Kondansatör veya kapasitör, DC akımı geçirmeyip, AC akımı geçiren devre elemanıdır. İki iletken plaka arasına yalıtkan bir maddenin yerleştirilmesi veya hiçbir yalıtkan kullanılmaksızın hava aralığı bırakılması ile oluşturulur. Kondansatörler yalıtkan maddenin cinsine göre adlandırılır. Değişik yapılı kondansatörlere göre, kondansatör sembollerinde bazı küçük değişiklikler vardır.
Kondansatörün bir DC kaynağına bağlanması ve doldurulması: Kondansatör bir DC kaynağına bağlanırsa, devreden geçici olarak ve gittikçe azalan IC gibi bir akım akar. IC akımının değişimini gösteren eğriye kondansatör zaman diyagramı denir. Akımın kesilmesinden sonra kondansatörün plakaları arasında, kaynağın Vk gerilimine eşit bir VC gerilimi oluşur. Bu olaya, kondansatörün doldurulması, kondansatöre de dolu kondansatör denir. "Şarj" kelimesinin Türkçe karşılığı "yükleme" ya da "doldurma"dır.
S anahtarı kapatıldığında aynı anda kondansatör plakasındaki elektronlar, kaynağın pozitif kutbu tarafından çekilir, kaynağın negatif kutbundan çıkan elektronlar, kondansatöre doğru akmaya başlar. Bu akma işlemi, kondnsatörün plakası daha fazla elektron veremez hale gelinceye kadar devam eder. Bu elektron hareketinden dolayı devreden bir IC akımı geçer. IC akımının yönü elektron hareketinin tersi yönündedir.
Devreden geçen IC akımı, bir DA ampermetresi ile gözlenebilir. S anahtarı kapanınca ampermetre ibresi önce büyük bir sapma gösterir. Sonra da, ibre yavaş yavaş sıfıra gelir. Bu durum devreden herhangi bir akım geçmediğini gösterir. IC akımına doldurma akımı denir.
Devre akımının kesilmesinden sonra yukarıda da belirtildiği gibi kondansatör plakaları arasında VC = Vk oluşur. VC gerilimine doldurma gerilimi denir.
VC geriliminin kontrolü bir DA voltmetre ile de yapılabilir. Voltmetrenin "+" ucu, kondansatörün, kaynağın pozitif kutbuna bağlı olan plakasına, "-" ucu da diğer plakaya dokundurulursa VC değerinin kaç volt olduğu okunabilir. Eğer voltmetrenin uçları yukarıda anlatılanın tersi yönde bağlanırsa voltmetrenin ibresi ters yönde sapar.
Doldurma işlemi sonunda kondansatör, Q elektrik yüküyle yüklenmiş olur ve bir EC enerjisi kazanır.
Kondansatörün yüklenebilme özelliğine kapasite (sığa) denir. C ile gösterilir.
Q, EC, C ve uygulanan V gerilimi arsında şu bağlantı vardır.
Q = C.V EC = CV2/2
C kapasitesi ve uygulanan V gerilimi ne kadar büyük ise Q elektrik yükü ve buna bağlı olarak devreden akan IC akımı da o kadar büyük olur.
C = ε0.εr.(A/d)
ε0: (Epsilon 0): Boşluğun dielektrik sabiti (ε0 = 8.854.10-12)
εr: (Epsilon r): Plakalar arasında kullanılan yalıtkan maddenin BAĞIL1 dielektrik (yalıtkanlık) katsayısı.(Tablo 1.6)
A ve d değerleri METRİK sistemde (MKS) ifade edilirse, yani, "A" alanı (m) ve "d" uzaklığı, metre (m2) cinsinden yazılırsa, C' nin değeri FARAD olarak çıkar.
Kare şeklindeki plakasının her bir kenarı 3 cm ve plakalar arası 2 mm olan, hava aralıklı kondansatörün kapasitesini hesaplayalım.
A ve d değerleri MKS' de şöyle yazılacaktır: A=0,03*0,03=0,0009m2 = 9.10-4 m2
d=2mm=2.10-3m ε0 = 8,854.10-12
Hava için εr=1 olup, değerler yerlerine konulursa:
C=8,854.10-12.4,5.10-1=39,843.10-13 F=3,9PF (Piko Farad)1 olur.
Yukarıda DA devrede açıklanan akım olayı, AA devrede iki yönlü olarak tekrarlanır. Dolayısıyla da, AA devredeki kondansatör, akım akışına karşı bir engel oluşturmamaktadır. Ancak bir direnç gösterir.
Kondansatörün gösterdiği dirence kapasitif reaktans denir.
Kapasitif reaktans, XC ile gösterilir. Birimi Ohm dur
XC = (1 / ω C ) = (1 / 2 π f C ) 'Ohm olarak hesaplanır.
XC = Kapasitif reaktans ω = Açısal hız (Omega) f = Frekans (Hz) C = Kapasite (Farad) Yukarıdaki bağıntıdan da anlaşıldığı gibi, kondansatörün XC kapasitif reaktansı; C kapasitesi ve f frekansı ile ters orantılıdır. Yani kondansatörün kapasitesi ve çalışma frekansı arttıkça kapasitif reaktansı, diğer bir deyimle direnci azalır. Sabit Kondansatörler Sabit kondansatörler kapasitif değeri değişmeyen kondansatörlerdir.
Kondansatörler, yalıtkan maddesine göre adlandırılmaktadırlar.
Sabit kondansatörler aşağıdaki gibi gruplandırılır: