Kapasitans
Bir kondansatör, bir çift metal levha gibi iki ayrılmış iletken üzerinde elektrik yükü depolayan bir cihazdır. Üzerine ne kadar gerilim uygularsan, o kadar çok yük birikir — kapasitans, her volt için ne kadar yük alacağını tam olarak söyler. Daha büyük levhalar ya da aralarında daha küçük bir boşluk, kondansatörün aynı gerilimde daha fazla yük tutmasını sağlar.
Formül
Q = C · V
- Q — yük (C): kondansatörde depolanan elektrik yükü miktarı
- C — kapasitans (F): kondansatörün uygulanan her volt başına depoladığı yük
- V — gerilim (V): kondansatör üzerindeki elektriksel itme, ya da potansiyel fark
Çözümlenmiş Örnek
3 farad kapasitanslı bir kondansatör, 4 voltluk bir pile bağlanıyor. Ne kadar yük depolar?
- C = 3 F
- V = 4 V
- Q = C · V
- Q = 3 F × 4 V
Q = 12 C
Kendini test et
Aynı 3 faradlık kondansatör şimdi 6 voltluk bir pile bağlanıyor. Ne kadar yük depolar?
- 24 C
- 2 C
- Doğru cevap: 18 C
Doğru! Q = C × V, yani 3 F × 6 V = 18 C.
Paralel levhalı bir kondansatörde, boşluğu aynı tutarken levhaların alanını iki katına çıkarırsan, kapasitansa ne olur?
- Doğru cevap: İki katına çıkar
- Aynı kalır
- Yarıya iner
Tam olarak doğru! C = ε₀A / d, yani levha alanı A'yı iki katına çıkarmak kapasitansı iki katına çıkarır.
Nerede Görürsün
Bir akıllı telefonun dokunmatik ekranı minicik kondansatörlerden oluşan bir ızgaradır: parmağının varlığı o noktadaki kapasitansı değiştirir ve telefon hangi noktanın değiştiğini okur. Bilgisayar bellek çipleriyse milyarlarca mikroskobik kondansatördür; her biri bir mantık biti için yük tutar — yüklü ya da yüksüz, bir ya da sıfır.
Yaygın Hatalar
Temel karışıklık kapasitansın ne olduğu konusundadır: C, cihazın geometrisinin bir özelliğidir — levha alanı ve aralık, C = ε₀A / d — daha çok şarj ettiğin için büyüyen bir şey değildir. Sabit kapasitansta yük basitçe gerilimi izler, Q = C · V: 6 V'luk bir pile bağlanan 3 F'lık bir kondansatör 18 C depolar; bu, 3 V'ta depoladığının iki katıdır. Ve daha büyük bir aralık kondansatörü zayıflatır — aynı gerilimde daha fazlasını tutmak için levhalar daha yakın olmalı, daha uzak değil.
Nasıl Bağlantılı
Bir kondansatör üzerindeki gerilim, Coulomb yasasına karşı biriktirilmiş yük sayesinde var olur — depolanmış o itme, önceki dersin kuvvet geometrisinin donanımda ürettiği şeydir. Devreler modülü bu cihazla zaten tanışmıştı: RC zaman sabiti τ = R · C, ne kadar hızlı dolduğunu söyler. Sırada akımlar, tamamen başka bir şey yaptıklarını ortaya koyar: manyetik alan oluşturmak.