Diferența dintre inducție și capacitate

Diferența cheie - Inductanță vs. capacitate
 

Inductanța și capacitatea sunt două dintre proprietățile primare ale circuitelor RLC. Inductoarele și condensatoarele, care sunt asociate cu inductanța și, respectiv, capacitatea, sunt utilizate în mod obișnuit în generatoarele de forme de undă și filtrele analogice. Diferența cheie dintre inductanță și capacitate este asta inductanța este o proprietate a unui conductor care transportă curent care generează un câmp magnetic în jurul conductorului întrucât capacitatea este o proprietate a unui dispozitiv pentru a ține și a stoca încărcăturile electrice.

CUPRINS
1. Prezentare generală și diferență cheie
2. Ce este Inductance
3. Ce este Capacitance
4. Comparație între ele - Inductanță vs Capacitate
5. rezumat

Ce este Inductance?

Inductanța este "proprietatea unui conductor electric prin care o schimbare a curentului prin el induce o forță electromotoare în conductorul însuși". Când un fir de cupru este înfășurat în jurul unui miez de fier și cele două margini ale bobinei sunt așezate pe bornele bateriei, ansamblul bobinei devine un magnet. Acest fenomen apare datorită proprietății inductanței.

Teorii ale inductivității

Există mai multe teorii care descriu comportamentul și proprietățile inductanței unui conductor care poartă curentul. O teorie inventată de fizician, Hans Christian Ørsted, afirmă că un câmp magnetic, B, este generat în jurul conductorului când un curent constant, eu, trece prin el. Deoarece modificările curente, la fel și câmpul magnetic. 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 Legea lui Faraday de inducție, un câmp magnetic în schimbare induce o forță electromotive (EMF) 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 EMF va fi indus în conductor în conformitate cu Legea lui Faraday într-o direcție prin care curentul indus va reconstrui câmpul magnetic redus. În cazul schimbării câmpului magnetic extern dφ construiește, EMF (ε) va induce în direcția opusă. Aceste teorii s-au bazat pe multe dispozitive. Această inducție EMF în conductorul în sine este numită 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 inductanță reciprocă.

ε = -dφ / dt

Aici semnul negativ indică opoziția EMG la schimbarea câmpului magnetic.

Unități de inducție și aplicare

Inductanța este măsurată în Henry (H), unitatea SI numită după Joseph Henry, care a descoperit inducția independent. Inductanța este menționată ca "L" în circuitele electrice după numele lui Lenz.

De la clopotul electric clasic la tehnicile moderne de transfer a energiei fără fir, inducerea a fost principiul de bază în multe inovații. După cum sa menționat la începutul acestui articol, magnetizarea unei bobine de cupru este folosită pentru clopotele și releele electrice. Un releu este utilizat pentru comutarea curenților mari folosind un curent foarte mic care magnetizează o bobină care atrage un pol de un comutator al curentului mare. Un alt exemplu este comutatorul declanșator sau întrerupătorul de circuit rezidual (RCCB). Acolo, firele vii și neutre ale alimentării sunt trecute prin bobine separate care împart acelasi nucleu. Într-o stare normală, sistemul este echilibrat, deoarece curentul în viu și neutru este același. La o scurgere curentă în circuitul de acasă, curentul din cele două bobine va fi diferit, făcând un câmp magnetic dezechilibrat în miezul comun. Astfel, un pol de comutare atrage spre miez, deconectând brusc circuitul. Mai mult, s-ar putea da un număr de alte exemple, cum ar fi transformatorul, sistemul RF-ID, metoda de încărcare a energiei fără fir, aragazurile de inducție etc..

Inductorii sunt, de asemenea, reticenți în schimbările bruște ale curenților prin intermediul acestora. Prin urmare, un semnal de înaltă frecvență nu ar trece printr-un inductor; ar trece doar componentele în schimbare lentă. Acest fenomen este folosit în proiectarea circuitelor cu filtru analogic cu trecere joasă.

Ce este Capacitance?

