📄 11. Sınıf Fizik: Kondansatörler Çalışma Kağıdı

💡 Çözüm Adımları:

Verilenler: Sığa \( C = 2 \text{ F} \), Potansiyel fark \( V = 10 \text{ V} \).

İstenenler: Depolanan yük \( Q \) ve depolanan enerji \( W \).



1. Depolanan yük miktarı \( Q \) için \( Q = C V \) formülü kullanılır.

\( Q = (2 \text{ F}) \times (10 \text{ V}) \)

\( Q = 20 \text{ C} \) (Coulomb)



2. Depolanan enerji \( W \) için \( W = \frac{1}{2} C V^2 \) formülü kullanılır.

\( W = \frac{1}{2} \times (2 \text{ F}) \times (10 \text{ V})^2 \)

\( W = \frac{1}{2} \times 2 \times 100 \)

\( W = 100 \text{ J} \) (Joule)



Buna göre, kondansatör \( 20 \text{ C} \) yük depolar ve \( 100 \text{ J} \) enerji depolar.

💡 Çözüm Adımları:

Verilenler: \( C_1 = 6 \text{ \(\mu\)F} \), \( C_2 = 3 \text{ \(\mu\)F} \).



1. Seri Bağlantı Durumu:

Seri bağlı kondansatörler için eşdeğer sığa \( C_{es, seri} \) formülü:

\( \frac{1}{C_{es, seri}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} \)

\( \frac{1}{C_{es, seri}} = \frac{1}{6 \text{ \(\mu\)F}} + \frac{1}{3 \text{ \(\mu\)F}} \)

Paydaları eşitlemek için \( \frac{1}{3 \text{ \(\mu\)F}} \) ifadesini \( \frac{2}{6 \text{ \(\mu\)F}} \) olarak yazarız.

\( \frac{1}{C_{es, seri}} = \frac{1}{6 \text{ \(\mu\)F}} + \frac{2}{6 \text{ \(\mu\)F}} \)

\( \frac{1}{C_{es, seri}} = \frac{3}{6 \text{ \(\mu\)F}} \)

\( \frac{1}{C_{es, seri}} = \frac{1}{2 \text{ \(\mu\)F}} \)

\( C_{es, seri} = 2 \text{ \(\mu\)F} \)



2. Paralel Bağlantı Durumu:

Paralel bağlı kondansatörler için eşdeğer sığa \( C_{es, paralel} \) formülü:

\( C_{es, paralel} = C_1 + C_2 \)

\( C_{es, paralel} = 6 \text{ \(\mu\)F} + 3 \text{ \(\mu\)F} \)

\( C_{es, paralel} = 9 \text{ \(\mu\)F} \)



Sonuç olarak, seri bağlandığında eşdeğer sığa \( 2 \text{ \(\mu\)F} \), paralel bağlandığında ise \( 9 \text{ \(\mu\)F} \) olur.

💡 Çözüm Adımları:

Bir paralel levhalı kondansatörün sığası \( C = \frac{\varepsilon A}{d} \) formülü ile verilir. Bu formüle göre sığayı artırmak için üç farklı yöntem uygulanabilir:



1. Levhaların Yüzey Alanını (A) Artırmak: Sığa, levhaların yüzey alanı (A) ile doğru orantılıdır. Levhaların yüzey alanı ne kadar büyük olursa, kondansatör o kadar fazla yük depolayabilir ve dolayısıyla sığası artar.



2. Levhalar Arası Uzaklığı (d) Azaltmak: Sığa, levhalar arası uzaklık (d) ile ters orantılıdır. Levhalar birbirine ne kadar yakın olursa, aralarındaki elektrik alan o kadar güçlü olur ve aynı potansiyel fark için daha fazla yük depolanabilir, bu da sığayı artırır.



3. Dielektrik Sabiti (\( \varepsilon \)) Daha Büyük Bir Malzeme Kullanmak: Sığa, levhalar arasına konulan yalıtkan malzemenin (dielektrik) dielektrik sabiti (\( \varepsilon \)) ile doğru orantılıdır. Hava yerine dielektrik sabiti daha büyük olan mika, seramik veya özel polimerler gibi malzemeler kullanılarak kondansatörün sığası artırılabilir. Bu malzemeler, elektrik alanı zayıflatır ve daha fazla yükün depolanmasına olanak tanır.