📄 11. Sınıf Fizik: Sığa Çalışma Kağıdı

💡 Çözüm Adımları:

Paralel levhalı bir kondansatörün sığası \(C = \frac{\varepsilon A}{d}\) formülü ile hesaplanır. Burada \(\varepsilon = \varepsilon_0 \varepsilon_r\) olduğundan, formül \(C = \frac{\varepsilon_0 \varepsilon_r A}{d}\) şeklini alır.

Verilen değerleri yerine koyalım:

\(A = 0.2\ m^2\)

\(d = 0.005\ m\)

\(\varepsilon_r = 5\)

\(\varepsilon_0 = 8.85 \times 10^{-12}\ F/m\)



\(C = \frac{(8.85 \times 10^{-12}\ F/m) \times 5 \times 0.2\ m^2}{0.005\ m}\)

\(C = \frac{8.85 \times 10^{-12} \times 1}{0.005}\ F\)

\(C = \frac{8.85 \times 10^{-12}}{5 \times 10^{-3}}\ F\)

\(C = (1.77 \times 10^{-12}) \times 10^3\ F\)

\(C = 1.77 \times 10^{-9}\ F\)



Bu kondansatörün sığası \(1.77\ nF\) (nanofarad) veya \(1770\ pF\) (pikofarad) olarak bulunur.

💡 Çözüm Adımları:

Öncelikle verilen sığaları Farad birimine çevirelim: \(C_1 = 6 \times 10^{-6}\ F\) ve \(C_2 = 12 \times 10^{-6}\ F\).

Gerilim \(V = 12\ V\).



1. Seri Bağlama Durumu:

Seri bağlı kondansatörlerde eşdeğer sığa \(C_{es} = \frac{C_1 C_2}{C_1 + C_2}\) formülü ile bulunur.

\(C_{es} = \frac{(6 \times 10^{-6}) \times (12 \times 10^{-6})}{(6 \times 10^{-6}) + (12 \times 10^{-6})}\)

\(C_{es} = \frac{72 \times 10^{-12}}{18 \times 10^{-6}}\)

\(C_{es} = 4 \times 10^{-6}\ F = 4\ \mu F\)



Depolanan toplam enerji \(U = \frac{1}{2} C_{es} V^2\) formülü ile bulunur.

\(U = \frac{1}{2} \times (4 \times 10^{-6}\ F) \times (12\ V)^2\)

\(U = \frac{1}{2} \times 4 \times 10^{-6} \times 144\)

\(U = 2 \times 10^{-6} \times 144\)

\(U = 288 \times 10^{-6}\ J = 288\ \mu J\)



2. Paralel Bağlama Durumu:

Paralel bağlı kondansatörlerde eşdeğer sığa \(C_{es} = C_1 + C_2\) formülü ile bulunur.

\(C_{es} = (6 \times 10^{-6}\ F) + (12 \times 10^{-6}\ F)\)

\(C_{es} = 18 \times 10^{-6}\ F = 18\ \mu F\)



Depolanan toplam enerji \(U = \frac{1}{2} C_{es} V^2\) formülü ile bulunur.

\(U = \frac{1}{2} \times (18 \times 10^{-6}\ F) \times (12\ V)^2\)

\(U = \frac{1}{2} \times 18 \times 10^{-6} \times 144\)

\(U = 9 \times 10^{-6} \times 144\)

\(U = 1296 \times 10^{-6}\ J = 1296\ \mu J\)



Sonuç olarak:

Seri bağlamada eşdeğer sığa \(4\ \mu F\), depolanan enerji \(288\ \mu J\).

Paralel bağlamada eşdeğer sığa \(18\ \mu F\), depolanan enerji \(1296\ \mu J\).

💡 Çözüm Adımları:

Kondansatörler, elektrik devrelerinde temel olarak elektrik yükü ve enerji depolama, filtreleme, zamanlama ve sinyal işleme gibi çeşitli işlevleri yerine getirirler.



1. Elektrik Yükü ve Enerji Depolama: Kondansatörler, elektrik enerjisini bir elektrik alanında depolayabilir ve gerektiğinde bu enerjiyi hızlıca boşaltabilirler. Günlük hayatta bunun en bilinen örneği, fotoğraf makinelerinin flaşlarıdır. Flaş, kondansatörde depolanan enerjiyi anlık olarak serbest bırakarak güçlü bir ışık patlaması sağlar.



2. Filtreleme: Kondansatörler, alternatif akım (AC) sinyallerini geçirirken doğru akım (DC) sinyallerini bloke etme veya tersini yapma özelliğine sahiptir. Bu özellikleri sayesinde, güç kaynaklarında AC dalgalanmalarını (gürültüyü) gidererek daha düzgün bir DC çıkışı elde etmek için kullanılırlar. Örneğin, bir telefon şarj cihazında kondansatörler, prizden gelen dalgalı elektriği cihazın kullanabileceği sabit doğru akıma dönüştürmeye yardımcı olur.



3. Zamanlama Devreleri: Kondansatörlerin şarj ve deşarj süreleri, dirençlerle birlikte kullanıldığında belirli zaman gecikmeleri oluşturmak için kullanılabilir. Bu, elektronik cihazlardaki zamanlayıcılarda, örneğin bir lambanın belirli bir süre sonra kapanması veya bir sinyalin gecikmeli olarak gönderilmesi gibi uygulamalarda karşımıza çıkar.



4. Sinyal Kuplajı ve Ayırma: Kondansatörler, bir devrenin farklı bölümleri arasında AC sinyallerini iletirken DC sinyallerini engellemek için kullanılabilir. Bu, ses sistemlerinde veya radyo devrelerinde, istenmeyen DC bileşenlerini ortadan kaldırarak sadece ses veya radyo sinyalinin geçmesini sağlamak için önemlidir.