Ключова разлика - индуктивност срещу капацитет
Индуктивността и капацитетът са две от основните свойства на RLC веригите. Индуктори и кондензатори, които са свързани съответно с индуктивност и капацитет, обикновено се използват в генератори на вълнови форми и аналогови филтри. Ключовата разлика между индуктивността и капацитета е, че индуктивността е свойство на токопроводящ проводник, който генерира магнитно поле около проводника, докато капацитетът е свойство на устройството да задържа и съхранява електрически заряди.
СЪДЪРЖАНИЕ
1. Преглед и ключова разлика
2. Какво е индуктивност
3. Какво е капацитет
4. Сравнение едно до друго - индуктивност срещу капацитет
5. Резюме
Какво е индуктивност?
Индуктивността е „свойството на електрически проводник, чрез което промяната на тока през него предизвиква електромоторна сила в самия проводник“. Когато медна жица е обвита около желязна сърцевина и двата ръба на бобината са поставени върху клемите на батерията, модулът на бобината се превръща в магнит. Това явление възниква поради свойството на индуктивността.
Теории за индуктивността
Има няколко теории, които описват поведението и свойствата на индуктивността на токопроводящ проводник. Една теория, измислена от физика Ханс Кристиан Ерстед, гласи, че около проводника се генерира магнитно поле B, когато през него преминава постоянен ток I. С промяната на тока се променя и магнитното поле. Законът на Ерстед се счита за първото откритие на връзката между електричеството и магнетизма. Когато токът изтече от наблюдателя, посоката на магнитното поле е по посока на часовниковата стрелка.
Фигура 01: Законът на Ерстед
Съгласно закона за индукцията на Фарадей променящото се магнитно поле индуцира електромоторна сила (ЕМП) в близките проводници. Тази промяна на магнитното поле е спрямо проводника, т.е. или полето може да варира, или проводникът може да се движи през постоянно поле. Това е най-фундаменталната основа на електрическите генератори.
Третата теория е законът на Ленц, който гласи, че генерираната ЕМП в проводника се противопоставя на промяната на магнитното поле. Например, ако проводящ проводник е поставен в магнитно поле и ако полето е намалено, ЕМП ще бъде индуцирана в проводника съгласно Закона на Фарадей в посока, чрез която индуцираният ток ще възстанови намаленото магнитно поле. Ако промяната на външното магнитно поле d φ се конструира, EMF (ε) ще индуцира в обратна посока. Тези теории са били основани на много устройства. Тази ЕМП индукция в самия проводник се нарича самоиндукция на намотката и промяната на тока в намотката може да предизвика ток и в друг близък проводник. Това се нарича взаимна индуктивност.
ε = -dφ / dt
Тук отрицателният знак показва противопоставянето на EMG на промяната на магнитното поле.
Единици за индуктивност и приложение
Индуктивността се измерва в Хенри (H), единицата SI, наречена на Джоузеф Хенри, който откри индукцията независимо. Индуктивността се отбелязва като „L“в електрическите вериги след името на Lenz.
От класическата електрическа камбана до съвременните техники за безжично предаване на мощност, индукцията е основният принцип в много иновации. Както бе споменато в началото на тази статия, намагнитването на медна намотка се използва за електрически камбани и релета. Релето се използва за превключване на големи токове с помощта на много малък ток, който магнетизира намотка, която привлича полюс на превключвател на големия ток. Друг пример е изключвателят или прекъсвачът на остатъчния ток (RCCB). Там живите и неутрални проводници на захранването се прекарват през отделни намотки, които споделят една и съща сърцевина. В нормално състояние системата е балансирана, тъй като токът в напрежение и неутрал е еднакъв. При изтичане на ток в домашната верига токът в двете намотки ще бъде различен, което прави небалансирано магнитно поле в споделената сърцевина. Поради това,превключвателен полюс привлича към сърцевината, внезапно прекъсвайки веригата. Нещо повече, могат да бъдат дадени редица други примери като трансформатор, RF-ID система, метод за безжично зареждане, индукционни готварски печки и др.
