Ključna razlika - Induktivnost proti kapacitivnosti
Induktivnost in kapacitivnost sta dve glavni lastnosti RLC vezij. Induktorji in kondenzatorji, ki so povezani z induktivnostjo oziroma kapacitivnostjo, se običajno uporabljajo v generatorjih valov in analognih filtrih. Ključna razlika med induktivnostjo in kapacitivnostjo je, da je induktivnost lastnost tokovnega vodnika, ki ustvarja magnetno polje okoli vodnika, medtem ko je kapacitivnost lastnost naprave za zadrževanje in shranjevanje električnih nabojev.
VSEBINA
1. Pregled in ključna razlika
2. Kaj je induktivnost
3. Kaj je kapacitivnost
4. Vzporedna primerjava - Induktivnost proti kapacitivnosti
5. Povzetek
Kaj je induktivnost?
Induktivnost je "lastnost električnega vodnika, s katerim sprememba toka skozi njega povzroči elektromotorno silo v samem vodniku". Ko je bakrena žica ovita okoli železnega jedra in sta oba roba tuljave nameščena na sponkah akumulatorja, postane sklop tuljave magnet. Ta pojav se pojavi zaradi lastnosti induktivnosti.
Teorije induktivnosti
Obstaja več teorij, ki opisujejo obnašanje in lastnosti induktivnosti tokovnega vodnika. Ena teorija, ki jo je izumil fizik Hans Christian Ørsted, navaja, da se okoli vodnika ustvarja magnetno polje B, ko skozi njega teče konstanten tok I. S spreminjanjem toka se spreminja tudi magnetno polje. Ørstedov zakon velja za prvo odkritje razmerja med elektriko in magnetizmom. Ko tok odteka od opazovalca, je smer magnetnega polja v smeri urnega kazalca.
Slika 01: Oerstedov zakon
Po Faradayevem zakonu indukcije spreminjajoče se magnetno polje inducira elektromotorno silo (EMF) v bližnjih vodnikih. Ta sprememba magnetnega polja je odvisna od vodnika, to pomeni, da se lahko polje spreminja ali pa se prevodnik premika skozi stalno polje. To je najbolj temeljna osnova električnih generatorjev.
Tretja teorija je Lenzov zakon, ki pravi, da ustvarjeni EMF v vodniku nasprotuje spremembi magnetnega polja. Na primer, če je prevodna žica postavljena v magnetno polje in če je polje zmanjšano, bo v vodniku po Faradayevem zakonu induciran EMR v smeri, v kateri bo inducirani tok rekonstruiral zmanjšano magnetno polje. Če konstruiramo spremembo zunanjega magnetnega polja d φ, bo EMF (ε) induciral v nasprotno smer. Te teorije so bile utemeljene na številnih napravah. Ta EMF indukcija v samem prevodniku se imenuje samoinduktivnost tuljave, sprememba toka v tuljavi pa lahko povzroči tok tudi v drugem bližnjem vodniku. To se imenuje medsebojna induktivnost.
ε = -dφ / dt
Tu negativni znak pomeni nasprotovanje EMG spremembi magnetnega polja.
Enote induktivnosti in uporabe
Induktivnost se meri v Henryju (H), enoti SI, imenovani po Josephu Henryju, ki je indukcijo odkril neodvisno. Induktivnost je v električnih tokokrogih po imenu Lenz označena z „L“.
Od klasičnega električnega zvona do sodobnih tehnik brezžičnega prenosa moči je bila indukcija osnovno načelo številnih inovacij. Kot je bilo omenjeno na začetku tega članka, se magnetizacija bakrene tuljave uporablja za električne zvonove in releje. Rele se uporablja za preklapljanje velikih tokov z zelo majhnim tokom, ki magnetizira tuljavo, ki privlači pol stikala velikega toka. Drug primer je stikalo za izklop ali odklopnik preostalega toka (RCCB). Tam se napeljave pod napetostjo in nevtralno žico vodijo skozi ločene tuljave, ki imajo isto jedro. V normalnem stanju je sistem uravnotežen, saj je tok v napetosti in nevtralnem položaju enak. Ob trenutnem puščanju v domačem vezju bo tok v obeh tuljavah drugačen, kar bo povzročilo neuravnoteženo magnetno polje v skupnem jedru. Takostikalni pol privlači jedro in nenadoma odklopi vezje. Poleg tega bi lahko navedli številne druge primere, kot so transformator, sistem RF-ID, način brezžičnega polnjenja moči, indukcijski štedilniki itd.
Induktorji so tudi nenaklonjeni nenadnim spremembam tokov skozi njih. Zato visokofrekvenčni signal ne bi šel skozi induktor; minile bi le počasi spreminjajoče se komponente. Ta pojav se uporablja pri načrtovanju nizkopasovnih analognih filtrirnih vezij.
