Paralel plakalı kondansatörün tanımı
Paralel plakalı kondansatör, her bir plakanın eşit kesit alanına (A) sahip olduğu ve belirli bir mesafe (d) ile ayrılmış iki paralel iletken plakadan oluşan bir kondansatördür (soldaki şekilde gösterildiği gibi). İletken plakalardan biri pozitif yüklü (+Q), diğeri ise negatif yüklüdür (-Q). elektrik şarjı Her bir plakadaki yük eşittir. Böylece yük hava molekülüne geçmez, kondansatör çevreden izole edilir ve iki plaka arasında vakum bulunur.
İletken plakaların her ikisinde de bulunan elektrik yüklerinin türlerindeki farklılık, iki plaka arasında bir elektrik alanı ve elektrik potansiyel farkı oluşturur. Pozitif yüklü plaka daha yüksek elektrik potansiyeline sahipken, negatif yüklü plaka daha düşük elektrik potansiyeline sahiptir. Elektrik potansiyeli konusunda açıklandığı gibi, kondansatörün iki plakası arasında bir elektrik potansiyel farkı varsa, kondansatörde bir elektrik potansiyel enerjisi bulunur. Kondansatörlerde depolanan elektrik potansiyel enerjisinin birçok kullanım alanı vardır.
Paralel plakalı kondansatörün kapasitansını etkileyen faktörler
Kondansatör başlangıçta elektriksel olarak yüklü veya elektriksel olarak nötr değildir. Şarj edilmesi için, kondansatörün bir kablo kullanılarak pil gibi bir voltaj kaynağına bağlanması gerekir. İletken plakalardan biri pilin pozitif kutbuna, diğer iletken plaka ise pilin negatif kutbuna bağlanır.
Unutmayın ki aynı yüklü parçacıklar birbirini iter, zıt yüklü parçacıklar ise birbirini çeker. Elektronlar negatif yüklüdür ve atomun yüzeyinde oldukları için kolayca hareket ederler, protonlar ise pozitif yüklüdür ve atom çekirdeğinde oldukları için hareket edemezler. İletken levhada elektronlardan daha fazla proton varsa, levha pozitif yüklüdür; tam tersine, elektron sayısı proton sayısından fazlaysa, levha negatif yüklüdür.
Kondansatör bataryaya bağlandıktan sonra, bataryanın pozitif kutbu pozitif yüklü hale gelir. Bu nedenle iletken plakadan elektronları çekerken, bataryanın negatif kutbu negatif yüklü hale gelir ve elektronları iletken plakaya geri iter. Batarya ile iletken plaka arasındaki elektriksel yer değiştirme, iletken plakanın elektron kaybederek pozitif yüklü hale gelmesine ve elektron alarak negatif yüklü hale gelmesine neden olur. İki iletken plaka arasındaki elektriksel potansiyel farkı, bataryanın iki kutbu arasındaki elektriksel potansiyel farkına eşit olana kadar elektronların hareketi durur.
Kondansatörün işlevi, t değerini depolamaktır.elektrik yükü hem de elektrik potansiyel enerjisiKondansatörün elektrik yükünü ve elektrik potansiyel enerjisini depolama kapasitesine kapasitans denir. Ne kadar çok elektrik depolanırsa, depolanan elektrik potansiyel enerjisi de o kadar büyük olur ve kondansatörün kapasitansı da o kadar büyük olur. Paralel plakalı bir kondansatörün kapasitansını hangi faktörler etkiler?
İletken plakanın yüzey alanı
Paralel plakalı kondansatör, elektrik yükünü iletken plaka üzerinde depolar. Plaka yüzey alanı küçükse az miktarda elektrik yükü depolanır, aksi takdirde plaka yüzey alanı büyükse çok miktarda elektrik yükü depolanır. İletken plaka üzerinde depolanan elektrik yükü ne kadar fazla olursa, kondansatörün sahip olduğu elektrik potansiyel enerjisi de o kadar büyük olur. Dolayısıyla, kondansatörün elektrik potansiyel enerjisi ne kadar büyükse, kondansatörün kapasitansı da o kadar büyük olur. Bu incelemeye dayanarak, kondansatörün kapasitansının (C), iletken plakanın yüzey alanıyla (A) orantılı olduğu sonucuna varılabilir.
İki iletken plaka arasındaki mesafe
İki iletken plaka arasındaki potansiyel fark, iki pil kutbu arasındaki potansiyel farka eşit olduktan sonra elektron transferi durur. Her iki iletken plaka üzerindeki elektrik yükünü nasıl artırırsınız? Bir yol, iki iletken arasındaki mesafeyi azaltmaktır (d'yi en aza indirmek). İki iletken birbirine yaklaştırıldığında, elektrik yükü miktarı, elektrik yükü tarafından üretilen elektrik alanının sabit kalması için aynı kalır. V = E d denklemine göre, elektrik alanı (E) sabit olduğunda, iki iletken plaka arasındaki mesafe (d) azalırsa elektrik potansiyel farkı (V) azalır.
İki iletken plaka arasındaki potansiyel fark, iki pil kutbu arasındaki potansiyel farktan daha küçük olacak şekilde azaltılır. Bu, her bir iletken plakanın elektrik yükü artana kadar elektronların tekrar yer değiştirmesine neden olur. İki plaka arasındaki potansiyel fark, iki pil kutbu arasındaki potansiyel farka eşit olduğunda elektron transferi durur.
İki iletken plaka arasındaki mesafe azaldığında, her plaka üzerindeki elektrik yükü artar, dolayısıyla kondansatörün elektrik potansiyel enerjisi de artar. Kondansatörün elektrik potansiyel enerjisi artarsa, kondansatörün kapasitansı da artar. Mesafe azaldığında yük artar, dolayısıyla kapasitans da artar; mesafe arttığında ise yük azalır, dolayısıyla kapasitans da azalır. Buradan, kondansatörün kapasitansının (C), iki iletken plaka arasındaki mesafe (d) ile ters orantılı olduğu sonucuna varılabilir.
Paralel plakalı kondansatörün kapasitans denklemi
Daha önce, paralel plakalı kondansatörlerin kapasitansını etkileyen faktörler açıklanmıştı. Kapasitans değeri, denklem kullanılarak yapılan hesaplamalarla açıkça bilinebilir. Gauss yasası kullanılarak elektrik alanının belirlenmesi konusundaki bölümde, elektrik yüklü iletken plaka yakınındaki elektrik alanını hesaplama formülü E = σ / ε'dir.oBurada σ = Q / A olduğundan elektrik alan denklemi E = Q/A şeklinde değişir: εo = Q/A x 1/εo = Q / A εoElektrik potansiyelinin denklemi V = E d'dir, burada E = Q / A εo böylece denklem V = Q d / A ε şekline dönüşür.oKapasitans denklemi C = Q/V'dir, burada V = Q d / A εo Böylece kapasitans denklemi C = Q: Q d / A ε şeklinde değişir.o = Q x A εo / Q d = A εo / D.
Kapasitans denklemine göre C = A εo Buradan, kapasitansın (C) yüzey alanı (A) ile doğru orantılı ve iki iletken plaka arasındaki mesafe (d) ile ters orantılı olduğu sonucuna varılabilir.
E = elektrik alanı, σ = yük yoğunluğu, εo = vakum geçirgenliği = 8.85 x 10-12 F/m, Q = elektrik yükü, A = iletken plakanın yüzey alanı, V = elektrik potansiyel farkı.
