Ključna razlika - Induktivnost u odnosu na kapacitet
Induktivnost i kapacitivnost su dva od primarnih svojstava RLC krugova. Prigušnice i kondenzatori, koji su povezani s induktivitetom, odnosno kapacitivnošću, obično se koriste u generatorima valnih oblika i analognim filtrima. Ključna razlika između induktiviteta i kapacitivnosti je u tome što je induktivitet svojstvo vodiča koji nosi struju koji stvara magnetsko polje oko vodiča, dok je kapacitivnost svojstvo uređaja da drži i pohranjuje električne naboje.
SADRŽAJ
1. Pregled i ključna razlika
2. Što je induktivnost
3. Što je kapacitet
4. Pored uspoređivanja - Induktivnost vs kapacitet
5. Sažetak
Što je induktivnost?
Induktivnost je "svojstvo električnog vodiča kojim promjena struje kroz njega inducira elektromotornu silu u samom vodiču". Kad se bakrena žica omota oko željezne jezgre i dva ruba zavojnice postave na stezaljke akumulatora, sklop zavojnice postaje magnet. Do ove pojave dolazi zbog svojstva induktivnosti.
Teorije induktivnosti
Postoji nekoliko teorija koje opisuju ponašanje i svojstva induktiviteta provodnika struje. Jedna teorija koju je izmislio fizičar, Hans Christian Ørsted, kaže da se oko vodiča stvara magnetsko polje B kad kroz njega prolazi konstantna struja, I. Kako se mijenja struja, mijenja se i magnetsko polje. Ørstedov zakon smatra se prvim otkrićem odnosa između elektriciteta i magnetizma. Kad struja odmiče od promatrača, smjer magnetskog polja je u smjeru kazaljke na satu.
Slika 01: Oerstedov zakon
Prema Faradayevom zakonu indukcije, promjenjivo magnetsko polje inducira elektromotornu silu (EMF) u obližnjim vodičima. Ova promjena magnetskog polja je u odnosu na vodič, to jest, ili se polje može mijenjati, ili se vodič može kretati kroz stabilno polje. Ovo je najosnovnija osnova električnih generatora.
Treća teorija je Lenzov zakon koji kaže da se generirani EMP u vodiču protivi promjeni magnetskog polja. Na primjer, ako se provodna žica postavi u magnetsko polje i ako se polje smanji, u vodiču će se inducirati EMR u skladu s Faradayevim zakonom u smjeru u kojem će inducirana struja rekonstruirati smanjeno magnetsko polje. Ako se konstruira promjena vanjskog magnetskog polja d φ, EMF (ε) inducirat će u suprotnom smjeru. Te su teorije utemeljene na mnogim uređajima. Ova EMF indukcija u samom vodiču naziva se samoinduktivnost zavojnice, a promjena struje u zavojnici može inducirati struju i u drugom obližnjem vodiču. To se naziva međusobna induktivnost.
ε = -dφ / dt
Ovdje negativni znak ukazuje na suprotstavljanje EMG-a promjeni magnetskog polja.
Jedinice induktivnosti i primjene
Induktivnost se mjeri u Henryju (H), SI jedinici nazvanoj po Josephu Henryju koji je indukciju otkrio neovisno. Induktivnost se u električnim krugovima nakon imena Lenz bilježi kao 'L'.
Od klasičnog električnog zvona do modernih tehnika bežičnog prijenosa snage, indukcija je bio osnovni princip u mnogim inovacijama. Kao što je spomenuto na početku ovog članka, magnetizacija bakrene zavojnice koristi se za električna zvona i releje. Relej se koristi za prebacivanje velikih struja pomoću vrlo male struje koja magnetizira zavojnicu koja privlači pol prekidača velike struje. Drugi primjer je prekidač za isključivanje ili prekidač zaostale struje (RCCB). Tamo se naponske i neutralne žice napajanja provlače kroz odvojene zavojnice koje dijele istu jezgru. U normalnom stanju, sustav je uravnotežen, jer je struja pod naponom i u neutralnom položaju jednaka. Pri trenutnom curenju struje u kućnom krugu, struja u dvije zavojnice bit će različita, što stvara neuravnoteženo magnetsko polje u zajedničkoj jezgri. Tako,preklopni pol privlači jezgru, iznenada prekidajući krug. Štoviše, mogli bi se navesti i brojni drugi primjeri poput transformatora, RF-ID sustava, metode bežičnog punjenja napajanja, indukcijskih štednjaka itd.
