Yük
depolayan
iki levha
Maddelerin belirli miktarlarda elektrik yükü depolayabilme yetenekleri vardır. İletken maddelerin elektrik yükü depolayabilme ölçüsüne sığa (kapasite) denir. Bu ünitede sığayı neyin belirlediğini, yükü neyin değiştirdiğini ve bir sığacın nasıl üreteç gibi davrandığını göreceksin.
İletkende depolanan yük miktarı, iletkenin sığası ile doğru orantılıdır. Sığa C sembolü ile gösterilir ve SI da birimi Farad (F) dır.
Sığa, cismin kendi yapısına ait bir özelliktir: levha alanı, levhalar arası uzaklık ve aradaki yalıtkan belirler. Üzerine ne kadar yük konduğu sığayı değiştirmez — nasıl ki bir bardağın hacmi, içine ne kadar su koyduğuna bağlı değilse.
q = C · V
Bir sığacın yükü (q); C sığa büyüklüğüne ve üretecin V gerilim değerine bağlıdır. Sığa ne kadar büyükse, aynı gerilimde o kadar çok yük depolanır.
Sığayı bir kabın genişliği, gerilimi su seviyesi, depolanan yükü de kaptaki su miktarı gibi düşün. Geniş kaba aynı seviyeye kadar su doldurmak için daha çok su gerekir: q = C · V. Kabın genişliği kabın kendi özelliğidir; içindeki suya bakarak değişmez.
İki iletken levha ve aralarında bulunan yalıtkan bir ortamdan oluşan sisteme sığaç denir. Sığaçlar elektronik devrelerinde elektrik yüklerini depo edebilmek amacıyla kullanılır.
Sığaçlar yapılarına göre düzlem, silindirik, küresel yapılarda olabilir. Levhalar arasındaki yalıtkan ortam hava, kâğıt, porselen, cam gibi maddeler olabilir.
C = ε · A / d
A: paralel levhalardan birinin yüzeyi
d: levhalar arası uzaklık
ε: levhalar arasındaki yalıtkanın dielektrik katsayısı
C = ε · A / d bağıntısına göre bir sığacın sığası ε, A ve d niceliklerine bağlıdır. Gerilim bu listede yok: üreteci değiştirmek sığayı değiştirmez.
Levhaların arasında hava varken ε dielektrik katsayısı havadan daha büyük bir madde ile değiştirilirse (cam, parafin, porselen vb.) sığa artar.
Levhaların arasındaki uzaklık d iken sığa C ise uzaklık 2d yapılırsa sığa azalır ve C/2 olur. d, paydada olduğu için ters orantılıdır.
Levhaların alanları A iken sığa C ise 2A yapılırsa sığa 2C olur. A, payda olduğu için doğru orantılıdır.
Bir sığacın yükü (q); C sığa büyüklüğüne ve üretecin V gerilim değerine bağlıdır. Yani yükü büyütmek için ya sığacın kendisini değiştirirsin ya da üreteci.
Bir üretece bağlı sığacın üreteç gerilimi artırılırsa sığacın sığası değişmez fakat yükü artar. Sığa yalnız ε, A ve d ye bağlıdır; gerilim bu listede yoktur.
1. Levhaların alanları iki katına çıkarılırsa sığa 2C olur; aynı
üreteç gerilimi altında levhaların kazanacağı yük de iki katına çıkar.
2. Levhaların alanları, d uzaklığı ve ortam değişmediği için sığa
(C) değişmez; üreteç gerilimi iki katına çıkarıldığı için yük iki katına çıkar.
3. Hem levhalar arası uzaklık yarıya indirildiği hem de ortamın
dielektrik katsayısı iki katına çıkarıldığı için sığa 4C olur; ayrıca üreteç gerilimi de iki
katına çıkarıldığı için yük 8 katına çıkmış olur.
Üreteci büyütmek yükü artırır, sığayı değil. Sığa sığacın kendi yapısına aittir; onu değiştirmek için levhaya, uzaklığa ya da yalıtkana dokunmak gerekir.
