Різниця між індуктивністю та ємністю

Ключова різниця - індуктивність та ємність
 

Індуктивність і ємність - два основних властивості мікросхем RLC. Індуктори та конденсатори, пов'язані відповідно з індуктивністю та ємністю, зазвичай використовуються в генераторах сигналів та аналогових фільтрах. Ключова різниця між індуктивністю та ємністю полягає в тому індуктивність - властивість провідника струму, який створює магнітне поле навколо провідника тоді як ємність - це властивість пристрою утримувати та зберігати електричні заряди.

ЗМІСТ
1. Огляд та ключові відмінності
2. Що таке індуктивність
3. Що таке ємність
4. Побічне порівняння - індуктивність та ємність
5. Підсумок

Що таке індуктивність?

Індуктивність - це "властивість електричного провідника, завдяки якому зміна струму через нього індукує електрорушійну силу в самому провіднику". Коли навколо залізного сердечника обмотують мідний дріт і два краї котушки розміщують на клемах акумулятора, вузол котушки стає магнітом. Це явище виникає завдяки властивості індуктивності.

Теорії індуктивності

Існує кілька теорій, які описують поведінку та властивості індуктивності струмопровідного провідника. Одна теорія, винайдена фізиком Гансом Крістіаном Ерстедом, стверджує, що навколо провідника генерується магнітне поле B, коли по ньому проходить постійний струм, я. Із зміною струму змінюється і магнітне поле. Закон Ерстеда вважається першим відкриттям зв'язку між електрикою і магнетизмом. Коли струм відтікає від спостерігача, напрямок магнітного поля знаходиться за годинниковою стрілкою.

Малюнок 01: Закон Ерстеда

Згідно з Закон індукції Фарадея, мінливе магнітне поле індукує електрорушійну силу (ЕРС) в сусідніх провідниках. Ця зміна магнітного поля відносно провідника, тобто або поле може змінюватися, або провідник може переміщатися через стійке поле. Це найбільш фундаментальна основа електричних генераторів.

Третя теорія Закон Ленца, де говориться, що сформована ЕРС у провіднику протистоїть зміні магнітного поля. Наприклад, якщо провідний провід помістити в магнітне поле і якщо поле зменшити, то ЕРС буде індуковано в провіднику відповідно до закону Фарадея в напрямку, в якому індукований струм буде реконструювати зменшене магнітне поле. Якщо зміна зовнішнього магнітного поля гφ будує ЕМП (ε) буде спонукати у зворотному напрямку. Ці теорії ґрунтуються на багатьох пристроях. Ця індукція ЕРС в самому провіднику називається самоіндуктивністю котушки, і зміна струму в котушці може викликати струм і в іншому сусідньому провіднику. Це називається взаємною індуктивністю.

ε = -dφ / dt

Тут негативний знак вказує на протидію ЕМГ зміні магнітного поля.

Одиниці індуктивності та застосування

Індуктивність вимірюється в Генрі (Н), одиниці СІ імені Джозефа Генрі, який відкрив індукцію незалежно. Індуктивність відзначається як "L" в електричних ланцюгах після імені Ленца.

Від класичного електричного дзвоника до сучасних бездротових технологій передачі електроенергії, індукція стала основним принципом у багатьох інноваціях. Як було сказано на початку цієї статті, намагніченість мідної котушки використовується для електричних дзвонів та реле. Реле використовується для перемикання великих струмів, використовуючи дуже малий струм, який намагнічує котушку, яка притягує полюс вимикача великого струму. Інший приклад - вимикач відключення або вимикач залишкового струму (RCCB). Там живі та нейтральні дроти живлення проходять через окремі котушки, які мають одне серце. У нормальному стані система врівноважена, оскільки струм в режимі живої та нейтральної однаковий. При витоку струму в домашньому ланцюзі струм в двох котушках буде різним, що робить незбалансованим магнітне поле в спільному ядрі. Таким чином, полюс комутатора притягується до серцевини, раптово відключаючи ланцюг. Більше того, можна навести ряд інших прикладів, таких як трансформатор, система RF-ID, бездротовий спосіб зарядки живлення, індукційні плити тощо..

Індуктори також неохоче ставляться до різких змін струмів через них. Тому високочастотний сигнал не проходив би через індуктор; тільки повільно мінливі компоненти проходили б. Це явище застосовується при проектуванні аналогових фільтрів низьких частот.

Що таке ємність?

