Разлика между индуктивност и капацитет

Ключова разлика - индуктивност спрямо капацитет
 

Индуктивността и капацитетът са две от основните свойства на RLC веригите. Индукторите и кондензаторите, които са свързани съответно с индуктивност и капацитет, обикновено се използват в генератори на вълнови форми и аналогови филтри. Ключовата разлика между индуктивност и капацитет е тази индуктивността е свойство на токов носещ проводник, който генерира магнитно поле около проводника докато капацитетът е свойство на устройство да държи и съхранява електрически заряди.

СЪДЪРЖАНИЕ
1. Преглед и ключова разлика
2. Какво е индуктивност
3. Какво е капацитет
4. Паралелно сравнение - индуктивност спрямо капацитет
5. Резюме

Какво е индуктивност?

Индуктивността е „свойството на електрически проводник, чрез което промяна на тока през него индуцира електромоторна сила в самия проводник“. Когато медна жица се увие около желязна сърцевина и двата ръба на бобината се поставят върху клемите на батерията, комплектът на бобината се превръща в магнит. Това явление възниква поради свойството на индуктивност.

Теории на индуктивността

Има няколко теории, които описват поведението и свойствата на индуктивността на токоносим проводник. Една теория, измислена от физика Ханс Кристиан Ерстед, заявява, че около проводника се генерира магнитно поле, В, когато постоянен ток, I, преминава през него. С течение на времето се променя и магнитното поле. Законът на Ерстед се счита за първото откритие на връзката между електричеството и магнетизма. Когато токът оттича от наблюдателя, посоката на магнитното поле е в посока на часовниковата стрелка.

Фигура 01: Законът на Ерстед

Според Законът на индукцията на Фарадей, променящото се магнитно поле индуцира електромоторна сила (EMF) в близките проводници. Тази промяна на магнитното поле е относително спрямо проводника, тоест или полето може да варира, или проводникът може да се движи през устойчиво поле. Това е най-фундаменталната основа на електрическите генератори.

Третата теория е Законът на Ленц, което гласи, че генерираният ЕРС в проводника се противопоставя на промяната на магнитното поле. Например, ако проводящ проводник се постави в магнитно поле и ако полето се намали, в проводника съгласно закона на Фарадей ще се индуцира ЕМП в посока, чрез която индуцираният ток ще реконструира намаленото магнитно поле. Ако промяната на външното магнитно поле дφ изгражда, ЕМП (ε) ще предизвика в обратна посока. Тези теории са основани на много устройства. Тази индукция на ЕМП в самия проводник се нарича самоиндуктивност на намотката и изменението на тока в намотка може да предизвика ток и в друг близък проводник. Това се нарича взаимна индуктивност.

ε = -dφ / dt

Тук отрицателният знак показва противопоставянето на ЕМГ на промяната на магнитното поле.

Единици на индуктивност и приложение

Индуктивността се измерва в Henry (H), единицата SI, наречена на Джоузеф Хенри, който открива индукцията независимо. Индуктивността се отбелязва като "L" в електрическите вериги след името на Ленц.

От класическия електрически звънец до съвременните техники за безжичен пренос на енергия индукцията е основен принцип в много нововъведения. Както бе споменато в началото на тази статия, намагнитването на медна намотка се използва за електрически звънци и релета. Релето се използва за превключване на големи токове, като се използва много малък ток, който намагнетизира намотка, която привлича полюс на превключвател на големия ток. Друг пример е превключвателят за изключване или прекъсвач на остатъчния ток (RCCB). Там живите и неутрални проводници на захранването се преминават през отделни намотки, които споделят едно и също ядро. В нормално състояние системата е балансирана, тъй като токът на живо и неутрално е един и същ. При изтичане на ток в домашната верига, токът в двете намотки ще бъде различен, което прави небалансирано магнитно поле в споделеното ядро. По този начин полюс на превключвател се привлича към ядрото, внезапно изключвайки веригата. Освен това могат да бъдат дадени редица други примери като трансформатор, RF-ID система, метод за безжично зареждане на захранването, индукционни печки и др..

Индукторите също не са склонни към резки промени на токовете през тях. Следователно високочестотен сигнал няма да премине през индуктор; само бавно променящите се компоненти биха преминали. Това явление се използва при проектирането на нискочестотни аналогови филтърни вериги.

