Fizik Sığa ve Dielektirikler 1 B Ö L Ü M 4 SI Ğ A VE D İ ELEKTR İ KLER2 İ Ç ER İ K S ğa ’ n n tan m • S ğa ’ n n hesaplanmas • Kondansat ö rlerin ba ğlanmas • Y ü kl ü kondansat ö rde depolanan enerji • Dielektrikli Kondansat ö rler •345678910 kullan larak buluruz. V potansiyel fark n n b ü y ü kl ü ğ ü ile verilir ve pozitif bir niceliktir. Yani i ç teki silindir daha y ü ksek potansiyeldedir. C i ç in bu de ğ er anlaml d r, çü nk ü s ğ an n, silindirin uzunlu ğ u ile do ğ ru orant l oldu ğ unu g ö steriyor. Beklendi ğ i gibi, silindirik iletkenin s ğ as yar ç aplara da ba ğ l d r. Bir yal tkan ile birbirinden ayr lm ş a ve b yar ç apl , ayn eksenli silindirik iletkenlerin olu şturdu ğ u koaksiyel kablo buna tipik bir ö rnektir. B ö yle bir kablo i ç teki ve d ştaki iletkenlerde z t y ö nde bir ak m ta ş yabilir. B ö yle bir geometri sinyali harici dalgalanmalardan (parazitlerden) korumak i ç in yararl d r. Bu e şitli ğ e g ö re Bir koaksiyel kablonun birim uzunlu ğ undaki s ğ an n olaca ğ n g ö r ü yoruz.11 b) E ğ er d ştaki k ü renin yar ç ap (b) sonsuza yakla ş rsa s ğ an n da a/k=4 ? ? 0 a de ğ erine yakla şaca ğ n g ö steriniz.12131415 Ö rnek: Ş ekil (a) da g ö r ü len kondansat ö rlerin a ve b noktalar aras ndaki e şde ğ er s ğ as n bulunuz. B ü t ü n birimler F’d r. Ş ekil (b)’de seri ba ğ l iki tane 4 F l k kondansat ö r ü n e şde ğ er s ğ as 2 F’d r. İ ki tanede seri ba ğ l 8 F l k kondansat ö r ü n e şde ğ er s ğ as da 4 F’d r. Ş ekil (c)’de ise paralel ba ğ l 2 F ve 4 F l k iki kondansat ö r ü n e şde ğ er s ğ as 6 F bulunur. 16171819 (a)20 Anahtarlar kapat lmadan ö nce kondansat ö rlerde depolanan toplam enerji, (b) Anahtarlar kapat lmadan ö nce ve kapand ktan sonra kondansat ö rlerde depolanan toplam enerjiyi bulunuz. Anahtarlar kapat ld ktan ve kondansat ö rlerdeki y ü k dengeye ula şt ktan sonra kondansat ö rlerde depolanan toplam enerji, Buna g ö re, depolanan son enerjinin ilk enerjiye oran olur. Bu enerjinin ilk enerjiden daha az oldu ğ unu g ö sterir. İ lk bak şta enerji korunum yasas n n ihlal edilmi ş oldu ğ unu d üşü nebilirsiniz, fakat ö yle olmaz; çü nk ü devrenin ideal oldu ğ unu farzettik. Kaybolan enerjinin bir k sm ba ğ lant tellerinde s enerjisi olarak g ö r ü l ü r, bir k sm da elektromanyetik dalgalar bi ç iminde yay l r. 21 Dielektrik , lastik, cam veya mumlu ka ğ t gibi iletken olmayan maddelerdir. Bir dielektrik madde, kondansat ö r ü n plakalar aras na konuldu ğ unda kondansat ö r ü n s ğ as artar. Dielektrik, plakalar aras ndaki bo şlu ğ u tamamen doldurursa, kondansat ö r ü n s ğ as boyutsuz ? ç arpan kadar artar. Bu ? ç arpan na dielektrik sabiti denir. Bir kondansat ö rdeki dilektrik etkisini g ö stermek i ç in a şa ğ daki deney yap labilir. D İ ELEKTR İ KL İ KONDANSAT Ö RLER Ş ekil: Y ü kl ü bir kondansat ö r ü n levhalar aras na bir dielektrik yerle ştirildi ğ i zaman, levhalar ü zerindeki y ü k de ğ i şmeden kal r ama, elektrostatik voltmetreden kaydedilen potansiyel fark (V o ) azalarak V=V o / ? olur. O halde ? ç arpan kadar kondansat ö r ü n s ğ as artar. ? ? 0 V V Buradan, V1 oldu ğ unu g ö r ü r ü z. 2223 Buradan g ö r ü l ü r ki, plakalar aras ndaki d uzakl ğ azald k ç a s ğ a ç ok b ü y ü k de ğ erler alabilir. 2425 Ka ğ d n dielektrik sertli ğ i 16x10 6 N/C dur. Ka ğ d n kal nl ğ 1 mm oldu ğ undan, elektrik alan bozulmadan ö nce uygulanacak maksimum voltaj Buradan maksimum y ü k