Ємність пристрою вимірює можливість утримувати в ньому електричний заряд. Основний конденсатор складається з двох тонких плівок металевого матеріалу і діелектричного матеріалу, просоченого між ними. Якщо на дві металеві пластини подається постійне напруга, на них зберігаються протилежні заряди. Ці заряди залишаться, навіть якщо напруга буде знята. Крім того, коли розміщений опір R, що з'єднує дві пластини зарядженого конденсатора, конденсатор розряджається. Ємність С пристрою визначається як відношення між зарядом (Q) утримує і прикладена напруга, v, щоб зарядити це. Ємність вимірюється Фарадом (F).

C = Q / v

Час, необхідний для зарядки конденсатора, вимірюється постійною часом, вказаною у: R x C. Тут R - опір вздовж шляху зарядки. Постійна часу - це час, витрачений конденсатором для зарядження 63% від його максимальної потужності.

Властивості ємності та застосування

Конденсатори не реагують на постійні струми. При зарядці конденсатора струм через нього змінюється до повного заряджання, але після цього струм не проходить уздовж конденсатора. Це відбувається тому, що діелектричний шар між металевими пластинами робить конденсатор «вимикачем». Однак реакції конденсатора на різні струми. Як і змінний струм, зміна напруги змінного струму може додатково заряджати або розряджати конденсатор, роблячи його «вмикачем» для змінного струму. Цей ефект використовується для проектування високочастотних аналогових фільтрів.

Крім того, є і негативні ефекти в ємності. Як згадувалося раніше, заряди, що несуть струм у провідниках, створюють ємність між собою, а також поблизу об'єктів. Цей ефект називається як збита ємність. У лініях електропередачі може бути збита ємність між кожною лінією, а також між лініями і землею, несучими конструкціями і т. Д. Завдяки великим струмам, що проводяться ними, цей розсіяний ефект значно впливає на втрати потужності в лініях електропередачі.

Малюнок 02: Паралельний пластинковий конденсатор

 Яка різниця між індуктивністю та ємністю?

Індуктивність проти ємності
Індуктивність - це властивість струмопровідних провідників, яка створює магнітне поле навколо провідника.	Ємність - це здатність пристрою зберігати електричні заряди.
Вимірювання
Індуктивність вимірюється Генрі (Н) і символізується як L.	Ємність вимірюється у Фараді (F) і символізується як C.
Прилади
Електричний компонент, пов'язаний з індуктивністю, відомий як індуктори, які зазвичай котуються із сердечником або без серцевини.	Ємність пов'язана з конденсаторами. Існує кілька типів конденсаторів, які використовуються в схемах.
Поведінка при зміні напруги
Відповідь індукторів на повільну зміну напруги. Високочастотні змінні напруги не можуть проходити через індуктори.	Низькочастотні змінні напруги не можуть проходити через конденсатори, оскільки вони виступають як бар'єр для низьких частот.
Використовувати як фільтри
Індуктивність є домінуючим компонентом у низькочастотних фільтрах.	Ємність є домінуючим компонентом у високопропускних фільтрах.

Підсумок - індуктивність проти ємності

Індуктивність і ємність - це незалежні властивості двох різних електричних компонентів. Хоча індуктивність є властивістю струмопровідного провідника будувати магнітне поле, ємність - це міра здатності пристрою утримувати електричні заряди. Обидві ці властивості використовуються в різних програмах як основа. Тим не менш, вони стають недоліком і в плані втрат електроенергії. Реакція індуктивності та ємності на різні струми вказує на протилежну поведінку. На відміну від індукторів, які передають змінні напруги змінного струму, конденсатори блокують повільні частоти напруги, що проходять через них. Це різниця між індуктивністю та ємністю.

Довідка:
1.Sears, F. W., & Zemansky, M. W. (1964). Університетська фізика.Чікаго
2.Вмісткість. (н.д.). Отримано 30 травня 2017 року з веб-сайту http://www.physbot.co.uk/capacitance.html
3.Електромагнітна індукція. (2017 р., 03 травня). Отримано 30 травня 2017 року з https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_induction#Faraday.27s_law_of_induction_and_Lenz.27s_law

Надано зображення:
1. "Електромагнетизм" Користувач: Stannered - Зображення: Electromagnetism.png (CC BY-SA 3.0) через Wikimedia Commons
2. "Паралельний пластинковий конденсатор" Індуктивним завантаженням - власний малюнок (Public Domain) через Wikimedia Commons