Kondasatör ve Bobinlerde şarj ve deşarj sürelerinin hesaplanması

KONDANSATÖRLERİN ŞARJ VE DEŞARJI

Kondansatörler elektrik enerjisini depolamak amacıyla kullanılan devre elemanlarıdır. Karşılıklı duran ve aralarında fiziksel bir temas olmayan iki ayrı plaka ve plakalara bağlı iki ayrı iletken telden oluşurlar. Devrelerde C harfiyle temsil edilirler. 

                                                              

Deney:1  Şekildeki devrede anahtar 1 konumunda (şarj) iken:

 

İlk anda:          Şarj akımı                    İ_Ş=Maksimum

 

                      Kondansatörün direnci   =0 Ω

 

Şarj olduktan sonra                           İ_Ş=0 A

 

                       Kondansatörün direnci   =∞ Ω

 

 

Deney:2  Şekildeki devrede anahtar 2 konumunda (deşarj) iken:

 

İlk anda:          Şarj akımı                    İ_Ş=Maksimum

 

                      Kondansatörün direnci   =0 Ω

 

Deşarj olduktan sonra                       İ_Ş=0 A

 

                       Kondansatörün direnci   =∞ Ω

 

 

Şarj durumunda kondansatör uçlarındaki gerilim:    U_C=U.(1-e^-t/T)

 

                                                                   Akım:    İ_C=İ_m. e^-t/T          

 

Deşarj durumunda kondansatör uçlarındaki gerilim:    U_C=U.e^-t/T

 

                                                                   Akım:    İ_C=-İ_m. e^-t/T

           

Zaman sabitesi      Τ=R.C

 

 

 

Şarj da  gerilim ve akım değerleri                            

 

1T ……. U_C=U. % 63                  …….İ_C=İ. % 37   

2T ……. U_C=U. % 87                  …….İ_C=İ. % 13    

3T ……. U_C=U. % 95                  …….İ_C=İ. %  5   

4T ……. U_C=U. % 98                  …….İ_C=İ. %  1,8  

5T ……. U_C=U. % 99,9              …….İ_C=İ. %  0,067    

 

 

Deşarj da  gerilim ve akım değerleri

1T ……. U_C=U. % 37                   …….İ_C=İ. % 37   

2T ……. U_C=U. % 13                   …….İ_C=İ. % 13    

3T ……. U_C=U. % 5                     …….İ_C=İ. %  5   

4T ……. U_C=U. % 1,8     ……İ_C=İ. %  1,8  

5T ……. U_C=U. % 0,067              ……İ_C=İ. %  0,067    

BOBİNLER

Bobinler iletken bir telin ‘nüve’ denilen bir malzeme üzerine sarılmasıyla elde edilirler. Tel ardışık şekilde ve belli bir çapta sarılır. Teller birbiri üzerine sarılırken kısa devre oluşmaması için yalıtılırlar (yalıtım için vernik tercih edilir). Nüve malzemesi yerine hava da olabilir.

 

Bobinler DC akım altında yalnızca sarım telinin uzunluğundan ileri gelen omik direnç gösterirler. Sargı telleri etrafında sabit manyetik alan oluşur. AC akım altındaysa akıma karşı gösterdikleri direnç artar. Çünkü manyetik alan şiddeti değiştikçe bobinde akıma karşı koyan ek direnç etkisi oluşur. AC akımın salınımı (frekans) yükseldikçe akıma karşı gösterdiği direnç de artar. Bobinler de kondansatörler gibi elektrik enerjisini çok kısa süreliğine tutabilme özelliğine sahiptir.

Deney  1:  600 sipirlik bir bobin ile 12 voltluk bir lambayı paralel bağlayalım ve devreye 12 V uygulayalım. Anahtarı kapatıldığında ve açıldığında ne olur?

Sonuç: Anahtar kapatıldığında bobinden akım geçer, lamba yanar. Anahtar açıldığında bobinde bir indüksiyon gerilimi oluşur ,lamba bir an parlak bir ışık verir ve söner. Anahtar açıldığında  manyetik akı sıfıra doğru azalacağından, bobinde zıt bir emk doğar. Bu yüzden anahtar açıldıktan kısa bir süre daha  lamba bir ışık verir.

 

U_L= – U_{0 .}e^-t/T        i=İ_m.(1-e^-t/T)         Anahtar  kapatıldığında

 

 

U_L= U_{0 .}e^-t/T        i=İ_m.e^-t/T                        Anahtar  açıldığında

                   

  Zaman Sabitesi         Τ=L/R

 

Τ=Zaman sabitesi        (saniye)

L=Bobinin endüktansı  (Henri)

R=Bobinin direnci        (Ohm)