Kondansatörün çalışma prensibi: Görevi ve özellikleri
1896 yılında Charles Pollak tarafından bulunan ilk elektrolitik kondansatörden bu yana elektronik cihazların vazgeçilmez elemanlarından biri olan kondansatör günlük hayatımızda hemen hemen her alanda karşımıza çıkıyor. Yıllar içinde teknolojinin gelişimi ile birlikte farklı çeşitleri üretilse de temelde görevi, çalışma prensibi ve özellikleri çok az değişmiştir.
İçindekiler
Kondansatör nedir?
Kondansatör elektrik devresinde şarj depolama görevi üstlenen elemandır. Üzerine gerilim uygulandığında elektrik yükünü tutup depolar, gerektiğinde de bu şarjı devreye alır ve boşaltır. Bu depolama işlemi kısa sürelidir.
Kondansatör elektrik ve elektronik devrelerde sıklıkla karşımıza çıkmakta ve elektrik-elektronik sektöründe kapasitör, kapasite, sığaç gibi farklı isimlerle de adlandırılmaktadır.
Kondansatör, bir bataryaya veya başka bir şarj devresine bağlandığında elektrik enerjisini depolar. Yaygın olarak elektronik bileşenlere yerleştirilir ve cihaz prizden çekilirken kısa bir süre boyunca güç kaynağını korumak için kullanılır. Veri kayıplarını önler.
Bir kondansatörler doğru akımı iletmez, sadece alternatif akımı iletme özelliğine sahiptir. Bu özellikleri sayesinde güç kaynağı devrelerinde filtrelemede, rezonans devrelerinde istenilen frekansı üretmede ve güç aktarım hatlarında gerilim düzenlenmesi ve güç akışının kontrolünde tercih edilir.
Kondansatörün birimi faraddır. (F)
Kapasitörler genellikle piyasada mikrofarad cinsinden kullanılır.
1 µF =10⁻⁶F => 1 mikrofarad 0,000001 farada eşittir.
Kondansatör nasıl çalışır?
Kondansatörün içyapısını, bir dielektrik malzeme ile ayrılan iki paralel iletken özellikli metalik plakalar oluşturur. Kondansatörün şarj olması için bu iki plaka arasında potansiyel fark oluşmalıdır.
Kondansatör bir gerilim kaynağına bağlandığında kaynağın pozitif terminaline bağlanan plakası pozitif, negatif terminaline bağlanan plakası negatif yüklenir. Plakalar arasındaki yalıtkan dielektrik malzeme nedeniyle gerilim kaynağı sürekli bir akım dolanımı başlatamaz ve şarj bir plakandan diğerine geçmez. Kondansatör levhaları arasındaki gerilim ile gerilim kaynağının ürettiği gerilim birbirine eşitlendiğinde dolaşan akım 0’a iner ve bu sırada gerilim kaynağı ile kondansatör bağlantısı kesilirse kısa süreliğine yüklü kalır yani şarj olur. Bu şarj daha sonra gerektiğinde başka bir işleme veya devreye güç sağlamak için kullanılır.
Teoride dielektrik olarak iletken olmayan herhangi bir madde kullanılabilir. Ancak pratik uygulamalar için kondansatörün işlevine en uygun özel malzemeler kullanılır. Mika, seramik, selüloz, porselen, teflon ve hatta hava kullanılan iletken olmayan malzemelerden bazılarıdır. Dielektrik malzemenin tipi, kondansatörün çeşidini ve kullanım alanını belirler. Dielektrik boyutuna ve tipine bağlı olarak, bazı kondansatörler yüksek frekanslı kullanımlar için daha iyidir, bazıları ise yüksek gerilimli uygulamalar için daha iyidir.
Kondansatörün nasıl çalıştığını örnekleyebilmek için şu örneği verelim:
Evlerde kullanılan elektronik saatlerin bazıları prize bağlıdır. Bu saatlerin içerisinde küçük kondansatörler mevcuttur. Elektrik kesintisi olduğunda saatin enerjisiz kalmaması ve zaman sayımını durdurmaması için elektrik gelene kadar kondansatör üzerinde bulunan şarj boşaltılır ve zaman sayımı durmaz. Tabii ki bu gerilim depolama kısa sürelidir. Enerji kesintisi uzun sürerse kondansatör tamamen boşalır. Aynı şekilde şarjı bitmiş cep telefonumuzun tekrar şarj ettiğimizde saatinin geri kalmamasının sebebi de kondansatörlerdir. Çok uzun süre kullanılmadığında veya şarj edilmediğinde boşalır ve saati tekrar ayarlamak gerekir.
Diğer bir örnek de şu olabilir:
Kondansatörü binalardaki “hidrofor sistemi” gibi düşünebilirsiniz. Normalde bir bina şebeke suyu kullanır. Ancak şebeke suyu kesildiğinde hidrofor sistemi devreye girerek binadaki kullanıcılara geçici de olsa su sağlar. Bir kondansatör de elektronları aynı şekilde depolar ve daha sonra serbest bırakabilir.
Kondansatörün özellikleri
- Kondansatör elektrik enerjisini kısa süreli depolar.
- Bir kondansatörün içinde, terminaller, iletken olmayan bir madde veya dielektrik ile ayrılmış iki metal plakaya bağlanır.
- Bir kondansatörün depolama potansiyeli veya kapasitansı, Farad adı verilen birimle ölçülür. 1 Farad bir kondansatör, 1 voltta 1 Coulomb şarj depolayabilir. 1 Coulomb 6,25 * 10^18 elektrondur. Bir amper, saniyede 1 Coulomb elektronluk bir elektron akış hızını temsil eder. Bu nedenle 1 farad kondansatör 1 voltta 1 amper saniyelik elektron tutabilir.
- 1 farad kondansatör tipik olarak oldukça büyük olacaktır. Kullanabileceği gerilime bağlı olarak, 1 litrelik kola şişesi kadar büyük olabilir. Bu nedenle, kondansatörler tipik olarak mikrofaradlarla (faradın milyonda biri) ölçülür.
- Bir kondansatör ile pil arasındaki fark, bir kondansatörün tüm şarjını saniyenin çok küçük bir bölümünde boşaltabilmesidir. Pilin tamamen boşalması dakikalar alır.
- Bir kondansatöre elektrik enerjisi eklenmesine şarj denir; enerjinin bir serbest bırakılması deşarj olarak bilinir.
- Bir kondansatörün kapasitansını arttırmanın üç yolu vardır. Biri plakaların boyutunu artırmaktır. Bir diğeri, plakaları birbirine yaklaştırmaktır. Üçüncü yol, yalıtkanı mümkün olduğu kadar iyi bir yalıtkan yapmaktır.
- Ölçü birimi olan “Farad”, ismini ünlü bilim insanı Michael Faraday‘dan almıştır.
- Kondansatör üzerindeki voltaj değeri kondansatörün kaldırabileceği maksimum gerilimdir. Bu değeri aşarsa patlar.
- Kondansatörler depolama görevi gördüklerinden büyük güçte olanları tam deşarj olmadıklarında tehlikeli olabilir.
- Çoğu kondansatörün pozitif ve negatif terminalleri vardır. Kondansatörün devreye doğru şekilde bağlandığından emin olunması gerekmektedir.
