Keskeinen ero - induktanssi vs. kapasitanssi
Induktanssi ja kapasitanssi ovat kaksi RLC-piirien pääominaisuutta. Induktoreita ja kondensaattoreita, jotka liittyvät induktanssiin ja kapasitanssiin, käytetään yleisesti aaltomuodon generaattoreissa ja analogisissa suodattimissa. Keskeinen ero induktanssin ja kapasitanssin välillä on se, että induktanssi on virtaa kuljettavan johtimen ominaisuus, joka tuottaa magneettikentän johtimen ympärille, kun taas kapasitanssi on laitteen ominaisuus, jolla pidetään ja varastoidaan sähkövaroja.
SISÄLLYSLUETTELO
1. Yleiskatsaus ja tärkein ero
2. Mikä on induktanssi
3. Mikä on kapasitanssi
4. Vertailu vierekkäin - induktanssi vs. kapasitanssi
5. Yhteenveto
Mikä on induktanssi?
Induktanssi on "sähköjohtimen ominaisuus, jolla sen läpi kulkeva virran muutos saa aikaan sähkömoottorin voiman itse johtimessa". Kun kuparilanka kääritään rautasydämen ympärille ja kelan kaksi reunaa asetetaan akkuliittimille, kelakokoonpanosta tulee magneetti. Tämä ilmiö johtuu induktanssin ominaisuudesta.
Induktanssiteoriat
On olemassa useita teorioita, jotka kuvaavat virtaa kuljettavan johtimen käyttäytymistä ja induktanssin ominaisuuksia. Erään fyysikon keksimän teorian, Hans Christian Ørstedin mukaan magneettikenttä B syntyy johtimen ympärille, kun vakio virta I kulkee sen läpi. Virran muuttuessa muuttuu myös magneettikenttä. Ørstedin lakia pidetään ensimmäisenä löydöksenä sähkön ja magneettisuuden välisestä suhteesta. Kun virta virtaa pois tarkkailijasta, magneettikentän suunta on myötäpäivään.
Kuva 01: Oerstedin laki
Faradayn induktiolain mukaan muuttuva magneettikenttä indusoi sähkömoottorin voiman (EMF) läheisiin johtimiin. Tämä magneettikentän muutos on suhteessa johtimeen, toisin sanoen joko kenttä voi vaihdella tai johtaja voi liikkua vakaan kentän läpi. Tämä on sähkögeneraattoreiden perustavanlaatuisin perusta.
Kolmas teoria on Lenzin laki, jonka mukaan johtimessa syntyvä EMF vastustaa magneettikentän muutosta. Esimerkiksi jos johtava johdin sijoitetaan magneettikenttään ja jos kenttä pienenee, EMF indusoituu johtimessa Faradayn lain mukaan suuntaan, jolla indusoitu virta rekonstruoi alennetun magneettikentän. Jos ulkoisen magneettikentän d φ muutos on muodostumassa, EMF (e) indusoituu vastakkaiseen suuntaan. Nämä teoriat on perustettu monille laitteille. Tätä EMF-induktiota itse johtimessa kutsutaan kelan itsensä induktanssiksi, ja kelan virran vaihtelu voi indusoida virran myös toisessa läheisessä johtimessa. Tätä kutsutaan keskinäiseksi induktanssiksi.
ε = -dφ / dt
Tässä negatiivinen merkki osoittaa EMG: n vastustuksen magneettikentän muutokselle.
Induktanssin ja sovelluksen yksiköt
Induktanssi mitataan Henry (H): ssä, SI-yksikössä, joka on nimetty Joseph Henryn mukaan, joka löysi induktion itsenäisesti. Induktanssi on merkitty L-virtana sähköpiireissä Lenzin nimen jälkeen.
Induktio on ollut monien innovaatioiden perusperiaate klassisesta sähkökellosta moderneihin langattomiin virransiirtotekniikoihin. Kuten tämän artikkelin alussa mainittiin, kuparikäämin magnetointia käytetään sähkökelloihin ja releisiin. Releä käytetään suurten virtojen kytkemiseen käyttämällä hyvin pientä virtaa, joka magnetisoi kelan, joka houkuttelee suuren virran kytkimen napaa. Toinen esimerkki on laukaisukytkin tai vikavirtasuojakytkin (RCCB). Siellä syöttöjännitteen jännitteiset ja nollajohtimet johdetaan erillisten kelojen kautta, joilla on sama ydin. Normaalissa tilassa järjestelmä on tasapainossa, koska virta jännitteellä ja neutraalilla on sama. Kotivirtapiirin vuotovirralla kahden kelan virta on erilainen, mikä tekee epätasapainosta magneettikentän jaetussa ytimessä. Täten,kytkinnapa houkuttelee ytimeen katkaisemalla yhtäkkiä piirin. Lisäksi voitaisiin antaa useita muita esimerkkejä, kuten muuntaja, RF-ID-järjestelmä, langaton virtalatausmenetelmä, induktioliedet jne.
