Razlika između induktivnosti i kapaciteta
Share
Ključna razlika - induktivnost u odnosu na kapacitet
Induktivnost i kapacitivnost dva su primarna svojstva RLC krugova. Induktori i kondenzatori, koji su povezani s induktivnošću i kapacitivnošću, obično se koriste u generatorima valnih oblika i analognim filterima. Ključna razlika između induktivnosti i kapacitivnosti je ta induktivnost je svojstvo vodiča struje koji stvara magnetsko polje oko vodiča dok kapacitivnost je svojstvo uređaja za držanje i pohranu električnih naboja.
SADRŽAJ
1. Pregled i ključne razlike
2. Što je induktivnost
3. Što je kapacitet
4. Usporedna usporedba - induktivnost u odnosu na kapacitet
5. Sažetak
Što je induktivnost?
Induktivnost je "svojstvo električnog vodiča kojim promjena struje kroz njega inducira elektromotornu silu u samom provodniku". Kad se bakrena žica omota oko željezne jezgre, a dva ruba zavojnice postave se na priključke akumulatora, sklop zavojnice postaje magnet. Do ovog fenomena dolazi zbog svojstva induktivnosti.
Teorije induktivnosti
Postoji nekoliko teorija koje opisuju ponašanje i svojstva induktivnosti strujnog vodiča. Jedna teorija koju je izmislio fizičar Hans Christian Ørsted kaže da se oko vodiča stvara magnetsko polje B, kad konstantna struja, I, prolazi kroz njega. Kako se struja mijenja, tako se mijenja i magnetsko polje. Ørstedov zakon smatra se prvim otkrićem odnosa između električne energije i magnetizma. Kad struja teče dalje od promatrača, smjer magnetskog polja je u smjeru kazaljke na satu.
Slika 01: Oerstedov zakon
Prema Faradayev zakon indukcije, magnetsko polje koje mijenja se inducira elektromotornu silu (EMF) u obližnjim vodičima. Ova promjena magnetskog polja je u odnosu na vodič, tj. Ili se polje može mijenjati, ili se vodič može kretati kroz ustaljeno polje. Ovo je najosnovnija osnova električnih generatora.
Treća teorija je Lenzov zakon, koji kaže da se generirani EMF u vodiču protivi promjeni magnetskog polja. Na primjer, ako se vodljiva žica postavi u magnetsko polje i ako se polje smanji, u vodiču će se inducirati EMF prema Faradayevu zakonu u smjeru u kojem inducirana struja rekonstruira reducirano magnetsko polje. Ako je promjena vanjskog magnetskog polja dφ gradi, EMF (ε) će inducirati 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 izazvati struju i u drugom obližnjem vodiču. To se naziva međusobnom induktivnošću.
ε = -dφ / dt
Ovdje negativni znak ukazuje na protivljenje EMG-a promjeni magnetskog polja.
Jedinice induktivnosti i primjene
Indukcija se mjeri u Henryju (H), SI jedinici nazvanoj po Josephu Henryju koji je indukciju otkrio neovisno. Indukcija se u električnim krugovima naziva "L" nakon imena Lenz.
Od klasičnog električnog zvona do modernih bežičnih tehnika prijenosa energije indukcija je bila osnovno načelo 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 isključenja ili prekidač zaostale struje (RCCB). Tamo se živa i neutralna žica opskrbe provlače kroz odvojene zavojnice koje imaju istu jezgru. Sustav je u normalnom stanju uravnotežen, jer je struja pod naponom i neutralna. Pri istjecanju struje u kućnom krugu, struja u dvije zavojnice bit će različita, čineći neuravnoteženo magnetsko polje u zajedničkoj jezgri. Tako se sklopni prekidač privlači u jezgru, naglo prekidajući krug. Nadalje, može se dati niz drugih primjera kao što su transformator, RF-ID sustav, bežično napajanje, indukcijske ploče itd..
Induktori također nerado nagle promjene struje kroz njih. Dakle, visokofrekventni signal ne bi prošao kroz induktor; samo bi polako mijenjale komponente. Taj se fenomen koristi u dizajniranju niskopropusnih analognih filterskih krugova.
