Nøkkelforskjell - Induktans vs kapasitans
Induktans og kapasitans er to av de viktigste egenskapene til RLC-kretser. Induktorer og kondensatorer, som er assosiert med henholdsvis induktans og kapasitans, brukes ofte i bølgeformgeneratorer og analoge filtre. Hovedforskjellen mellom induktans og kapasitans er at induktans er en egenskap til en strømførende leder som genererer et magnetfelt rundt lederen, mens kapasitans er en egenskap til en enhet for å holde og lagre elektriske ladninger.
INNHOLD
1. Oversikt og nøkkelforskjell
2. Hva er induktans
3. Hva er kapasitans
4. Sammenligning side om side - Induktans vs kapasitans
5. Sammendrag
Hva er induktans?
Induktans er “egenskapen til en elektrisk leder som en endring i strøm gjennom den induserer en elektromotorisk kraft i selve lederen”. Når en kobbertråd vikles rundt en jernkjerne og de to kantene av spolen er plassert på batteripolene, blir spolenheten en magnet. Dette fenomenet oppstår på grunn av egenskapen til induktans.
Teorier om induktans
Det er flere teorier som beskriver oppførselen og egenskapene til induktansen til en strømførende leder. En teori oppfunnet av fysikeren, Hans Christian Ørsted, sier at et magnetfelt, B, genereres rundt lederen når en konstant strøm, I, går gjennom den. Når strømmen endres, gjør magnetfeltet det også. Ørsteds lov anses som den første oppdagelsen av forholdet mellom elektrisitet og magnetisme. Når strømmen flyter bort fra observatøren, er retningen til magnetfeltet med klokken.
Figur 01: Oersteds lov
I følge Faradays induksjonslov induserer et skiftende magnetfelt en elektromotorisk kraft (EMF) i nærliggende ledere. Denne endringen av magnetfeltet er i forhold til lederen, det vil si at enten feltet kan variere, eller at lederen kan bevege seg gjennom et jevnt felt. Dette er det mest grunnleggende grunnlaget for elektriske generatorer.
Den tredje teorien er Lenzs lov, som sier at den genererte EMF i lederen motarbeider endring av magnetfeltet. For eksempel, hvis en ledningstråd plasseres i et magnetfelt og hvis feltet reduseres, vil en EMF bli indusert i lederen i henhold til Faradays lov i en retning som den induserte strømmen vil rekonstruere det reduserte magnetfeltet. Hvis endringen av det eksterne magnetiske feltet d φ konstruerer, vil EMF (ε) indusere i motsatt retning. Disse teoriene har blitt malt til mange enheter. Denne EMF-induksjonen i selve lederen kalles selvinduktans av spolen, og variasjonen av strøm i en spole kan også indusere en strøm i en annen nærliggende leder. Dette kalles som gjensidig induktans.
ε = -dφ / dt
Her indikerer det negative tegnet EMGs motstand mot endringen av magnetfeltet.
Enheter av induktans og anvendelse
Induktans måles i Henry (H), SI-enheten oppkalt etter Joseph Henry som oppdaget induksjonen uavhengig. Induktans er notert som 'L' i elektriske kretser etter navnet Lenz.
Fra den klassiske elektriske klokken til moderne trådløse kraftoverføringsteknikker har induksjon vært det grunnleggende prinsippet i mange innovasjoner. Som nevnt i begynnelsen av denne artikkelen, brukes magnetisering av en kobberspiral til elektriske bjeller og reléer. Et relé brukes til å bytte store strømmer ved hjelp av en veldig liten strøm som magnetiserer en spole som tiltrekker seg en pol på en bryter med den store strømmen. Et annet eksempel er utløserbryter eller jordfeilbryter (RCCB). Der føres forsyningens strømførende og nøytrale ledninger gjennom separate spoler som har samme kjerne. I normal tilstand er systemet balansert siden strømmen i live og nøytral er den samme. Ved en strømlekkasje i hjemmekretsen vil strømmen i de to spolene være annerledes, og danne et ubalansert magnetfelt i den delte kjernen. Og dermed,en bryterstang tiltrekker seg til kjernen og plutselig kobler fra kretsen. Videre kan det gis en rekke andre eksempler som transformator, RF-ID-system, trådløs strømladningsmetode, induksjonskoker, etc.
