Doğru Akım Devrelerinde Kapasite Etkisi

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ Temel Elektronik Dersleri 5.Hafta Doğru Akım Devrelerinde Kapasite Etkisi

Kondansatör, elektrik yükünü depolayabilme özelliğine sahip olan bir elemandır. Kondansatörün yük depolayabilme özelliği kapasitans olarak adlandırılır. Basit olarak bir kondansatör iki adet paralel iletken levha ve bunları birbirlerinden ayıran yalıtkan (dielektrik) malzemeden meydana gelen bir yapıdır.

KONDANSATÖRÜN YÜKLENMESİ

Yüksüz bir kondansatörde her iki iletken plakada eşit sayıda serbest elektron bulunur. Kondansatörüniki ucu bir direnç üzerinden gerilim kaynağına bağlandığında kaynağın pozitif elektroduna bağlı levha (+), kaynağın negatif elektroduna bağlı levha ise (-) yüklenir. İletken levhalar arasındaki potansiyel farkı gerilim kaynağının (E) gerilimine eşit olduğunda elektron akışı sona erer.

Eğer bir kondansatör kaynaktan uzaklaştırılırsa depolanan yükler uzun bir süre plakalarüzerinde kalır. Eğer kondansatör içindeki dielektrik malzeme ideal ise yükler sonsuz süre ile plakalar üzerinde kalabilir. Pratikte ideal bir dielektrik malzeme yoktur. Dielektrik üzerinden kaçak elektron akışı olacağı için yüklerin kalış süresi sonsuz olamaz. Üzerinde uzun bir süre gerilimi tutabileceği için kondansatör geçici bir gerilim kaynağı olarak da düşünülebilir.

KAPASİTE

Kondansatörlerin plakları arasına uygulanan birim gerilime karşı gelen yük depolayabilme özelliğine kapasite adı verilir ve;

Kapasite = Yük / Gerilim

C = Q / V (C: farad ; Q: Coulomb ; V:Volt)

Bu bağıntıya göre kapasitesi C olan bir kondansatörün uçları arasına uygulanan V geriliminde depolayabildiği yük miktarı;

Q=V.C

olur.

KONDANSATÖRLERİN SERİ BAĞLANMASI

Kondansatör seri olarak bağlandığında plakalar arası etkin mesafe artar, dolayısı ile toplamkapasite değeri en küçük kondansatörün kapasite değerinden de küçük olur. Seri bağlı devrede her eleman üzerinden akan akım değeri (I=Q/t) akacağı için her bir kondansatörde biriken yük miktarı da aynı olur.

KONDANSATÖRLERİN PARALEL BAĞLANMASI

Kondansatörler paralel olarak bağlandığında etkin plaka yüzeyi artar. Sistemin toplam kapasitesi her bir kondansatörün kapasiteleri toplamına eşit olur.

KONDANSATÖRLERİN DOLMASI ve BOŞALMASI

Pratikte bir kondansatörün iç direnci ihmal edilemez. En azından kondansatörü devreyebağlayan telin bir direnci olur. Boş bir kondansatörün dolması ya da dolu bir kondansatörün boşalması aniden meydana gelmez. Gerek dolma gerekse boşalma olayları devrenin zaman sabitine bağlı olarak değişir. Seri RC devresinde zaman sabiti C kapasite değeri ile kondansatöre seri olarak bağlı olan dirençlerin toplamının çarpımına eşittir. Devrenin zaman sabiti t ile gösterilir ve

= RC

bağıntısı ile hesaplanır.

Şekildeki devrede S anahtarı kapatıldığında kondansatör uçlarındakigerilim değişimi aşağıdaki şekilde verilmiştir.

Boş bir kondansatörün anahtar kapatıldıktan 1t süresi sonunda uçlarında kaynak geriliminin %63 ü kadar bir gerilim olur. 4-5 t süresi sonunda ise kondansatör uçlarındaki gerilim, kaynak geriliminin yaklaşık %99 ‘una erişir.
Dolu bir kondansatör yine aynı değerli direnç üzerinden boşaltılacak olursa olursa, 1t süresi sonunda uçlarındaki gerilimin %37 sine düşer.