Индукторите също не са склонни към внезапни промени на токове през тях. Следователно високочестотният сигнал няма да премине през индуктор; само бавно сменящи се компоненти ще преминат. Това явление се използва при проектирането на нискочестотни аналогови филтърни вериги.
Какво е капацитет?
Капацитетът на дадено устройство измерва способността да задържа електрически заряд в него. Основният кондензатор е съставен от два тънки филма от метален материал и диелектричен материал, поставен между тях. Когато към двете метални плочи се приложи постоянно напрежение, върху тях се съхраняват противоположни заряди. Тези заряди ще останат, дори ако напрежението бъде премахнато. Освен това, когато се постави съпротивление R, свързващо двете плочи на заредения кондензатор, кондензаторът се разрежда. Капацитетът C на устройството се определя като съотношението между заряда (Q), който държи, и приложеното напрежение, v, за да го зареди. Капацитетът се измерва с Farads (F).
C = Q / v
Времето, необходимо за зареждане на кондензатора, се измерва с времевата константа, дадена в: R x C. Тук R е съпротивлението по пътя на зареждането. Константа на времето е времето, необходимо на кондензатора да зареди 63% от максималния си капацитет.
Свойства на капацитета и приложението
Кондензаторите не реагират на постоянни токове. При зареждането на кондензатора токът през него варира, докато се зареди напълно, но след това токът не преминава по кондензатора. Това е така, защото диелектричният слой между металните пластини прави кондензатора „изключен ключ“. Кондензаторът обаче реагира на различни токове. Подобно на променлив ток, промяната на променливотоковото напрежение може допълнително да зареди или разреди кондензатор, което го прави "включен" за променливо напрежение. Този ефект се използва за проектиране на високочестотни аналогови филтри.
Освен това има отрицателни ефекти и в капацитета. Както бе споменато по-рано, зарядите, носещи ток в проводниците, правят капацитет помежду си, както и близките обекти. Този ефект се нарича разсеян капацитет. В електропреносните линии разсеяният капацитет може да възникне между всяка линия, както и между линиите и земята, носещи конструкции и др. Поради големите токове, които се носят от тях, тези разсеяни ефекти оказват значително влияние върху загубите на мощност в електропреносните линии.
Фигура 02: Паралелен пластинен кондензатор
Каква е разликата между индуктивност и капацитет?
Различна статия Средна преди таблица
Индуктивност срещу капацитет |
|
| Индуктивността е свойство на тоководещите проводници, което генерира магнитно поле около проводника. | Капацитетът е способността на устройството да съхранява електрически заряди. |
| Измерване | |
| Индуктивността се измерва от Хенри (H) и се символизира като L. | Капацитетът се измерва във Фарад (F) и се символизира като C. |
| Устройства | |
| Електрическият компонент, свързан с индуктивността, е известен като индуктори, които обикновено се навиват със сърцевина или без сърцевина. | Капацитетът е свързан с кондензатори. Има няколко вида кондензатори, използвани във вериги. |
| Поведение при промяна на напрежението | |
| Реакция на индукторите на бавно променящи се напрежения. Високочестотното променливо напрежение не може да премине през индуктори. | Нискочестотното променливо напрежение не може да премине през кондензатори, тъй като те действат като бариера за ниските честоти. |
| Използвайте като филтри | |
| Индуктивността е доминиращият компонент в нискочестотните филтри. | Капацитетът е доминиращият компонент във високочестотните филтри. |
Резюме - Индуктивност срещу капацитет
Индуктивността и капацитетът са независими свойства на два различни електрически компонента. Докато индуктивността е свойство на токопроводящ проводник да изгражда магнитно поле, капацитетът е мярка за способността на устройството да задържа електрически заряди. И двете свойства се използват в различни приложения като основа. Въпреки това те се превръщат в недостатък и по отношение на загубите на мощност. Отговорът на индуктивността и капацитета на различни токове показват противоположно поведение. За разлика от индукторите, които пропускат бавно променящо се променливо напрежение, кондензаторите блокират бавно честотните напрежения, преминаващи през тях. Това е разликата между индуктивност и капацитет.
