Kendi Kondansatörümüzü Yapalım
Fotoğraf makinelerindeki flaşlar ile kısa süreli parlak ışık elde ederken ya da radyo dinlerken başka bir kanala geçmek istediğimizde frekans değiştirirken kullandığımız elektronik devre elemanı kondansatördür. Deneyler köşesinin bu etkinliğinde basit bir kondansatör tasarlayıp birçok elektrik devresinde kullanılan bu elektronik devre elemanının çalışma prensibini öğreniyoruz.
Bilmekte Fayda Var!
Enerji farklı şekillerde depolanabilir. Elektronik cihazlarda elektrik enerjisi genellikle iki yolla depolanır: piller ya da kondansatörler kullanılarak. Pillerde elektrik enerjisi kimyasal, kondansatörde (kapasitör ya da sığaç olarak da bilinir) ise elektrik alan içinde depolanır.
Kondansatör iki iletken metal plakadan oluşur. Metal plakaların arasına ise elektriği iletmeyen bir malzeme yerleştirilir. Dielektrik olarak isimlendirilen bu malzeme elektriği iletmez ancak bir elektrik alana yerleştirildiğinde içindeki artı ve eksi yükler birbirinden ayrılır.
Kondansatör bir elektrik devresine bağlandığında devre boyunca hareket eden elektronlar, metal plakalardan birinin üzerinde birikir ve plaka eksi yükle yüklenir. Arada yalıtkan bir malzeme olduğu için diğer plakaya geçemezler. Ancak elektronların biriktiği plakadaki eksi yükler diğer plakayı etkiler ve diğer plakadaki artı yükleri kendisine doğru çeker. Yani plakalar birine eşit ancak zıt yüklü elektik yükleri ile yüklenir. Bu durumda plakalar arasında bir elektrik alan oluşur.
Bir kondansatörün yük depolayabilme ölçüsü sığa (kapasitans) ile ölçülür. Sığa (birimi Farad’dır), plakalar arasındaki elektrik yükünün (birimi Coulomb’dur) plakalar arasında oluşan gerilime (birimi Volt’tur) oranına eşittir.
Sığa (C) = Elektrik Yükü (Q) / Elektrik Potansiyeli (V)
Nelere İhtiyacımız Var?
- 4 adet A4 boyutunda kâğıt
- 2 adet A4 boyutunda alüminyum folyo
- 9 V’luk pil
- Krokodil kablo
- Yapıştırıcı ya da bant
- Multimetre
Ne Yapıyoruz?
A4 boyutundaki kâğıdın üzerine, kâğıdın kenarlarında yaklaşık 1-5 cm boşluk kalacak şekilde, alüminyum folyoyu yapıştıralım.
Kâğıdın sağ üst köşesine, alüminyum folyaya temas edecek şekilde, iletken tel yapıştıralım.
Kâğıdın arka yüzüne, ön yüzüne yaptığımız gibi, bir alüminyum folyo yapıştıralım ve üzerine iletken tel yapıştıralım.
Kâğıdın her iki yüzüne, alüminyum folyo katmanını kapatacak şekilde, kâğıt yapıştıralım.
Kâğıdı kısa kenarından yuvarlayarak bir silindir elde edelim. Silindirin açılmaması için belirli aralıklarla bantlayalım.
Kondansatörümüz hazır.
Kondansatörümüzden çıkan kabloların uçlarına birer krokodil kablo takalım. Krokodil kabloların diğer uçlarını multimetreye bağlayalım.
Multimetrenin göstergesini gerilim bölümüne getirip 20 V değerine ayarlayalım ve ölçüm yapalım.
Krokodil kabloları multimetreden çıkarıp 9 V’luk pilin artı ve eksi uçlarına takıp 1-2 dakika bekleyelim.
Krokodil kabloları pilden çıkarıp tekrar multimetreye bağlayalım. Gerilim (V) bölümünde 20 V’luk aralıkta ölçüm yapalım.
Ne Oldu?
Kondansatörümüzü multimetreye ilk kez bağlayıp ölçüm yaptığımızda gerilimi 0 olarak ölçeriz. Çünkü başlangıçta kondansatörün her iki alüminyum levhasında da eşit miktarda proton ve elektron vardır. Bu nedenle her iki levha da nötr yani elektriksel olarak yüksüzdür. Dolayısıyla levhalar arasında herhangi bir elektrik alan yoktur.
Kondansatörün uçlarını pile bağladığımızda elektronlar pilin eksi ucuna bağlı levhaya doğru akar. Pilin eksi ucuna bağlı alüminyum levhadaki elektronların sayısı artar ve levha eksi yükle yüklenir. Eksi yükle yüklenen levhadaki elektronlar diğer alüminyum levhadaki elektronları iter ve pilin artı ucuna doğru hareket etmelerine sebep olur. Böylece pilin artı ucuna bağlı levhada elektron sayısı azalır ve levha artı yükle yüklenir. Sonuçta alüminyum levhalar eşit büyüklükte ve zıt elektrik yüküyle yüklenir.
Kondansatörün pille bağlantısını kesip multimetreye yeniden bağladığımızda bu kez 0,3 V’luk gerilim değeri ölçtük. Bu değer, kondansatörümüzü pile bağladığımızda kondansatörün levhalarının artı ve eksi yükle yüklenmesi sonucu oluşan gerilimdir.
Belirli bir süre beklediğimizde multimetrede ölçtüğümüz gerilim değerinin azaldığını görürüz. Bu durum kondansatördeki yüklerin boşaldığı anlamına gelir.
Multimetrede sığa (kapasitans) ölçüm bölümü varsa hazırladığımız kondansatörün sığa değerini ölçebiliriz.
Kâğıt yerine başka dilelektrik malzemeler (örneğin plastik) kullanarak kondansatörümüzün yük depolama ve yük boşaltma süresindeki değişimleri gözlemleyebiliriz.
Kaynaklar:
- https://www.sciencenewsforstudents.org/article/explainer-batteries-capacitors
- https://www.physics-and-radio-electronics.com/electronic-devices-and-circuits/passive-components/capacitors/capacitorconsutructionandworking.html
- https://www.physics-and-radio-electronics.com/electronic-devices-and-circuits/passive-components/capacitors/papercapacitor.html
- https://electronics.howstuffworks.com/capacitor1.htm