Capacitatea unui dispozitiv măsoară capacitatea de a ține o încărcătură electrică în el. Un condensator de bază este compus din două filme subțiri de material metalic și un material dielectric înfășurat între ele. Atunci când se aplică o tensiune constantă pe cele două plăci metalice, încărcături opuse se stochează pe ele. Aceste incarcaturi vor ramane chiar daca tensiunea este indepartata. Mai mult, atunci când rezistența R este plasată prin conectarea celor două plăci ale condensatorului încărcat, condensatorul se descarcă. Capacitatea C a dispozitivului este definită ca raportul dintre sarcină (Q) pe care le deține și tensiunea aplicată, v, să o încărcați. Capacitatea este măsurată prin Farads (F).

C = Q / v

Timpul necesar încărcării condensatorului este măsurat de 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 incarca 63% din capacitatea sa maxima.

Proprietățile Capacității și Aplicației

Condensatoarele nu răspund la curenții constanți. La încărcarea condensatorului, curentul prin acesta 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 condensatorul un "întrerupător". Cu toate acestea, răspunsurile condensatorului la curenți variați. Ca și curent alternativ, schimbarea tensiunii AC ar putea să perceapă sau să descarce un condensator, făcându-l un "comutator" pentru tensiunile AC. Acest efect este folosit pentru a proiecta filtre analogice de înaltă trecere.

În plus, există și efecte negative în capacitate. Așa cum am menționat mai devreme, sarcinile care transportă curentul în conductori fac capacitate între ele, precum și obiectele din apropiere. Acest efect este numit ca capacitivitate absoluta. În liniile de transmisie a energiei electrice, capacitatea de dispersie poate avea loc între fiecare linie, precum și între linii și pământ, structuri de susținere etc. Datorită curenților mari purtați de aceștia, acest efect stânjenit afectează considerabil pierderile de putere în liniile de transmisie a energiei.

Figura 02: Condensator de placă paralelă

 Care este diferența dintre Inductance și Capacitance?

Inductanță vs capacitate
Inductanța este o proprietate a conductorilor 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 inductanței este cunoscută ca inductori, care, de obicei, se bobină cu un miez sau fără un miez.	Capacitatea este asociată cu condensatori. Există mai multe tipuri de condensatoare utilizate în circuite.
Comportamentul la schimbarea tensiunii
Răspunsul inductorilor la tensiuni în schimbare lentă. Tensiunile AC de înaltă frecvență nu pot trece prin inductoare.	Tensiunile AC de joasă frecvență nu pot trece prin condensatori, deoarece acționează ca o barieră la frecvențele joase.
Utilizați ca filtre
Inductanța este componenta dominantă în filtrele cu trecere joasă.	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 pentru a construi un câmp magnetic, capacitatea este o măsură a capacității unui dispozitiv de a ține încărcături electrice. Ambele proprietăți sunt folosite ca bază în diverse aplicații. Cu toate acestea, acestea devin și un dezavantaj în ceea ce privește pierderile de putere. Răspunsul inductanței și capacității la curenții variați indică un comportament opus. Spre deosebire de inductoarele care trec tensiuni de AC în schimbare lentă, condensatoarele blochează tensiunile de frecvență lentă care trec prin ele. Aceasta este diferența dintre inductanță și capacitate.

Referinţă:
1.Sears, F.W., & Zemansky, M.W. (1964). Universitatea fizică.Chicago
2.Capacitance. (N.d.). Recuperat 30 mai 2017, de la http://www.physbot.co.uk/capacitance.html
3. Inducția electromagnetică. (2017, 03 mai). Recuperat 30 mai 2017, de la https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_induction#Faraday.27s_law_of_induction_and_Lenz.27s_law

Datorită fotografiei:
1. "Electromagnetism" de către utilizator: Stannered - Imagine: Electromagnetism.png (CC BY-SA 3.0) prin intermediul Commons Wikimedia
2. "Condensator placă paralelă" Prin inductivitate - desen propriu (Domeniul Public) prin Commons Wikimedia