Induktorer er også motvillige til plutselige strømendringer gjennom dem. Derfor vil ikke et høyfrekvent signal passere gjennom en induktor; bare sakte skiftende komponenter ville passere. Dette fenomenet brukes ved utforming av lavpass analoge filterkretser.
Hva er kapasitans?
Kapasitansen til en enhet måler evnen til å holde en elektrisk ladning i den. En grunnleggende kondensator består av to tynne filmer av metallisk materiale og et dielektrisk materiale inneklemt mellom dem. Når en konstant spenning påføres de to metallplatene, lagres motsatte ladninger på dem. Disse ladningene vil forbli selv om spenningen fjernes. Videre, når motstand R er plassert som forbinder de to platene til den ladede kondensatoren, tømmes kondensatoren ut. Apparatets kapasitans C er definert som forholdet mellom ladningen (Q) den holder og den påførte spenningen, v, for å lade den. Kapasitans måles av Farads (F).
C = Q / v
Tiden det tar å lade kondensatoren måles med tidskonstanten gitt i: R x C. Her er R motstanden langs ladebanen. Tidskonstant er tiden det tar av kondensatoren å lade 63% av sin maksimale kapasitet.
Egenskaper ved kapasitans og anvendelse
Kondensatorer reagerer ikke på konstante strømmer. Ved lading av kondensatoren varierer strømmen gjennom den til den er fulladet, men etter det passerer ikke strømmen langs kondensatoren. Dette er fordi det dielektriske laget mellom metallplatene gjør kondensatoren til en "avbryter". Kondensatoren svarer imidlertid på varierende strøm. I likhet med vekselstrøm kan endringen av vekselstrøm ytterligere lade eller lade ut en kondensator, noe som gjør den til en "på-bryter" for vekselspenning. Denne effekten brukes til å designe høypass analoge filtre.
Videre er det også negative effekter i kapasitans. Som nevnt tidligere gir ladningene som bærer strøm i ledere kapasitans mellom hverandre så vel som gjenstander i nærheten. Denne effekten kalles stray capacitance. I kraftoverføringslinjer kan den løse kapasitansen oppstå mellom hver linje så vel som mellom linjene og jorden, støttekonstruksjoner osv. På grunn av de store strømmer som bæres av dem, påvirker disse herreløse effekten betydelig tap av kraftoverføringslinjer.
Figur 02: Parallellplatekondensator
Hva er forskjellen mellom induktans og kapasitans?
Diff Article Middle before Table
Induktans vs kapasitans |
|
| Induktans er en egenskap for strømførende ledere som genererer et magnetfelt rundt lederen. | Kapasitans er evnen til en enhet til å lagre elektriske ladninger. |
| Mål | |
| Induktans måles av Henry (H) og symboliseres som L. | Kapasitans måles i Farads (F) og symboliseres som C. |
| Enheter | |
| Den elektriske komponenten assosiert med induktans er kjent som induktorer, som vanligvis kveiler med en kjerne eller uten kjerne. | Kapasitans er assosiert med kondensatorer. Det er flere typer kondensatorer som brukes i kretser. |
| Atferd ved endring av spenning | |
| Induktorer reagerer på sakte skiftende spenninger. Høyfrekvente vekselspenninger kan ikke passere gjennom induktorer. | Lavfrekvente vekselstrømspenninger kan ikke passere gjennom kondensatorer, da de fungerer som en barriere for lave frekvenser. |
| Bruk som filtre | |
| Induktans er den dominerende komponenten i lavpasfilter. | Kapasitans er den dominerende komponenten i høypassfiltre. |
Sammendrag - Induktans vs kapasitans
Induktans og kapasitans er uavhengige egenskaper til to forskjellige elektriske komponenter. Mens induktansen er en egenskap av en strømførende leder for å bygge et magnetfelt, er kapasitans et mål på en enhets evne til å holde elektriske ladninger. Begge disse egenskapene brukes i forskjellige applikasjoner som grunnlag. Likevel blir disse også en ulempe når det gjelder strømtap. Responsen av induktans og kapasitans til varierende strømmer indikerer motsatt oppførsel. I motsetning til induktorer som passerer vekselstrøm med langsomt skift, blokkerer kondensatorer spenninger som går langsomt gjennom dem. Dette er forskjellen mellom induktans og kapasitans.
