Diferența cheie - Inductanță vs Capacitate
Inductanța și capacitatea sunt două dintre proprietățile primare ale circuitelor RLC. Inductoarele și condensatoarele, care sunt asociate cu inductanță și respectiv capacitate, sunt utilizate în mod obișnuit în generatoarele de forme de undă și filtrele analogice. Diferența cheie între inductanță și capacitate este că inductanța este o proprietate a unui conductor care transportă curent, care generează un câmp magnetic în jurul conductorului, în timp ce capacitatea este o proprietate a unui dispozitiv de a păstra și stoca încărcăturile electrice.
CUPRINS
1. Prezentare generală și diferența cheie
2. Ce este inductanța
3. Ce este capacitatea
4. Comparație cot la cot - Inductanță vs capacitate
5. Rezumat
Ce este inductanța?
Inductanța este „proprietatea unui conductor electric prin care o schimbare de curent prin acesta induce o forță electromotivă în conductor în sine”. Când un fir de cupru este înfășurat în jurul unui miez de fier și cele două margini ale bobinei sunt plasate pe bornele bateriei, ansamblul bobinei devine un magnet. Acest fenomen apare datorită proprietății inductanței.
Teorii ale inductanței
Există mai multe teorii care descriu comportamentul și proprietățile inductanței unui conductor purtător de curent. O teorie inventată de fizician, Hans Christian Ørsted, afirmă că un câmp magnetic, B, este generat în jurul conductorului atunci când un curent constant, I, trece prin el. Pe măsură ce curentul se schimbă, câmpul magnetic se schimbă. Legea lui Ørsted este considerată prima descoperire a relației dintre electricitate și magnetism. Când curentul curge departe de observator, direcția câmpului magnetic este în sensul acelor de ceasornic.
Figura 01: Legea lui Oersted
Conform legii inducției Faraday, un câmp magnetic în schimbare induce o forță electromotivă (CEM) în conductorii din apropiere. Această schimbare a câmpului magnetic este relativă la conductor, adică fie câmpul poate varia, fie conductorul se poate deplasa printr-un câmp constant. Aceasta este cea mai fundamentală bază a generatoarelor electrice.
A treia teorie este legea lui Lenz, care afirmă că EMF generat în conductor se opune schimbării câmpului magnetic. De exemplu, dacă un fir conductor este plasat într-un câmp magnetic și dacă câmpul este redus, un CEM va fi indus în conductor conform legii lui Faraday într-o direcție prin care curentul indus va reconstrui câmpul magnetic redus. Dacă se schimbă câmpul magnetic extern d φ, EMF (ε) va induce în direcția opusă. Aceste teorii au fost bazate pe multe dispozitive. Această inducție EMF în conductor în sine se numește auto-inductanță a bobinei, iar variația curentului într-o bobină ar putea induce un curent și într-un alt conductor din apropiere. Aceasta se numește inductivitate reciprocă.
ε = -dφ / dt
Aici, semnul negativ indică opoziția EMG la schimbarea câmpului magnetic.
Unități de inductanță și aplicare
Inductanța se măsoară în Henry (H), unitatea SI numită după Joseph Henry care a descoperit inducția în mod independent. Inductanța este notată ca „L” în circuitele electrice după numele lui Lenz.
De la clopotul electric clasic la tehnicile moderne de transfer al puterii fără fir, inducția a fost principiul de bază în multe inovații. După cum sa menționat la începutul acestui articol, magnetizarea unei bobine de cupru este utilizată pentru clopote electrice și relee. Un releu este folosit pentru a comuta curenți mari utilizând un curent foarte mic care magnetizează o bobină care atrage un pol al unui comutator al curentului mare. Un alt exemplu este comutatorul de declanșare sau întrerupătorul de curent rezidual (RCCB). Acolo, firele sub tensiune și neutre ale alimentării sunt trecute prin bobine separate care împart același nucleu. Într-o stare normală, sistemul este echilibrat, deoarece curentul în tensiune și neutru este același. La o scurgere de curent în circuitul de acasă, curentul din cele două bobine va fi diferit, făcând un câmp magnetic dezechilibrat în nucleul comun. Prin urmare,un stâlp de comutare se atrage spre miez, deconectând brusc circuitul. Mai mult, ar putea fi date o serie de alte exemple, cum ar fi transformatorul, sistemul RF-ID, metoda de încărcare a energiei fără fir, aragazele cu inducție etc.
