Elektronik bileşenlere giriş: Kapasitör nedir?

Hiç minik bir kondansatörü nerede bulabileceğinizi merak ettiniz mi? Etrafınıza dikkat ederseniz, aslında her yerde olduğunu fark edersiniz! Televizyonlarınızdan başınızın üstündeki bulutlara kadar!

Bu makalede, kondansatörle ilgili her şeyi ele alacağız! Ancak, hemen konuya dalmadan önce, kondansatörü daha iyi anlamanıza yardımcı olacak bu temel kavramları gözden geçirelim:

Elektrik: Pozitif ve negatif yüklü parçacıkların hareketi.
Voltaj: İki nokta arasındaki yük farkı.
Akım: Elektrik yüklerinin akışı.
Direnç: Akım akışına karşı olan direncin ölçüsü.
Dirençler: Elektrik direncini bir devre elemanı olarak uygulayan pasif iki uçlu elektrik bileşeni.

Bu kavramları gözden geçirmek veya daha fazla bilgi edinmek isterseniz, aşağıdaki bloglara göz atabilirsiniz:

Bunu söyledikten sonra, bugün ele alacağımız konulara geçelim:

Kondansatörün Genel Görünümü
İlişkiler ve Hesaplamalar
Devrelerde Kondansatör
Kondansatör Uygulamaları
Kondansatör ile Projeler

Kondansatörün Genel Görünümü

Kondansatör Nedir?

Kondansatörler, aynı zamanda kondansatör olarak da bilinir, elektrik enerjisini elektrik alanında depolayan cihazlardır. Basitçe söylemek gerekirse, kondansatörler 2 iletken alıp, iletkenler arasında bir yalıtkan yerleştirerek yapılır. Böylece enerji depolama yeteneği, kondansatörleri benzersiz kılar. Ayrıca, temel pasif bileşenlerden biridir.

Kondansatörler, bir pile benzer, ancak farklı çalışırlar. Pil, elektrik enerjisini kondansatörden daha yavaş bir hızda serbest bırakır. Kondansatör, tüm enerjisini bir anda serbest bırakma kapasitesine sahiptir. Ancak, şarj etme ve deşarj etme terimleri hem pil hem de kondansatör için aynıdır.

Kondansatör Nasıl Çalışır?

Kondansatörün nasıl çalıştığını anlamak için, bir kondansatörün 2 metal plaktan (iletken) yapıldığını ve arada bir dielektrik (yalıtkan) malzeme bulunduğunu bilmeniz gerekir.

İki plaka üzerinden bir voltaj uyguladığınızda, bir elektrik alanı oluşturulur. Yukarıdaki diyagramdan görebileceğiniz gibi, pozitif yük bir plakada toplanırken, negatif yük diğer plakada toplanır.

Kapasitans Nedir?

Kapasitans, bir kondansatörün bir voltaj altında plakalarında bir Coulomb yükü depolandığında bir Farad kapasitansına sahip olduğu şekilde tanımlanır.

Kapasitans, bir kondansatörün depolayabileceği elektrik enerjisi miktarını ifade eder. Bu, kapasitans ne kadar büyükse, kondansatörün depolayabileceği elektrik miktarının o kadar fazla olduğu anlamına gelir.

Kapasitans, İngiliz elektrik öncüsü Michael Faraday (1791–1867) adını taşıyan farad (F) cinsinden ölçülür. Ancak, farad biriminin çok büyük olduğunu unutmayın, bu nedenle genellikle faradın alt katları kullanılır:

Kapasitansın Standart Birimleri

Mikrofarad (μF) 1μF = 1/1,000,000 = 0.000001 = 10-6 F
Nanofarad (nF) 1nF = 1/1,000,000,000 = 0.000000001 = 10-9 F
Pikofarad (pF) 1pF = 1/1,000,000,000,000 = 0.000000000001 = 10-12 F

Kondansatör Türleri

Farklı kullanımlar için birçok kondansatör bulunmaktadır, ancak işlevlerini etkileyen bazı faktörler şunlardır:

Boyut
Tolerans: kondansatörlerin gerçek kapasitans miktarları ölçülemez, bu nedenle tam değer istenen değerin ±%1 ile ±%20 arasında değişebilir.
Sızıntı voltajı
Eşdeğer seri direnci (ESR): Plakalar tamamen iletken değildir, bu nedenle hala bir direnç vardır.
Maksimum voltaj

Elektrolitik Kondansatör

Büyük kondansatör değerleri gerektiğinde kullanılır.
Bir elektrot için ince metal film tabakası kullanılır ve ikinci elektrot (katot) için jel veya macun şeklinde yarı sıvı bir elektrolit çözeltisi kullanılır.
Genellikle DC güç kaynağı devresinde kullanılırlar çünkü kapasitansları büyük ve dalgalanma voltajını azaltmada küçüktürler.

Kâğıt Kondansatör

İsminin de belirttiği gibi, kâğıt kondansatörü ince folyo ve kâğıtların arasına yerleştirilerek yapılır.
Günümüzde kâğıt veya yağlı kâğıt yerine plastik kullanılmaktadır.
Genellikle radyo devrelerinde erken dönemlerde kullanılmıştır, artık o kadar yaygın kullanılmıyor ama hala elektronik ekipmanlarda görülebilir.

