KAPASİTANS VE KAPASİTİF REAKTANS
Elektrik – elektronik konusu. AC devrelerde kondansatörün gösterdiği direncin hesaplanması. Kapasitans ve kapasitif reaktans. Kondansatörün AC ve DC devrelerdeki davranışı.
Bu konuda kondansatörlerin kapasitanslarının ve reaktanslarının hesabı üzerinde durulacak, örnekler verilecektir. Kondansatörlerin Şarj - Deşarj hesaplamalarının anlatıldığı bölümün linki sayfa sonunda yer almaktadır.
Kondansatörler
Kondansatörler elektrik enerjisini depolayan aygıtlardır. DC devrelerde kondansatörler ilk gerilim verildiğinde kısa devre özelliği gösterirler. Kondansatörde gerilim depolandıkça kondansatörden geçen akım azalmaya başlar. Kondansatörün gerilimi kaynak gerilimine eşitlenince kondansatör açık devre etkisi gösterir. Yani üzerinden akım geçirmez.
AC devrelerde kondansatörlerde, akım yönünün sürekli değişmesi nedeniyle sürekli bir akım akışı olur, Bu nedenle sürekli bir direnç gösterirler. Bu direnç kondansatörün kapasitif reaktansı olarak tanımlanmıştır.
DC devrelerde kondansatör direnci bir süre sonra sonsuz olmakta devreyi kapatmaktadır. AC devrelerde akım devam ettikçe kondansatörün direnci var olur ve devreden sürekli akım akışı olur.
Ayrıca DC devrelerde frekans etkisi yoktur. AC devrelerde kondansatörün direncini gerilimin frekansı belirler.
Kapasitans:
Kondansatörlerin elektrik depolama yeteneklerine kapasitans adı verilir.
Kapasitans,
Formülü ile hesaplanır, bu formülde
C: Kapasitans değeri (F)
ϵ: Plakalar arasındaki yalıtkan maddenin dielektrik katsayısı (F/m)
A: Plakaların alanı (m2)
d: Plakalar arasındaki uzaklık (m)
ϵ değeri kondansatörün bulunduğu ortama göre aşağıdaki gibi hesaplanır.
ϵ = ϵ0 . ϵc
Kondansatör genellikle hava ortamında bulunur. Buna göre havanın dielektrik katsayısı ile plakalar arasındaki dielektrik katsayısı çarpılarak ϵ değeri bulunur.
Örnek:
Bir kondansatörde plakaların alanı 90 cm2, plakaların birbirine uzaklığı 3 cm dir. Plakalar arasındaki bağıl dielektrik katsayısı 5’tir.
Bu kondansatörün kapasitansını hesaplayınız.
(Havanın dielektrik katsayısı: 8,854x10-12 F/m)
Çözüm:
Kondansatörün kapasitansı aşağıdaki gibi hesaplanır.
C = 1,3 nF
Kapasitif Reaktans
Her kondansatör alternatif akım devrelerinde akıma karşı bir direnç gösterir. Kondansatörlerin AC devrelerde gösterdikleri direnç değerine kapasitif reaktans denir. Kapasitif reaktans AC gerilimin frekansı ile ters orantılıdır.
Kapasitans aşağıdaki gibi hesaplanır.
Örnek:
Yukarıdaki devrede Kondansatör üzerinden geçen akımı hesaplayınız.
Çözüm:
Kondansatörün kapasitif reaktansı,
| XC = | 1 |
|
| 2.(3,14).50.(1,3)x10-6 |
= 0,002x106
=2x103
= 2 kΩ
= 0,01 A = 10 mA
Örnek:
Bir kondansatörde plakaların alanı 80 cm2, plakaların arasındaki yalıtkanın kalınlığı 2 mm dir. Plakalar arasındaki bağıl dielektrik katsayısı 800’dür.
Bu kondansatörün kapasitansını hesaplayınız.
(Havanın dielektrik katsayısı: 8,854x10-12 F/m)
Çözüm:
Kondansatörün kapasitansı aşağıdaki gibi hesaplanır.
ϵ = (8,854)x10-12 . 800
ϵ = 7083x10-12
= (7,1) x10-9
= 2840x10-9
= 2,8 µF
Örnek:
Yukarıdaki devrede kondansatörden geçen akımı bulunuz.
Çözüm:
Kapasitif reaktans aşağıdaki gibi hesaplanır.
| XC = | 1 |
|
| 2.(3,14).50.7,2x10-6 |
= (4,42)x10-4 . 106
= 442 Ω
Gerilimin dirence bölümü akımı verir.
= 0,226 A
= 226 mA
Kondansatör Şarj Deşarj Hesaplamaları
SANATSAL BİLGİ
01/04/2019