Inductoarele sunt, de asemenea, reticente la schimbările bruște ale curenților prin ele. Prin urmare, un semnal de înaltă frecvență nu ar trece printr-un inductor; ar trece doar componentele care se schimbă încet. Acest fenomen este utilizat în proiectarea circuitelor de filtru analogic low-pass.
Ce este capacitatea?
Capacitatea unui dispozitiv măsoară capacitatea de a menține o încărcare electrică în el. Un condensator de bază este compus din două filme subțiri de material metalic și un material dielectric intercalat între ele. Atunci când se aplică o tensiune constantă pe cele două plăci metalice, sarcinile opuse sunt stocate pe ele. Aceste încărcări vor rămâne chiar dacă tensiunea este eliminată. Mai mult, atunci când rezistența R este plasată conectând cele două plăci ale condensatorului încărcat, condensatorul se descarcă. Capacitatea C a dispozitivului este definită ca raportul dintre sarcina (Q) pe care o deține și tensiunea aplicată, v, pentru a o încărca. Capacitatea este măsurată de Farads (F).
C = Q / v
Timpul necesar pentru încărcarea condensatorului este măsurat prin constanta de timp dată în: R x C. Aici, R este rezistența de-a lungul căii de încărcare. Constanta de timp este timpul necesar condensatorului pentru a încărca 63% din capacitatea sa maximă.
Proprietățile capacității și aplicației
Condensatoarele nu răspund la curenți constanți. La încărcarea condensatorului, curentul prin el variază până când este complet încărcat, dar după aceea, curentul nu trece de-a lungul condensatorului. Acest lucru se datorează faptului că stratul dielectric dintre plăcile metalice face din condensator un „întrerupător”. Cu toate acestea, răspunsul condensatorului la curenți diferiți. La fel ca curentul alternativ, schimbarea tensiunii AC ar putea încărca sau descărca în continuare un condensator, făcându-l un „comutator de pornire” pentru tensiunile AC. Acest efect este utilizat pentru a proiecta filtre analogice high-pass.
În plus, există și efecte negative asupra capacității. După cum sa menționat mai devreme, încărcăturile care transportă curentul în conductoare fac capacitate între ele, precum și obiectele din apropiere. Acest efect se numește capacitate rătăcită. În liniile de transmisie a energiei, capacitatea de rătăcire poate apărea între fiecare linie, precum și între liniile și pământul, structurile de susținere etc. Datorită curenților mari transportați de acestea, acest efect de rătăcire afectează considerabil pierderile de putere în liniile de transmisie de energie.
Figura 02: Condensator cu placă paralelă
Care este diferența dintre inductanță și capacitate?
Difuzarea articolului din mijloc înainte de tabel
Inductanță vs Capacitate |
|
| Inductanța este o proprietate a conductoarelor de curent care generează un câmp magnetic în jurul conductorului. | Capacitatea este capacitatea unui dispozitiv de a stoca încărcături electrice. |
| Măsurare | |
| Inductanța este măsurată de Henry (H) și este simbolizată ca L. | Capacitatea este măsurată în Farads (F) și este simbolizată ca C. |
| Dispozitive | |
| Componenta electrică asociată cu inductanța este cunoscută sub numele de inductori, care de obicei se înfășoară cu un miez sau fără un miez. | Capacitatea este asociată condensatoarelor. Există mai multe tipuri de condensatoare utilizate în circuite. |
| Comportamentul la o schimbare de tensiune | |
| Răspunsul inductoarelor la tensiunea de schimbare lentă. Tensiunile de înaltă frecvență AC nu pot trece prin inductoare. | Tensiunile de curent alternativ de joasă frecvență nu pot trece prin condensatoare, deoarece acționează ca o barieră pentru frecvențele joase. |
| Folosiți ca filtre | |
| Inductanța este componenta dominantă în filtrele low-pass. | Capacitatea este componenta dominantă în filtrele de trecere înaltă. |
Rezumat - Inductanță vs Capacitate
Inductanța și capacitatea sunt proprietăți independente ale a două componente electrice diferite. În timp ce inductanța este o proprietate a unui conductor care transportă curentul de a construi un câmp magnetic, capacitatea este o măsură a capacității unui dispozitiv de a reține sarcini electrice. Ambele proprietăți sunt utilizate în diferite aplicații ca bază. Cu toate acestea, acestea devin și un dezavantaj în ceea ce privește pierderile de energie. Răspunsul inductanței și capacității la curenți variați indică un comportament opus. Spre deosebire de inductoarele care trec tensiuni de curent alternativ cu schimbare lentă, condensatoarele blochează tensiunile de frecvență lentă care trec prin ele. Aceasta este diferența dintre inductanță și capacitate.
