Sığaç Ders Notu

⚡ Sığaçlar (Kondansatörler)

Sığaçlar, elektrik enerjisini kısa süreliğine depolayabilen ve ihtiyaç duyulduğunda bu enerjiyi devrenin geri kalanına aktarabilen devre elemanlarıdır. İki iletken levha arasına yalıtkan bir madde (dielektrik) yerleştirilmesiyle oluşturulurlar. Günlük hayatta flaşlı fotoğraf makinelerinde, kalp pillerinde ve bilgisayar devrelerinde enerji depolama amacıyla yaygın olarak kullanılırlar.

Sığa (Kapasite) Kavramı

Bir sığacın yük depolama kapasitesine sığa denir ve C harfi ile gösterilir. Birimi Farad (F) birimidir. Sığa, levhaların yapısına bağlıdır ve şu formülle ifade edilir:

\[ C = \epsilon \times \frac{A}{d} \]

• C: Sığa (Farad)
• \(\epsilon\): Levhalar arasındaki yalıtkanın dielektrik katsayısı
• A: Levhalardan birinin yüzey alanı
• d: Levhalar arasındaki uzaklık

Sığacın uçları arasına bir potansiyel fark (V) uygulandığında, levhalarda yük (q) birikir. Yük, potansiyel fark ile doğru orantılıdır:

\[ q = C \times V \]

Sığaçların Bağlanması

Sığaçlar devrelerde seri veya paralel bağlanarak eşdeğer sığa elde edilir.

1. Paralel Bağlama

Sığaçların birer uçları aynı noktaya gelecek şekilde bağlanmasıdır. Paralel bağlı sığaçların uçları arasındaki potansiyel farklar eşittir.

• Eşdeğer sığa: \( C_{eş} = C_1 + C_2 + C_3 + ... \)
• Potansiyel farklar: \( V_1 = V_2 = V_{toplam} \)
• Toplam yük: \( q_{toplam} = q_1 + q_2 + ... \)

2. Seri Bağlama

Sığaçların uç uca eklenmesiyle oluşur. Seri bağlı sığaçlarda her bir sığacın depoladığı yük miktarı eşittir.

• Eşdeğer sığa: \( \frac{1}{C_{eş}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + ... \)
• Yük miktarları: \( q_1 = q_2 = q_{toplam} \)
• Toplam potansiyel: \( V_{toplam} = V_1 + V_2 + ... \)

Çözümlü Örnekler

Örnek 1: Sığası 5 mikrofarad olan bir sığaca 20 voltluk potansiyel fark uygulandığında depolanan yük kaç mikroculomb olur?
Çözüm: \( q = C \times V \) formülünü kullanırız.
\( q = 5 \times 20 = 100 \) mikroculomb bulunur.

Örnek 2: Sığaları 4 mikrofarad ve 12 mikrofarad olan iki sığaç birbirine seri bağlanmıştır. Bu sistemin eşdeğer sığası kaç mikrofarad olur?
Çözüm: Seri bağlamada \( \frac{1}{C_{eş}} = \frac{1}{4} + \frac{1}{12} \) işlemini yaparız.
Paydaları eşitlediğimizde \( \frac{1}{C_{eş}} = \frac{3}{12} + \frac{1}{12} = \frac{4}{12} \) olur.
Buradan \( \frac{1}{C_{eş}} = \frac{1}{3} \) ve \( C_{eş} = 3 \) mikrofarad bulunur.

Önemli Notlar

• Sığaçlar doğru akım (DC) devresinde dolana kadar akım geçirir, dolduktan sonra devreyi keser.
• Sığaçlar alternatif akım (AC) devrelerinde ise akımın geçişine izin verir.
• Levhalar arasındaki uzaklık (d) artarsa sığa (C) azalır.
• Dielektrik katsayısı (\(\epsilon\)) daha büyük bir madde kullanmak sığayı artırır.