Induktorit ovat myös haluttomia äkillisiin muutoksiin niiden läpi. Siksi korkeataajuinen signaali ei kulkisi kelan läpi; vain hitaasti vaihtuvat komponentit kulkisivat. Tätä ilmiötä käytetään alipäästöanalogisuodatinpiirien suunnittelussa.
Mikä on kapasitanssi?
Laitteen kapasitanssi mittaa kykyä pitää sähkövaraus siinä. Peruskondensaattori koostuu kahdesta ohuesta metallimateriaalikalvosta ja niiden väliin sijoitetusta dielektrisestä materiaalista. Kun kahteen metallilevyyn kohdistetaan vakiojännite, niihin varastoituvat vastakkaiset varaukset. Nämä varaukset pysyvät, vaikka jännite poistettaisiin. Lisäksi kun vastus R asetetaan yhdistämällä varatun kondensaattorin kaksi levyä, kondensaattori purkautuu. Laitteen kapasitanssi C määritellään sen varaaman varauksen (Q) ja sen lataamiseen käytetyn jännitteen v välisenä suhteena. Kapasitanssi mitataan Faradsilla (F).
C = Q / v
Kondensaattorin lataamiseen tarvittava aika mitataan ajalla vakiona: R x C. Tässä R on vastus latausreittiä pitkin. Aikavakio on aika, jonka kondensaattori käyttää lataamaan 63% sen maksimikapasiteetista.
Kapasitanssin ja käytön ominaisuudet
Kondensaattorit eivät reagoi vakiovirtoihin. Kondensaattorin latauksen aikana sen läpi kulkeva virta vaihtelee, kunnes se on täysin latautunut, mutta sen jälkeen virta ei kulje kondensaattoria pitkin. Tämä johtuu siitä, että metallilevyjen välinen dielektrinen kerros tekee kondensaattorista 'off-switch'. Kondensaattori reagoi kuitenkin vaihteleviin virtoihin. Kuten vaihtovirta, vaihtojännitteen muutos voisi edelleen ladata tai purkaa kondensaattoria, mikä tekee siitä '' kytkimen '' vaihtojännitteille. Tätä vaikutusta käytetään suunnittelemaan analogisia ylipäästösuodattimia.
Lisäksi kapasitanssissa on negatiivisia vaikutuksia. Kuten aiemmin mainittiin, johtimissa virtaa kuljettavat varaukset tekevät kapasitanssin sekä toistensa lähellä olevien esineiden välillä. Tätä vaikutusta kutsutaan hajakapasitanssiksi. Voimansiirtolinjoissa hajakapasitanssia voi esiintyä sekä linjojen että johtojen ja maan, tukirakenteiden jne. Välillä. Niiden kuljettamien suurten virtojen vuoksi nämä hajavaikutukset vaikuttavat merkittävästi voimansiirtojohtojen tehohäviöihin.
Kuva 02: Rinnakkaislevykondensaattori
Mikä on ero induktanssin ja kapasitanssin välillä?
Erilainen artikkeli keskellä taulukkoa
Induktanssi vs. kapasitanssi |
|
| Induktanssi on virtaa johtavien johtimien ominaisuus, joka tuottaa magneettikentän johtimen ympärille. | Kapasitanssi on laitteen kyky tallentaa sähkövarauksia. |
| Mittaus | |
| Induktanssi mitataan Henryllä (H) ja sitä symboloi L. | Kapasitanssi mitataan Faradissa (F) ja sitä symboloi C. |
| Laitteet | |
| Induktanssiin liittyvä sähkökomponentti tunnetaan induktoreina, jotka yleensä kelaavat ytimen kanssa tai ilman ydintä. | Kapasitanssi liittyy kondensaattoreihin. Piireissä käytetään useita kondensaattoreita. |
| Käyttäytyminen jännitteen muutoksessa | |
| Induktorit reagoivat hitaasti muuttuviin jännitteisiin. Suurtaajuiset vaihtojännitteet eivät voi kulkea induktoreiden läpi. | Pienitaajuiset vaihtojännitteet eivät voi kulkea kondensaattoreiden läpi, koska ne toimivat esteenä matalille taajuuksille. |
| Käytä suodattimina | |
| Induktanssi on alipäästösuodattimien hallitseva komponentti. | Kapasitanssi on hallitseva komponentti ylipäästösuodattimissa. |
Yhteenveto - induktanssi vs. kapasitanssi
Induktanssi ja kapasitanssi ovat kahden eri sähkökomponentin riippumattomia ominaisuuksia. Vaikka induktanssi on virtaa kuljettavan johtimen ominaisuus rakentaa magneettikenttä, kapasitanssi on mittari laitteen kyvystä pitää sähkövaroja. Molempia näitä ominaisuuksia käytetään erilaisissa sovelluksissa perustana. Näistä tulee kuitenkin haittaa myös tehohäviöiden suhteen. Induktanssin ja kapasitanssin vaste vaihteleviin virtoihin osoittaa vastakkaista käyttäytymistä. Toisin kuin induktorit, jotka kulkevat hitaasti muuttuvien vaihtojännitteiden läpi, kondensaattorit estävät niiden läpi kulkevat hitaat taajuusjännitteet. Tämä on ero induktanssin ja kapasitanssin välillä.