Induktori također nisu skloni naglim promjenama struja kroz njih. Stoga visokofrekventni signal ne bi prolazio kroz induktor; prolazile bi samo polako mijenjajuće komponente. Ovaj se fenomen koristi u dizajniranju analognih filtarskih krugova niskopropusnih kanala.
Što je kapacitet?
Kapacitet uređaja mjeri sposobnost zadržavanja električnog naboja u njemu. Osnovni kondenzator sastoji se od dva tanka filma metalnog materijala i dielektričnog materijala koji je između njih stisnut. Kada se na dvije metalne ploče primijeni konstantni napon, na njima se nakupljaju suprotni naboji. Ovi naboji ostat će čak i ako se napon ukloni. Nadalje, kada se postavi otpor R koji spaja dvije ploče nabijenog kondenzatora, kondenzator se prazni. Kapacitet C uređaja definiran je kao omjer naboja (Q) koji drži i primijenjenog napona v za njegovo punjenje. Kapacitet mjeri Farads (F).
C = Q / v
Vrijeme potrebno za punjenje kondenzatora mjeri se vremenskom konstantom navedenom u: R x C. Ovdje je R otpor duž puta punjenja. Vremenska konstanta je vrijeme koje kondenzator treba za punjenje 63% svog maksimalnog kapaciteta.
Svojstva kapacitivnosti i primjene
Kondenzatori ne reagiraju na konstantne struje. Pri punjenju kondenzatora, struja kroz njega varira dok se potpuno ne napuni, ali nakon toga struja ne prolazi duž kondenzatora. To je zato što dielektrični sloj između metalnih ploča čini kondenzator 'isključnim prekidačem'. Međutim, kondenzator reagira na različite struje. Poput izmjenične struje, promjena izmjeničnog napona mogla bi dodatno napuniti ili isprazniti kondenzator što ga čini "prekidačem" za izmjenične napone. Taj se efekt koristi za dizajn visokopropusnih analognih filtara.
Nadalje, postoje negativni učinci i na kapacitivnost. Kao što je ranije spomenuto, naboji koji nose struju u vodičima čine kapacitivnost između sebe, kao i objekata u blizini. Taj se efekt naziva lutajući kapacitet. U dalekovodima može se javiti zalutali kapacitet između svakog voda, kao i između vodova i zemlje, potpornih konstrukcija itd. Zbog velikih struja koje oni nose, ovi zalutali efekti znatno utječu na gubitke snage u dalekovodima.
Slika 02: Paralelni pločasti kondenzator
Koja je razlika između induktivnosti i kapacitivnosti?
Diff Article Sredina prije tablice
Induktivnost vs kapacitet |
|
| Induktivnost je svojstvo vodiča koji nose struju koji generira magnetsko polje oko vodiča. | Kapacitet je sposobnost uređaja da pohranjuje električne naboje. |
| Mjerenje | |
| Induktivnost mjeri Henry (H) i simbolizira se kao L. | Kapacitet se mjeri u Faradima (F) i simbolizira se kao C. |
| Uređaji | |
| Električna komponenta povezana s induktivitetom poznata je pod nazivom induktori, koji se obično namotavaju s jezgrom ili bez jezgre. | Kapacitet je povezan s kondenzatorima. U krugovima se koristi nekoliko vrsta kondenzatora. |
| Ponašanje na promjeni napona | |
| Odgovor induktora na sporo mijenjane napone. Visokonaponski izmjenični naponi ne mogu proći kroz prigušnice. | Niskofrekventni izmjenični naponi ne mogu proći kroz kondenzatore, jer djeluju kao prepreka niskim frekvencijama. |
| Koristite kao filtre | |
| Induktivnost je dominantna komponenta u niskopropusnim filtrima. | Kapacitet je dominantna komponenta u visokopropusnim filtrima. |
Sažetak - Induktivnost vs kapacitet
Induktivnost i kapacitivnost su neovisna svojstva dviju različitih električnih komponenata. Dok je induktivitet svojstvo vodiča koji nosi struju da gradi magnetsko polje, kapacitet je mjera sposobnosti uređaja da drži električne naboje. Oba ova svojstva koriste se u raznim primjenama kao osnova. Ipak, to postaje nedostatak i u pogledu gubitaka snage. Odaziv induktiviteta i kapacitivnosti na različite struje ukazuje na suprotno ponašanje. Za razliku od prigušnica koje prolaze polako izmjenični naponi, kondenzatori blokiraju napone sporosti koji prolaze kroz njih. To je razlika između induktiviteta i kapacitivnosti.