Mika Kondansatör

Mika, ince tabakalar halinde dökülen doğal olarak oluşan şeffaf bir maddeyi ifade eder.
İki tür mika kondansatörü vardır: sıkıştırılmış kondansatörler ve gümüş mika kondansatörleri.
Genellikle radyo alıcıları ve radyo vericilerinde görülür.

Seramik Kondansatör

Dielektrik olarak seramik/porselein malzeme kullanır.
Kondansatör üretiminde yalıtkan olarak kullanılan ilk malzemelerden biridir.
Seramik kondansatör, düşük kayıplı ve dolayısıyla verimlilik açısından yüksek olan bir mika kondansatörüne benzer.

Daha birçok kondansatör türü bulunmaktadır, ancak listelenenler daha iyi bilinen ve yaygın olarak kullanılanlardır.

İlişkiler ve Hesaplamalar

Kapasitansı daha önce bahsetmiştik, bu nedenle yük, kapasitans ve voltaj arasındaki ilişkiyi öğreneceğiz. Bu ilişkinin formülü şu şekilde gösterilebilir:

Bir kondansatörde depolanan Yük (Q), onun kapasitansı (C) ile üzerine uygulanan voltaj (V) çarpımına eşittir.

Şimdi gördüğümüz farklı kondansatör türlerinden, bir kondansatör yapmak için kullanılan çeşitli malzemeler vardır. Ve her malzeme, bir kondansatörün toplam kapasitansını etkiler, bunu hesaplamak için bu denklemi kullanabiliriz:

İşte farklı dielektrik malzemelerin göreceli permitivitesini gösteren bir grafik:

Bir Paralel Plaka Kondansatörünün kapasitansını nasıl hesaplayacağımıza dair bir örneğe bakalım:

Soru şu: Bir kondansatör, 30 cm x 50 cm boyutlarında iki iletken metal plakadan yapılmıştır ve plakalar arasında 6 mm boşluk bulunmaktadır. Ayrıca, tek dielektrik malzeme olarak kuru hava kullanmaktadır. Boşluğun permitivitesi 8.84 x 10-12 Farad/metre olduğuna göre, kondansatörün kapasitansını hesaplayın.

Bunu yapmak için sadece formülü kullanmanız yeterlidir:

Devrelerde Kondansatör

Kondansatörler birçok devrede bulunur, aşağıdaki diyagram, plakalar üzerine yerleştirilen voltaj miktarını gösteren basit bir devredir:

Kondansatörler hem paralel hem de seri devrelerde bulunur, daha iyi anlamak için şematik devrelerine bakalım.

Seri Bağlı Kondansatörler

Gördüğünüz gibi, her bir kondansatör, serideki diğer kondansatörlerin yük birikimine eşit anlık yük depolar. Böylece, uçtan uca toplam voltaj farkı, her kondansatörün kapasitansının tersine göre dağıtılır. Toplam kapasitansı hesaplama yöntemi şöyle olacaktır:

Paralel Bağlı Kondansatörler

Bildiğimiz gibi, paralel bir düzenekteki kondansatörler, her biri aynı uygulanan voltaja sahiptir. Böylece, Yük, boyutlarına göre dağıtılır. Toplam kapasitansı hesaplama yöntemi şöyle olacaktır:

Kondansatör Uygulamaları

Daha önce kondansatörlerin birkaç uygulamasından bahsettik ve gerçek hayatta yaygın olarak kullanıldıklarını biliyoruz. Ancak işte kullanıldıkları bazı alanlar:

Decoupling Kondansatörleri

Decoupling kondansatörü, bir devrenin bir parçasını başka bir parçanın etkisinden korumak için kullanılan bir kondansatördür. Genellikle toprak ile bir güç kaynağı arasında kullanılır.

Örneğin, gürültü veya geçici dalgalanmaları bastırmak için. Diğer devre elemanları tarafından oluşturulan gürültü, kondansatör üzerinden yönlendirilir ve devrenin geri kalanına olan etkisini azaltır.

Enerji Depolama

Bu oldukça kendini açıklayıcıdır, ancak şarj devresinden ayrıldığında elektrik enerjisini depolamak için kullanılır, böylece geçici bir pil gibi kullanılabilir.

Örneğin, araç ses sistemlerinde, büyük kondansatörler amplifikatörün ihtiyaç duyduğunda kullanması için enerji depolar.

Kondansatör ile Projeler

Kondansatörlerle yapabileceğiniz çok şey var, gelin bazı ilginç projelere bakalım!

Tek Kullanımlık Kamera Bobin Tüfeği

Elinizde eski bir kamera mı var? Kondansatörü ve parçaları yeniden kullanabilirsiniz! Bu proje, temel lehimleme becerilerine ve elektronik bilgisine sahip olduğunuzda kendi bobin tüfeğinizi nasıl yapacağınızı gösteriyor!

İhtiyacınız olanlar:

Bir flaş devresi olan kullanılmış tek kullanımlık kamera (devre kartı ile birlikte kondansatörü arayın)
Bir lehimleme demiri
Kablolar
Bir plastik tükenmez kalem, mürekkep tüpü çıkarılmış, sadece sert dış plastik tüp kalacak şekilde.
Bir anahtar
Elektrik yalıtım bandı
Bolca emaye kaplı mıknatıs teli (yaklaşık 0,5 mm çapında)

Size cazip geliyor mu? Daha fazla detay için buraya

Uzaktan Ateşleme Patlayıcıları

Sıçramalar gönderen bir patlayıcı yapmak ister misiniz? Bu proje, düşük riskli ama heyecan verici bir şey yapmayı gösteriyor!