Paralel Plaka Kondansatörü: Tanım Formül ve Uygulamaları

Bir paralel plaka kondansatörü, elektrik yükünü ve enerjisini iki iletken plaka arasındaki bir elektrik alanında depolayan bir cihazdır. Plakalar, küçük bir mesafeyle ayrılmış olup, pillere benzer bir gerilim kaynağına bağlanır. Plakalar arasındaki boşluk hava, vakum veya bir dielektrik malzeme (bir elektrik alanı tarafından kutuplaştırılabilecek bir yalıtıcı) ile doldurulabilir.

Paralel Plaka Kondansatörü Nedir?

Paralel plaka kondansatörü, eşit alana sahip iki metal plakanın ve karşıt yük Q'ya sahip olan bu plakaların, bir d mesafesiyle ayrılmasından oluşan bir düzenlemeyi ifade eder. Plakalar, aralarında bir elektrik potansiyel farkı oluşturan V gerilim kaynağına bağlanır. Plakalar arasındaki E elektrik alanı, Şekil 1'de gösterildiği gibi, düzgün ve plakalara dikdir.

Plakalar arasındaki E elektrik alanı şu şekilde verilir:

burada V, plakalar arasındaki gerilim, d, plakalar arasındaki ayrılım, σ, her plakadaki yüzey yük yoğunluğu ve ϵ0 ise boşluğun dielektrik sabiti'dir.

Elektrik alan E, dielektrik malzeme içinde bir polarizasyon P oluşturur. Bu, malzemenin birim hacim başına dipol momentidir. Polarizasyon P, dielektrik içindeki etkili elektrik alan E'yi azaltır ve kapasitörün kapasitesini C artırır.

Paralel plakalı bir kapasitörün kapasitesi C, her plakadaki yük Q ile plakalar arasındaki gerilim V'nin oranıdır:

Kapasite C, plakaların geometrisine ve aralarındaki dielektrik malzemesine bağlıdır. Plakalar arasında hava veya vakum bulunan paralel plakalı bir kapasitör için, kapasite C şu şekilde verilir:

burada A her plakanın alanı ve d plakalar arasındaki ayrılımdır.

Plakalar arasında dielektrik malzeme bulunan paralel plakalı bir kapasitör için, kapasite C şu şekilde verilir:

burada k, malzemenin dielektrik sabiti veya göreceli permittivitesidir. Bu, malzemenin bir elektrik alan tarafından ne kadar kolay olarak polarize edilebileceğini ölçen boyutsuz bir niceliktir.

Dielektrik malzemenin göreceli permittivitesi k her zaman 1'den büyük veya eşittir. k değeri ne kadar yüksek olursa, belirli bir gerilim için kapasitörde saklanabilecek yük o kadar fazla olur ve bu nedenle kapasite de daha yüksektir.

Paralel Plakalı Kapasitörlerin Uygulamaları

Paralel plakalı kapasitörler, bilim ve mühendislik alanlarındaki çeşitli uygulamalarda kullanılır. Bunlardan bazıları şunlardır:

• Filtreleme: Paralel plakalı kondansatörler, elektrik sinyallerinden istenmeyen frekansları veya gürültüyü filtrelemek için kullanılabilir. Örneğin, doğrudan akım (DC) sinyallerini engelleyebilir ve alternatif akım (AC) sinyallerinin geçmesine izin verebilirler. Ayrıca, güç kaynaklarındaki gerilim dalgalanmalarını yumuşatabilirler.

• Ayarlama: Paralel plakalı kondansatörler, bir elektrik devresini belirli bir frekansa ayarlamak için kullanılabilir. Örneğin, radyo, televizyon ve diğer iletişim cihazlarında belirli bir kanal veya frekans bandını seçmek için kullanılabilirler.

• Algılama: Paralel plakalı kondansatörler, basınç, sıcaklık, nem, yer değiştirme vb. fiziksel miktarları algılamak için kullanılabilir. Örneğin, mikrofonlar, termometreler, nemeölçerler, ivmeölçerler vb. cihazlarda kullanılabilirler. Paralel plakalı kondansatörün kapasitansı, plakalar arasındaki mesafenin veya plakalar arasındaki dielektrik malzemenin değişmesiyle bu fiziksel miktarlara bağlı olarak değişir.

• Enerji saklama: Paralel plakalı kondansatörler, elektrik alanlarında elektrik enerjisi saklamak için kullanılabilir. Örneğin, fenerler, kameralar, defibrilatörler vb. cihazlarda kullanılabilirler. Paralel plakalı kondansatörde saklanan enerji, şu şekilde verilir:

burada U, joules (J) cinsinden saklanan enerji, C farad (F) cinsinden kapasitans ve V volt (V) cinsinden gerilimdir.

Özet

• Paralel plakalı kondansatör, iki iletken plaka arasında bir elektrik alanında elektrik yükü ve enerji depolayabilen bir alettir.

• Paralel plakalı kondansatörün kapasitansı, her plakanın alanı ile orantılı ve plakalar arasındaki mesafe ile ters orantılıdır. Ayrıca, plakalar arasındaki dielektrik malzeme, etkin elektrik alanını azaltır ve kapasitansı artırır.

• Paralel plakalı kondansatörler, filtreleme, ayarlama, algılama ve enerji saklama gibi birçok uygulamaya sahiptir. Belirli frekansları engellemek veya geçirmek, belirli bir frekansı seçmek, fiziksel miktarları ölçmek ve elektrik enerjisi depolamak için kullanılabilirler.

Kaynak: Electrical4u.

Açıklama: Orijinali saygıya alın, iyi makaleler paylaşmaya değer, ihlal varsa lütfen silme için iletişime geçin.