Sığa (Kapasite) ve Sığaç (Kondansatör) konu anlatımı video 11. sınıf fizik


Kategoriler: Ders Videoları

Bir bardak ya da sürahi ancak hacimleri kadar su ile doldurulabilir. Hacimlerinden fazla su ilave edildiğinde taşar. Kapların alabileceği su miktarı, kapasitelerini belirler. Sürahinin hacmi bardaktan büyük olduğu için kapasitesi de daha fazladır (Görsel 2.2). Benzer şekilde maddeler de elektrik yükü depolayabilir. Maddeleri sonsuz büyüklükte yükle yüklemek imkânsızdır. Maddelerin aynı şartlarda belirli miktarda yük alabilme kapasiteleri vardır. İletken maddelerin yük depolayabilme ölçüsüne sığa (kapasite) denir. Bu durumda iletkende biriken yük miktarı, iletkenin sığası ile doğru orantılıdır. Sığa C sembolü ile gösterilir ve SI’da sığanın birimi farad’dır (F). Günlük yaşantıda enerjinin depolanması büyük önem taşımaktadır. Farklı yöntemlerle iletkenlerde yük depolanabilir. Yük depo edebilmenin yöntemlerinden biri paralel iki levha kullanmaktır. Levhalar üretece bağlanarak yüklenir. Yükleme işlemi bittikten sonra üreteçten ayrılan levhaların yükleri, üzerlerinde kalır. Bu şekilde levhalara yük ve dolayısıyla enerji depolanmış olur. Levhalar bir üretece bağlı ise depolanan yük miktarı, levhaların sığası ve bağlı olduğu üretecin potansiyel farkı ile doğru orantılı olur.

SIĞANIN BAĞLI OLDUĞU DEĞİŞKENLER



Yüzey alanları A olan paralel iki levha aralarındaki uzaklık d olacak şekilde yerleştirilerek potansiyel farkı V olan üretece bağlanmaktadır. Üretecin (+) ucuna bağlanan levhaya +q kadar yük depolanırsa (-) ucuna bağlanan levhaya -q kadar yük depolanır (Şekil 2.28.a). Sadece plakaların yüzey alanları iki katına çıkarıldığında levhalar arasındaki potansiyel farkının korunması için levhalar üzerindeki yük yoğunluğunun değişmemesi gerekir. Bu nedenle üreteç levhalara yük sağlayarak levhalar üzerindeki yükü iki katına çıkartır. Böylece sistemde depolan yük, dolayısıyla sığa iki katına çıkmış olur (Şekil 2.28.b). Buna göre sığa, iletkenin alanı ile doğru orantılı olarak değişir.

Yüzey alanları A, aralarındaki uzaklık d olan paralel levhalar potansiyel farkı V olan üreteçle yüklendikten sonra paralel levhalar aralarındaki uzaklık d/2 olacak şekilde birbirine yaklaştırıldığında elektriksel kuvvetler iş yapar ve bu durum sistemin potansiyel enerjisini azaltır. Bu nedenle levhaların potansiyel farkı düşer. Üreteç levhaların potansiyel farkını kendi potansiyel farkına eşitlemek için levhalara yük sağlar ve levhaların yükü iki katına çıkar. Böylece sistemde depolanan yük, dolayısıyla sığa, iki katına çıkmış olur (Şekil 2.29). Buna göre sığa levhaların arasındaki uzaklık ile ters orantılı olarak değişir.

Bir üretece bağlı paralel levhalar birbirine yaklaştıkça aralarındaki elektrik alanın büyüklüğü artar. Bu nedenle (-) yüklü levha üzerindeki elektronlara uygulanan elektriksel kuvvet, yüklerin karşı levhaya geçmelerine neden olur. Bu da sistemde yük boşalması oluşturur. Araya konulan yalıtkan madde sayesinde hem bu tür yük geçişleri önlenmiş hem de levhaların olabilecek en küçük mesafelerde birbirine yaklaştırılmaları sağlanmış olur.