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 se uvlače između njih. Kad se na dvije metalne ploče primijeni stalni napon, na njima se pohranjuju suprotni naboji. Ovi naboji ostaju čak i ako je napon uklonjen. Nadalje, kada se postavi otpor R koji povezuje dvije ploče napunjenog kondenzatora, kondenzator se isprazni. Kapacitet C uređaja je definiran kao omjer između naboja (P) drži i primijenjeni napon, v, da ga naplati. Kapacitet se mjeri Farads (F).
C = Q / v
Vrijeme potrebno za punjenje kondenzatora mjeri se vremenskom konstantom danom u: R x C. Ovdje je R otpornost na putu punjenja. Vremenska konstanta je vrijeme koje kondenzator treba za punjenje 63% svog maksimalnog kapaciteta.
Svojstva kapaciteta i primjene
Kondenzatori ne reagiraju na stalne 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 kondenzator čini "isključenim". Međutim, kondenzator reagira na različite struje. Kao i izmjenična struja, promjena izmjeničnog napona mogla bi dodatno napuniti ili isprazniti kondenzator što ga čini "uključenim" za izmjenične napone. Ovaj se učinak koristi za oblikovanje visokopropusnih analognih filtera.
Nadalje, postoje i negativni učinci u kapacitivnosti. Kao što je spomenuto ranije, naboji koji nose struju u vodičima stvaraju kapacitet između sebe, kao i s obližnjim objektima. Taj se efekt naziva as zalutali kapacitet. U dalekovodima može se pojaviti zalutali kapacitet između svake linije, kao i između vodova i zemlje, nosivih konstrukcija itd. Zbog velikih struja koje nose, ovi lutalni učinci značajno utječu na gubitke električne energije u dalekovodima.
Slika 02: Paralelni kondenzator ploče
Koja je razlika između induktivnosti i kapaciteta?
Induktivnost u odnosu na kapacitet | |
| Induktivnost je svojstvo vodiča struje koji stvara 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 Faradsu (F) i simbolizira se kao C. |
| uređaji | |
| Električna komponenta povezana s induktivnošću poznata je i kao induktori, koji se obično namotavaju s jezgrom ili bez jezgre. | Kapacitet je povezan s kondenzatorima. U krugovima se koristi nekoliko vrsta kondenzatora. |
| Ponašanje na promjenu napona | |
| Odgovor indikatora na sporo mijenjanje napona. Visokofrekventni izmjenični naponi ne mogu proći kroz induktori. | Niskofrekventni izmjenični naponi ne mogu proći kroz kondenzatore, jer djeluju kao prepreka niskim frekvencijama. |
| Koristite kao filtre | |
| Induktivnost je dominantna komponenta u filtrima niskog protoka. | Kapacitet je dominantna komponenta u visokopropusnim filtrima. |
Sažetak - Induktivnost u odnosu na kapacitet
Indukcija i kapacitivnost neovisna su svojstva dvije različite električne komponente. Dok je induktivnost svojstvo vodiča struje da gradi magnetsko polje, kapacitivnost je mjera sposobnosti uređaja da drži električne naboje. Oba navedena svojstva koriste se u raznim primjenama kao osnova. Ipak, oni postaju nedostatak i u pogledu gubitaka električne energije. Odgovor induktivnosti i kapacitivnosti na različite struje ukazuju na suprotno ponašanje. Za razliku od induktora koji prolaze izmjenične napone koji se sporo mijenjaju, kondenzatori blokiraju male frekvencije napona koji prolaze kroz njih. To je razlika između induktivnosti i kapacitivnosti.
Referenca:
1.Sears, F. W., i Zemansky, M. W. (1964). Sveučilišna fizika.Chicago
2.Capacitance. (N.d.). Preuzeto 30. svibnja 2017. s http://www.physbot.co.uk/capacitance.html
3.Elektromagnetska indukcija. (2017., 03. svibnja). Preuzeto 30. svibnja 2017. s https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_induction#Faraday.27s_law_of_induction_and_Lenz.27s_law
Ljubaznošću slike:
1. "Elektromagnetizam" Korisnik: Stannered - Slika: Electromagnetism.png (CC BY-SA 3.0) putem Commons Wikimedia
2. "Kondenzator paralelnih ploča" Pomoću induktivnog učitavanja - vlastiti crtež (Public Domain) putem Commons Wikimedia
