ELEKTRİKSEL KAPASİTE VE KAPASİTÖR

∎ Tahmini Okuma Süresi: 4 Dakika ∎

   Merhabalar, bugün elektrik ile ilgili merak edilen kapasite-kapasitör hakkında bir yazı yazacağım. Öncelikle bu tanımları bilmemiz gerektiğini söyleyeyim. Kapasite anlam olarak baktığımızda bir şeyi içine alma veya bir şeyi kapsama gücü olarak tanımlanabilir. Elektrik ile ilgili kapasite veya kapasitör tanımını şöyle yapalım: Kapasite, bir cismin elektrik yükü depo etme yeteneğidir ve normal anlamı ile bağdaşmaktadır. Kondansatörler (sığaçlar) ya da diğer ismiyle kapasitörler ise, elektrik enerjisini elektrik alan olarak depolayan iki uçlu bir devre elemanlarıdır. Temel olarak ele alırsak iki adet iletken plakanın arasına yalıtkan bir madde koyulması ile elde edilir. Devrelerde ve denklemlerde harfi ile gösterilir ve birimi Farad (F)’dır. Peki, bu kondansatör denilen eleman ne için kullanılıyor? Nasıl imkânlarda bulundu ve geliştirildi? Bizim ne işimize yarar? İşte bu yazıda bu soruların cevabını vermeye çalışacağım.

Kondansatör ne için kullanılıyor?

  • Elektrik enerjisini depolamak için kullanılır.
  • Kondansatör bir DC kaynağa bağlandığında şarj olabilme özelliği oldukça hızlıdır. Bundan dolayı iyileştirici bir eleman olarak kullanılır.
  • Elektriksel devrelerde doğrultma işlemleri için kullanılır.
  • Tek fazlı motorların (su pompaları gibi) yüksek kalkış momentinin sağlanması için kullanılır.
  • Tek fazlı ve üç fazlı motorlarda hem kalkış hem de “kompanzasyon” için kullanılır, bununla birlikte üç fazlı motorların tek fazlı şebekede kullanılmasına da olanak sağlar.

Ve birçok kullanım alanı daha sayılabilir.

Peki kondansatör nasıl bulundu?

   Elektrik konusunun gelişmesi 18. yüzyılda statik (durgun) elektriğin incelenmesiyle başlamıştır. Statik elektriğin bir ip boyunca iletilebilmesi, elektrik yükünün temasla paylaşılabilmesi ve depolanabilmesi özellikleri araştırmacı bilim adamları tarafından keşfedilmeye başlanmıştı. 1745 yılında Ewald Georg von Kleist, elektriği küçük metal bir şişede depolamayı başarmıştı. Ancak kondansatörün asıl gelişmesi, Leiden’de elektrik üzerinde deneyler yapan Pieter van Musschenbroek’in çalışmaları sonucu gerçekleşmişti.

   Musschenbroek, içi ve dışı metalle kaplı cam bir şişe tasarladı. Şişenin bir kısmı suyla doldurulmuş ve ağzı hava-sıvı geçirmeyecek şekilde mantarla tıkanmıştı. Mantarın ortasından geçen iletken, bir ucu şişenin dışında bir ucu suyun içinde olacak şekilde yerleştirilmişti. İletkene statik elektrik üretici temas ettiğinde Leiden (Leyden) şişesi yük depolamakta, elektriği ileten başka bir malzeme temas ettiğinde boşalmaktaydı. Bu şişeler aynı zamanda ilk “kondansatörler” idi. Bu nedenle, şu anda Farad olan kapasite birimi ilk zamanlarda jar (şişe) olarak kabul edilmişti. Bu birim bugün 1 nF kapasiteye tekabül eder. Denemeler sonucunda metal kaplamalar arasındaki cam inceldikçe yayılan kıvılcımın büyüdüğü gözlendi. Leyden şişesinde depolanan yük büyük değerler alabiliyordu ve birbirine tellerle bağlanmış şişelerden boşalan elektriğin hayvanları öldürebileceği gözlenmişti. Bu ilginç alet, Ewald Jürgen Georg von Kleist‘ın keşfi, Pietervan Musschenbroek‘in geliştirmesiyle ortaya çıkmıştır. Okurken hayal ettiğiniz şişe aşağıdaki gibidir.

İşte Leyden şişesi:

   Buraya kadarki bölümde kondansatörün tarihçesinden ve ne amaçla kullanıldığından bahsettik, şimdi nerede ve hangi amaçla kullandığımıza bir örnek vermek istiyorum:

Evlerde kullanılan elektronik saatlerin bazıları prize bağlıdır. Bu saatlerin içerisinde küçük kondansatörler mevcuttur. Elektrik kesintisi olduğunda saatin “enerjisiz kalmaması ve zaman sayımını durdurmaması için” elektrik gelene kadar kondansatör üzerinde bulunan şarjı boşaltılır ve zaman sayımı durmaz. Tabii ki bu gerilim depolama kısa sürelidir. Enerji kesintisi uzun sürerse kondansatör tamamen boşalır. Aynı şekilde, şarjı bitmiş cep telefonumuzun tekrar şarj ettiğimizde saatinin geri kalmamasının sebebi de kondansatörlerdir. Çok uzun süre kullanılmadığında veya şarj edilmediğinde boşalır ve saati tekrar ayarlamak gerekir.

İlginizi Çekebilir

Peki, nasıl çalışır bu kondansatör?

   Kondansatör bir gerilim kaynağına bağlandığında kaynağın pozitif terminaline (ucuna) bağlanan plakası pozitif, negatif terminaline bağlanan plakası negatif yüklenir. Plakalar arasındaki yalıtkan dielektrik malzeme nedeniyle gerilim kaynağı sürekli bir akım dolanımı başlatamaz ve şarj bir plakandan diğerine geçmez. Kondansatör levhaları arasındaki gerilim ile gerilim kaynağının ürettiği gerilim birbirine “eşitlendiğinde” dolaşan akım 0’a iner. Bu sırada gerilim kaynağı ile kondansatör bağlantısı kesilirse kısa süreliğine yüklü kalır, yani şarj olur. Bu şarj daha sonra gerektiğinde kullanılır. Bu kullanım yerlerini yukarıda anlaşılır bir biçimde ifade ettim.

   Bu yazımda elektriğin iyileştirici elemanlarından kapasitör (kondansatör) ve kapasite kavramlarından; günlük hayattan örnekler vererek, ilk kullanımına ve çalışma mekanizmalarına değinerek bahsettim.

Zihni Zengin

Zihni Zengin

Adım Zihni Zengin. Kocaeli Üniversitesi Elektrik Mühendisliği 4. sınıf öğrencisiyim. Anladığım ve anlattıklarım gibi çok çalışmaya inanan, araştırmaya istekli biriyim ve iyi bir dinleyicim. Amaçlarım doğrultusunda kendimi geliştirirken etrafımdaki insanlara da fikirlerimle dokunmak istiyorum.