SIĞAÇ (KONDANSATÖR)



Yük, dolayısıyla elektriksel potansiyel enerjiyi depolamak için kullanılan düzeneklere sığaç (kondansatör) denir. Sığaçlar yapısına göre paralel plakalı (düzlem) sığaç, küresel sığaç, silindirik sığaç gibi farklı isimler almaktadır. Sığaçlar elektrik devrelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır (Görsel 2.3). Sığaçların elektrik devrelerinde gösterimi Şekil 2.31’deki gibidir. E) SIĞAÇ (KONDANSATÖR) Özdeş iki paralel levhanın arasına yalıtkan bir malzeme yerleştirilerek düzlem sığaç elde edilir. Üretece bağlı levhalar eşit büyüklükte ve zıt elektrik yüküyle yüklenir. Levhaların potansiyel farkı üretecin potansiyel farkına eşitlendiğinde sığaç yüklenmiş olur ve üreteçten gelen akım kesilir. Sığaç yüklendikten sonra üreteç bağlantısı kesilse de levhalardaki yük korunur.

Yüklü bir sığaçta levhalardan biri +q kadar yüklenirse diğeri –q kadar yüklenir. Bu durumda levhalardaki toplam yük sıfırdır. Ancak sığacın yükü, levhalardan birinin yük büyüklüğü olarak tanımlanmaktadır. Bir sığacın levhalarının yükü +q ve –q ise sığacın yükü q olur. Bu levhalardaki yükler sayesinde sığaçta enerji depolanmış olur. Enerji, sığacın levhaları arasında oluşan elektrik alanda depolanır. Şekil 2.32’deki gibi bir sığaç üretece bağlanarak yüklendikten sonra 1 numaralı anahtar açılarak bağlı olduğu üreteçten ayrılırsa depo edilmiş yükler üzerinde kalır. Yüklü sığaç lamba gibi bir devre elamanına bağlanıp 2 numaralı anahtar kapatıldığında oluşan devrede (-) yüklü levhadaki yükler (+) yüklü levhaya doğru hareket eder ve devrede bir elektrik akımı oluşur. Bu durumda devredeki lamba yanar. Yük geçişi tamamlandığında lamba söner. Yani sığaçta depolanan enerji ile lambanın bir süreliğine yanması sağlanır.

Sığaç, çok hızlı bir şekilde yük depo eder ve bağlandığı devreye ani yük akışı sağlar. Örneğin fotoğraf makinelerindeki flaş ışığı sığaçla sağlanmaktadır. Sığaçta depolanan enerji, makinenin düğmesine basıldığında özel ışık lambasına gönderilir ve fotoğraf çekilen ortam kısa bir süre kuvvetlice aydınlatılır (Görsel 2.4). Hoparlörün yapısında da sığaç bulunur. Devre elektriği kesilse bile hoparlördeki sığaç devreye bir süre daha yük akışı sağlar. Bu nedenle elektrik kesildiğinde hoparlörden bir süre daha ses duyulur. Bazı bilgisayar klavyelerinde her bir tuş altında, levhaları arasında yumuşak yalıtkan kullanılan sığaçlar bulunur. Radyo alıcılarının frekans ayarlarında da sığaçlar kullanılmaktadır. Benzer şekilde elektronik devrelerin çoğunda sığaçlar kullanılır

Bir elektronik devre kaldırabileceğinden fazla potansiyel farkı altında kalırsa devre elemanları zarar görebilir. Evlerdeki elektrikli cihazların uçlarındaki potansiyel farkında olabilecek değişiklikler cihazların bozulmasına neden olabilir. Bu sorunu ortadan kaldırmak için devrelerin hazırlanması sırasında sığaçlardan yararlanılarak devrenin korunması sağlanabilir. Sığaçların kullanıldığı önemli aletlerden birisi de elektroşok cihazlarıdır. Elektroşok cihazı tam olarak yüklendiğinde sığacının levhaları arasında oluşan elektrik alanda 360 J enerji depolanır. Bu enerji gücü 60 W olan bir lambanın yaklaşık 3 000 katına eş değerdir. Bu enerji 2 ms süre ile hastanın vücuduna verilerek kalpteki kasılma durdurulur ve kalbin atması sağlanır.

 

Temel Yeterlilik Sınavı (TYT)
13 Haziran 2020 Cumartesi