Kapasitörler, elektronik alanındaki temel bileşenlerdir ve çeşitli elektronik devrelerde çok önemli bir rol oynar. Kapasitans ve yük kavramlarını anlamak, elektrik mühendisliği alanına dalmak isteyen herkes için çok önemlidir. Bu yazıda kapasitörlere kısa bir giriş yapacağız, kapasitansı açıklayacağız ve davranışlarını yöneten denklemi inceleyeceğiz.
kapasitör nedir
Kondansatör, elektrik enerjisini bir elektrik alanında depolayan pasif iki uçlu bir elektronik bileşendir. Bir kondansatörün yapısı, aralarında bir dielektrik malzeme ile birbirinden ayrı konumlandırılmış, genellikle metalden oluşan iki iletken plaka içerir. Bir kondansatörün uçlarına voltaj farkı uygulandığında, kondansatörün plakalarında yük birikir ve aralarında bir elektrik alanı oluşur.
kapasitans nedir
Kapasitans, bir cihaz veya bileşen boyunca voltaj birimi başına ne kadar elektrik enerjisinin depolanabileceğinin bir ölçüsüdür. Kapasite birimi Farad'dır.
ücret nedir
Yük, elektrik enerjisinin varlığı olarak tanımlanır. Sembolü Q, birimi Coulomb'dur.
Kondansatörlerin Çalışması
Bir kapasitörün uçlarına bir elektrik voltajı verildiğinde, plakalar arasında oluşan elektrik alanı elektronların hareketini başlatır. Kapasitörün negatif plakası, voltaj kaynağının negatif terminalinden hareket eden elektronlar için bir toplama noktası haline gelir.
Eşzamanlı olarak, eşit sayıda elektron kapasitörün pozitif plakasını terk eder ve voltaj kaynağının pozitif terminaline geri döner.
Yükün bu birikmesi ve yeniden dağıtılması, kapasitör tamamen şarj olana kadar devam eder, bu noktada elektron akışı durur, bir kapasitörde depolanan yük aşağıdaki denklem kullanılarak belirlenebilir:
Verilen denklemde “Q”, şarj içinde birikmiş kondansatör , “C” şunu belirtir: kapasitans ve 'V' kapasitör boyunca uygulanan voltajı temsil eder.
Bu denklem, kapasitans ile uygulanan voltaj arasında orantılı bir ilişki gösterir ve bir kapasitörde tutulan yük miktarının bu değişkenlerin her ikisiyle de doğrudan ilişkili olduğunu gösterir. Bu nedenle, kapasitansı veya voltajı artırmak, daha yüksek bir yük birikimine neden olacaktır.
Paralel Plaka Kondansatörün Kapasitesi
Bir kapasitörün kapasitansı, plakaların yüzey alanı (A) ve aralarındaki ayırma mesafesi (d) tarafından belirlenir ve her iki faktör de genel kapasitansını etkiler. Plaka alanı ne kadar büyük olursa, kapasitans o kadar büyük olurken, plakalar arasındaki mesafenin daha küçük olması kapasitansın artmasına neden olur. Bu ilişki şu denklemle tanımlanır:
Kondansatörler, elektrik enerjisini depolama özelliğine sahiptir, burada depolanan enerji miktarı (U), hem uygulanan voltajın (V) karesi hem de kapasitörün kapasitansı (C) ile doğru orantılıdır. Bir kapasitörde depolanan enerjinin denklemi şu şekilde verilir:
Bir kondansatörde depolanan enerjiyi bilmek, özellikle enerji salınımının veya anlık güç gereksinimlerinin önemli olduğu uygulamalarda devre tasarımı için hayati önem taşır.
Küresel Kondansatörün Kapasitesi
Küresel bir kapasitörün kapasitansını hesaplamak için hem iç hem de dış iletken kürelerin yarıçapını bilmeniz gerekir. Kondansatörün şekli ve küreler arasına yerleştirilmiş malzemenin geçirgenliği kapasitansı kontrol eder. Küresel bir kapasitörün kapasitansını hesaplama formülü şöyledir:
Öte yandan, küreler arasında bulunan malzemenin bağıl geçirgenliğini veya dielektrik sabitini temsil etmek için “εᵣ” sembolü kullanılır. Ayrıca “r₁” iç kürenin yarıçapını, “r₂” dış kürenin yarıçapını ifade eder.
Yarıçap değerlerini ve malzemenin geçirgenliğini değiştirerek, küresel kapasitörün kapasitansını hesaplayabilirsiniz. İç küre ihmal edilebilir bir yarıçapa sahipse veya bir nokta yük olarak kabul ediliyorsa, kapasitans formülünün şu şekilde basitleştiğini belirtmekte fayda var:
Bu durumda kapasitans yalnızca dış kürenin yarıçapı ve malzemenin geçirgenliği ile belirlenir.
Silindirik Kondansatörün Kapasitesi
Silindirik bir kapasitörün kapasitansını hesaplamak için kapasitörün uzunluğunu (L), iç iletkenin yarıçapını (r₁) ve dış iletkenin yarıçapını (r₂) bilmeniz gerekir. Kondansatörün şekli ve küreler arasına yerleştirilmiş malzemenin geçirgenliği kapasitansı kontrol eder. Silindirik bir kapasitörün kapasitansını hesaplama formülü şöyledir:
Öte yandan, küreler arasında bulunan malzemenin bağıl geçirgenliğini veya dielektrik sabitini temsil etmek için “εᵣ” sembolü kullanılır. Ayrıca “r₁” iç kürenin yarıçapını, “r₂” dış kürenin yarıçapını ifade eder.
Çözüm
Kondansatörler, elektronik söz konusu olduğunda, enerji depolama ve voltaj regülasyonu sağlayan çok önemli bileşenlerdir. Farad (F) cinsinden ölçülen kapasitans, bir kapasitörün yük depolama yeteneğini ölçer. Depolanan yük (Q) ile doğru orantılıdır ve kondansatörün terminalleri boyunca voltaj (V) ile ters orantılıdır.