlü bir çakma olur. Buna da dönüş çakması denir. Asıl ışık, bu dönüş çakmasındadır. Yıldırım dediğimiz şey, yer ile gökyüzü arasında 5- kez ileri-geri çakmadır. Bir şimşek, 3 aydan fazla Watt lık bir ampulü yakacak güçtedir!!! 5

Kaynaklar. http://www.seckin.com.tr/kitap/4395887 ( Üniversiteler için Fizik, B. Karaoğlu, Seçkin Yayıncılık, )..http://www.phy.davidson.edu/stuhome/phstewart/il/speed/cableinfo.html 3. Temel Fizik Cilt-II, P.M. Fishbane, S. Gasiorowicz ve S.T. Thornton, (Çeviri: Prof. Dr. Cengiz Yalçın),. Baskı, Arkadaş Yayınevi 3, Ankara 4. Fen ve Mühendislik için Fizik II, R.A. Serway ve R.J. Beichner, (Çeviri Editörü: Prof. Dr. Kemal Çolakoğlu), 5. Baskıdan çeviri, Palme Yayıncılık, Ankara 5. Fizik-İlkeler ve Pratik Cilt-II, E. Mazur (Çeviri Editörleri: A. Verçin ve A.U. Yılmazer). Baskıdan çeviri, Nobel Akademik Yayıncılık, 6. Ankara 6. Diğer tüm şekiller ; Üniversite Fiziği Cilt-I, H.D. Young ve R.A. Freedman,. Baskı, Pearson Education Yayıncılık 9, Ankara 6