Kapasitör Şarj ve Deşarj Süresi

Kapasitöre gerilim verildiğinde şarj işlemi başlar şarj işlemi güç kaynağı seviyesine gelene kadar devam eder. Voltaj artışı anlık değildir, şarj göstergesi bir eğriye sahiptir. İlk başta voltaj hızla artar ve daha sonra akü ile aynı voltaj seviyesine yaklaştığında ise yavaşlar.

Şarj voltajını ve süresini 6 parçaya ayırdık ve şarj voltajını hesaplamaya başladığımızda kapasitör 5. dilimde tamamen şarj oluyor. Her segment, zaman sabiti adı verilen bir şeyi temsil ediyor. Kapasitörü 0’dan %100’ün şarj etmek 5 zaman sabiti ile mümkündür. Tek yapmamız gereken bir zaman sabitinin ne kadar uzun olduğunu hesaplamak ve sonra bunu 5 ile çarpmak.

Bir zaman sabitini hesaplamak için bu formülü kullanırız. Zaman sabiti (saniye cinsinden) = direnç (Ohm cinsinden), kapasite ile çarpımı (Farad cinsinden).  Böylece direncimizi ohm’a ve kapasitör değerimizi Fahad’a çeviriyoruz ve 10.000 Ohm’un 0.0001 Farad ile çarpımının 1’e eşit olduğunu görüyoruz. Yani, bu örnekte zaman sabiti 1 saniyeye eşittir.  Bu nedenle 5 tanesi 5 saniyedir. Yani bu da kapasitörün 9V’a gelmesi 5 saniye sürüyor demektir.

Direnç sadece 1.000 Ohm olsaydı, zaman sabiti 0,1 saniye olurdu, bu nedenle 9V’a ulaşmak 0,5 saniye sürerdi.  Kondansatör 1.000 mikrofarad olsaydı, toplam 50 saniye sürerdi.  Yani kapasitör boyutu arttıkça geçen süre artar. Direnç değeri artarsa geçen süre de artar.

Kurmuş olduğumuz devremize geri dönüyoruz ve devre üzerinde hesap yapıyoruz.  Bunun için her zaman sabitindeki voltaj seviyesini hesaplamalıyız. Kapasitör için şarj eğrisinden faydalanıldığını belirtmek isterim.

1. noktada voltaj her zaman %63.2,

2. nokta %86,5,

3. nokta %95,

4. nokta %98.2

5. nokta %99.3’tür.

Yani bu örnekte, 1 saniye sonra kapasitör voltajı 5,68V, 2 saniye sonra 7,78V, 3 saniye sonra 8,55V, 4 saniye sonra 8,83V ve 5 saniye sonra 8,94V

Daha net bir cevaba ihtiyacınız varsa, her noktayı bu şekilde hesaplayabiliriz.

Nokta 1 = 9V-0V)x0.632 = 5.6880V
Nokta 2 = ((9V – 5.688V)x0.632)+5.68V = 7.7812V
Nokta 3 = ((9V-7.7812V)x0.632)+7.7812V = 8.5515V
Nokta 4 = ((9V-8.55V)x0.632)+8.5515V = 8.8349V
Nokta 5 = ((9V-8.8349V)x0.632)+8.8349V = 8.9393V

Bu devre seri bağlı olduğundan, kapasitörün voltajı artarken devrenin akımı azalır. Tam gerilimde devrede akım akmaz. 

Kapasitör Deşarj Süresi

Kondansatörün boşalması için bir yöntem denediğimizde, elektronlar kondansatörü terk eder ve kapasitörün voltajı düşer. Anında boşalmaz, şarj gibi bir eğri izler. Şarj gibi bu eğriyi 6 parçaya ayırdık fakat sadece ilk 5 ile ilgileniyoruz çünkü 5 parçadan sonra kapasitör 0 değerini görür.

1. noktada voltaj her zaman %36.8,

2. nokta %13.5,

3. nokta %5,

4. nokta %1.8 ve nokta %1.8 olacak.

5 %0,7 olacaktır.

Örneğin, 9V’luk bir pilimiz, 500 Ohm dirençli bir lambamız ve 2000 uF’lik bir kapasitörümüz olsaydı, zaman sabitimiz 500 Ohm çarpı 1 saniye olan 0,002 Farad olurdu. Bu nedenle, pilin bağlantısı kesildiği anda, kapasitör 9V’da olacak ve 1 saniye, voltaj 3,312V olan %36,8, 2 saniyede 1,215V, 3 saniyede 0,45V, 4 saniyede 0,162V ve 5 saniyede 0,063V olacaktır.  Böylece lamba 3 saniyeden kısa bir süre yanacaktır.  Lamba dim özelliği gösterecektir.