Devredeki P ve S anahtarları önce üreteç konumuna, sonra lamba konumuna alınıyor. Sığaç bu ikinci konumda depoladığı yükü boşaltarak bir süreliğine üreteç gibi davranıyor.
P ve S anahtarları 1 durumunda iken K ve L levhaları üretece bağlı
olarak elektrik yükü kazanırlar.
P ve S anahtarları 2 konumuna getirildiğinde sığaç bir üreteç gibi
davranarak kendisine bağlı olan lambanın ışık vermesini sağlar fakat bu akım kısa
sürelidir.
Sığacın levhaları arasında potansiyel farkı kalmadığında lamba
söner.
Sığaçlar, kullandığın hemen her elektronik cihazın içinde. Dokuz sahne.
Arkadaşlarınla fotoğraf çekerken flaş bir anda parlar. Sığaç önce yavaşça doldurulur, sonra tüm yükünü kısa sürede boşaltır — üreteç gibi davrandığı an budur.
Parmağın ekrana değince o noktadaki küçük sığacın sığası değişir; telefon dokunduğun yeri bu değişimden bulur. Eldivenle çalışmamasının sebebi de budur.
Bazı klavyelerde tuşa basınca iki levha arasındaki d azalır, sığa artar; devre bunu tuş vuruşu olarak okur.
Kumandanın pilini değiştirirken ayarların silinmemesini küçük bir sığaç sağlar: pil yokken devreyi birkaç saniye besler.
Bas sesinde anlık olarak çok akım gerekir. Devredeki sığaçlar bu ani ihtiyacı karşılar, böylece ses kısılmadan çalar.
Anakartta gördüğün küçük silindirler sığaçtır. Gerilimdeki dalgalanmaları doldurup boşalarak düzeltirler.
Sesin, iki levhadan birini titretir; d sürekli değiştiği için sığa ve yük de değişir. Kaydettiğin sesli mesaj bu değişimin kaydıdır.
Frene basınca oluşan enerjinin bir kısmı süperkapasitörlerde depolanır; kalkışta bu enerji hızlıca geri verilir.
Cihazı kapattığında ışıklar hemen sönmez, fan biraz daha döner. Devredeki sığaçlar boşalana kadar akım vermeye devam eder.
50 soruluk test · sığa tanımı, C = ε·A/d, sığa ve yük değişimleri, sığacın üreteç gibi davranması
İletken maddelerin elektrik yükü depolayabilme ölçüsüne sığa (kapasite) denir. C ile gösterilir, birimi Farad dır.
İki iletken levha ve aralarında bulunan yalıtkan bir ortamdan oluşan sisteme sığaç denir. Düzlem, silindirik ya da küresel yapıda olabilir.
C = ε · A / d
A: levha yüzeyi (m²) · d: levhalar arası uzaklık (m) · ε: yalıtkanın dielektrik katsayısı (Farad/metre).
Hava yerine dielektrik katsayısı daha büyük bir madde (cam, parafin, porselen) konursa sığa artar.
d, 2d yapılırsa sığa C/2 olur. Uzaklık paydadadır: ters orantılı.
A, 2A yapılırsa sığa 2C olur. Alan paydadır: doğru orantılı.
q = C · V
Bir sığacın yükü C sığa büyüklüğüne ve üretecin V gerilim değerine bağlıdır.
Sığacın sığası değişmez fakat yükü artar. Gerilim sığa bağıntısında geçmez.
Alan 2A → sığa 2C, yük 2q.
Gerilim 2V → sığa aynı, yük 2q.
d yarıya + ε iki katı + gerilim 2V → sığa 4C, yük
8q.
Anahtarlar 2 konumuna alındığında sığaç üreteç gibi davranarak lambanın ışık vermesini sağlar, fakat bu akım kısa sürelidir.
Sığacın levhaları arasında potansiyel farkı kalmadığında lamba söner. Yük bitince akım da biter.
Sığa sığacın kendi yapısına aittir (ε, A, d). Üreteci değiştirmek yalnız yükü değiştirir; sığa aynı kalır.