Kaj je kapacitivnost?
Kapaciteta naprave meri sposobnost zadrževanja električnega naboja v njej. Osnovni kondenzator je sestavljen iz dveh tankih plasti kovinskega materiala in med njimi stisnjenega dielektričnega materiala. Ko na obe kovinski plošči deluje konstantna napetost, se na njih naberejo nasprotni naboji. Ti naboji ostanejo, tudi če se napetost odstrani. Nadalje, ko je nameščen upor R, ki povezuje dve plošči napolnjenega kondenzatorja, se kondenzator prazni. Kapaciteta C naprave je definirana kot razmerje med nabojem (Q), ki ga ima, in uporabljeno napetostjo v, da jo napolnimo. Kapaciteto meri Farads (F).
C = Q / v
Čas, potreben za polnjenje kondenzatorja, se meri s časovno konstanto, navedeno v: R x C. Tu je R upor vzdolž polnilne poti. Časovna konstanta je čas, kondenzator porabi za polnjenje 63% svoje največje zmogljivosti.
Lastnosti kapacitivnosti in uporabe
Kondenzatorji se ne odzivajo na konstantne tokove. Pri polnjenju kondenzatorja se tok skozi njega spreminja, dokler se popolnoma ne napolni, po tem pa tok ne prehaja vzdolž kondenzatorja. To je zato, ker dielektrična plast med kovinskimi ploščami naredi kondenzator "izklopnim stikalom". Vendar se kondenzator odziva na različne tokove. Tako kot izmenični tok lahko sprememba izmenične napetosti dodatno napolni ali izprazni kondenzator, zaradi česar je "vklopno stikalo" za izmenične napetosti. Ta učinek se uporablja za načrtovanje visokofrekvenčnih analognih filtrov.
Poleg tega obstajajo negativni učinki tudi na kapacitivnost. Kot smo že omenili, naboji, ki prenašajo tok v vodnikih, medsebojno kapacitirajo kot tudi bližnje predmete. Ta učinek se imenuje zapuščena kapacitivnost. V daljnovodih lahko pride do zapuščene kapacitivnosti med posameznimi vodi, pa tudi med vodi in zemljo, nosilnimi konstrukcijami itd. Zaradi velikih tokov, ki jih prenašajo, ti zapuščeni učinki znatno vplivajo na izgube moči v daljnovodih.
Slika 02: Vzporedni ploščni kondenzator
Kakšna je razlika med induktivnostjo in kapacitivnostjo?
Diff Article Sredina pred mizo
Induktivnost proti kapacitivnosti |
|
| Induktivnost je lastnost tokovnih vodnikov, ki ustvarjajo magnetno polje okoli vodnika. | Kapacitivnost je sposobnost naprave za shranjevanje električnih nabojev. |
| Merjenje | |
| Induktivnost meri Henry (H) in je simbolizirana kot L. | Zmogljivost se meri v Faradih (F) in je simbolizirana kot C. |
| Naprave | |
| Električna komponenta, povezana z induktivnostjo, je znana kot induktorji, ki se običajno tuljajo z jedrom ali brez njega. | Kapacitivnost je povezana s kondenzatorji. V vezjih se uporablja več vrst kondenzatorjev. |
| Vedenje pri spremembi napetosti | |
| Odziv induktorjev na počasi spreminjajoče se napetosti. Visokofrekvenčne izmenične napetosti ne morejo skozi induktorje. | Nizkofrekvenčne izmenične napetosti ne morejo skozi kondenzatorje, saj delujejo kot ovira za nizke frekvence. |
| Uporabi kot filtre | |
| Induktivnost je prevladujoča komponenta v nizkopasovnih filtrih. | Kapacitivnost je prevladujoča komponenta visokofrekvenčnih filtrov. |
Povzetek - Induktivnost proti kapacitivnosti
Induktivnost in kapacitivnost sta neodvisni lastnosti dveh različnih električnih komponent. Medtem ko je induktivnost lastnost tokovnega vodnika, da gradi magnetno polje, je kapacitivnost merilo sposobnosti naprave, da zadrži električne naboje. Obe lastnosti se uporabljata v različnih aplikacijah kot osnova. Kljub temu pa ti postanejo tudi pomanjkljivost v smislu izgub moči. Odziv induktivnosti in kapacitivnosti na različne tokove kaže na nasprotno vedenje. Za razliko od induktorjev, ki prehajajo počasi spreminjajoče se izmenične napetosti, kondenzatorji blokirajo počasi frekvenčne napetosti, ki prehajajo skozi njih. To je razlika med induktivnostjo in kapacitivnostjo.