Какво е капацитет?

Капацитетът на устройството измерва способността да се държи електрически заряд в него. Основният кондензатор е съставен от два тънки филма от метален материал и диелектричен материал, притиснат между тях. Когато към двете метални пластини се прилага постоянно напрежение, върху тях се съхраняват противоположни заряди. Тези заряди ще останат, дори ако напрежението е свалено. Освен това, когато се постави съпротивление R, свързващо двете плочи на заредения кондензатор, кондензаторът се освобождава. Капацитетът ° С на устройството се определя като съотношението между заряда (Q) държи и приложеното напрежение, V, за да го заредим. 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 зареждане. Константата на времето е времето, необходимо на кондензатора за зареждане на 63% от максималния му капацитет.

Свойства на капацитета и приложението

Кондензаторите не реагират на постоянни токове. При зареждането на кондензатора токът през него варира до пълното му зареждане, но след това токът не преминава по протежение на кондензатора. Това е така, защото диелектричният слой между металните пластини прави кондензатора „изключен“. Реакциите на кондензатора обаче на различни токове. Подобно на променлив ток, промяната на променливотоковото напрежение може допълнително да зарежда или освобождава кондензатор, което го прави "включен" за променливотокови напрежения. Този ефект се използва за проектиране на високочестотни аналогови филтри.

Освен това има и отрицателни ефекти в капацитета. Както бе споменато по-рано, зарядите, носещи ток в проводниците, правят капацитет помежду си, както и близките обекти. Този ефект се нарича като бездомна капацитет. В електропроводи прекъснатият капацитет може да възникне между всяка линия, както и между линиите и земята, носещи конструкции и др. Поради големите токове, пренасяни от тях, тези бездомни ефекти влияят значително на загубите на мощност в електропроводи.

Фигура 02: Кондензатор на паралелна плоча

 Каква е разликата между индуктивност и капацитет?

Индуктивност срещу капацитет
Индуктивността е свойство на токопроводимите проводници, което генерира магнитно поле около проводника.	Капацитетът е способността на устройството да съхранява електрически заряди.
измерване
Индуктивността се измерва с Хенри (Н) и се символизира като L.	Капацитетът се измерва във Farads (F) и се символизира като C.
устройства
Електрическият компонент, свързан с индуктивността, е известен като индуктори, който обикновено се навива с сърцевина или без сърцевина.	Капацитетът е свързан с кондензатори. Има няколко вида кондензатори, използвани в схеми.
Поведение при промяна на напрежението
Реакцията на индукторите на бавно променящите се напрежения. Високочестотните променливи напрежения не могат да преминат през индуктори.	Нискочестотните променливи напрежения не могат да преминат през кондензатори, тъй като те действат като бариера пред ниските честоти.
Използвайте като филтри
Индуктивността е доминиращият компонент в нискочестотните филтри.	Капацитетът е доминиращият компонент при високочестотните филтри.

Обобщение - Индуктивност спрямо капацитет

Индуктивността и капацитетът са независими свойства на два различни електрически компонента. Докато индуктивността е свойство на токозахранващия 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 електроенергия. Реакцията на индуктивността и капацитета на различни токове показва противоположно поведение. За разлика от индукторите, които преминават бавно променящи се променливи напрежения, кондензаторите блокират бавни честотни напрежения, преминаващи през тях. Това е разликата между индуктивност и капацитет.

справка:
1.Sears, F. W., & Zemansky, M. W. (1964). Университетска физика.Чикаго
2.Capacitance. (N.d.). Произведено на 30 май 2017 г. от http://www.physbot.co.uk/capacitance.html
3.Електромагнитна индукция. (2017 г., 03 май). Произведено на 30 май 2017 г. от https://bg.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_induction#Faraday.27s_law_of_induction_and_Lenz.27s_law

С любезност на изображенията:
1. "Електромагнетизъм" от потребител: Stannered - Изображение: Electromagnetism.png (CC BY-SA 3.0) през Commons Wikimedia
2. „Кондензатор на паралелна плоча“ Чрез индуктивно зареждане - собствен чертеж (Public Domain) през Wikimedia на Commons