Разница между индуктивностью и емкостью

2024 Автор: Mildred Bawerman | [email protected]. Последнее изменение: 2023-12-16 08:42

Ключевое различие - индуктивность и емкость

Индуктивность и емкость - два основных свойства цепей RLC. Катушки индуктивности и конденсаторы, которые связаны с индуктивностью и емкостью соответственно, обычно используются в генераторах сигналов и аналоговых фильтрах. Ключевое различие между индуктивностью и емкостью заключается в том, что индуктивность - это свойство проводника с током, которое создает магнитное поле вокруг проводника, тогда как емкость - это свойство устройства удерживать и накапливать электрические заряды.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и основные отличия

2. Что такое индуктивность

3. Что такое емкость

4. Сопоставление параллельно - индуктивность и емкость

5. Резюме

Что такое индуктивность?

Индуктивность - это «свойство электрического проводника, благодаря которому изменение тока через него индуцирует электродвижущую силу в самом проводнике». Когда медный провод наматывается на железный сердечник и два края катушки помещаются на клеммы батареи, узел катушки становится магнитом. Это явление происходит из-за свойства индуктивности.

Теории индуктивности

Существует несколько теорий, которые описывают поведение и свойства индуктивности проводника с током. Одна теория, изобретенная физиком Гансом Кристианом Эрстедом, гласит, что магнитное поле B создается вокруг проводника, когда через него проходит постоянный ток I. По мере изменения тока меняется и магнитное поле. Закон Эрстеда считается первым открытием связи между электричеством и магнетизмом. Когда ток течет от наблюдателя, направление магнитного поля - по часовой стрелке.

Рисунок 01: Закон Эрстеда

Согласно закону индукции Фарадея, изменяющееся магнитное поле индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) в соседних проводниках. Это изменение магнитного поля происходит относительно проводника, то есть либо поле может изменяться, либо проводник может перемещаться через постоянное поле. Это самая фундаментальная основа электрогенераторов.

Третья теория - это закон Ленца, который гласит, что генерируемая ЭДС в проводнике противодействует изменению магнитного поля. Например, если проводящий провод помещен в магнитное поле и если поле уменьшено, ЭДС будет индуцирована в проводнике в соответствии с законом Фарадея в направлении, по которому индуцированный ток будет восстанавливать уменьшенное магнитное поле. Если изменение внешнего магнитного поля d φ является конструктивным, ЭДС (ε) будет наводить в противоположном направлении. Эти теории были подтверждены множеством устройств. Эта индукция ЭДС в самом проводнике называется самоиндукцией катушки, и изменение тока в катушке может вызвать ток и в другом соседнем проводнике. Это называется взаимной индуктивностью.

ε = -dφ / dt

Здесь отрицательный знак указывает на противодействие ЭМГ изменению магнитного поля.

Единицы индуктивности и применение

Индуктивность измеряется в Генри (H), единицах СИ, названных в честь Джозефа Генри, который независимо открыл индукцию. Индуктивность в электрических цепях обозначается буквой L после имени Ленца.

От классического электрического звонка до современных технологий беспроводной передачи энергии, индукция была основным принципом во многих инновациях. Как упоминалось в начале этой статьи, намагничивание медной катушки используется для электрических звонков и реле. Реле используется для переключения больших токов с использованием очень малого тока, который намагничивает катушку, притягивающую полюс переключателя большого тока. Другим примером является аварийный выключатель или выключатель дифференциального тока (RCCB). Здесь ток и нейтраль источника питания пропускаются через отдельные катушки с одним и тем же сердечником. В нормальном состоянии система сбалансирована, так как ток в фазе и нейтрали одинаков. При утечке тока в домашней цепи ток в двух катушках будет разным, создавая несбалансированное магнитное поле в общем сердечнике. Таким образом,полюс переключателя притягивается к сердечнику, внезапно отключая цепь. Кроме того, можно привести ряд других примеров, таких как трансформатор, система RF-ID, метод беспроводной зарядки, индукционные плиты и т. Д.

Индукторы также не склонны к резким изменениям протекающих через них токов. Следовательно, высокочастотный сигнал не пройдет через катушку индуктивности; пройдут только медленно меняющиеся компоненты. Это явление используется при разработке схем аналоговых фильтров нижних частот.

Что такое емкость?

Емкость устройства измеряет способность удерживать в нем электрический заряд. Основной конденсатор состоит из двух тонких пленок металлического материала и диэлектрического материала, зажатого между ними. Когда на две металлические пластины подается постоянное напряжение, на них накапливаются противоположные заряды. Эти заряды останутся, даже если напряжение будет снято. Кроме того, когда сопротивление R соединяет две пластины заряженного конденсатора, конденсатор разряжается. Емкость C устройства определяется как отношение между удерживаемым им зарядом (Q) и приложенным напряжением v для его зарядки. Емкость измеряется в фарадах (F).

С = Q / v

Время, необходимое для зарядки конденсатора, измеряется постоянной времени, выраженной в: R x C. Здесь R - сопротивление вдоль пути зарядки. Постоянная времени - это время, необходимое конденсатору для зарядки 63% от его максимальной емкости.

Свойства емкости и применение

Конденсаторы не реагируют на постоянные токи. При зарядке конденсатора ток через него меняется до полного заряда, но после этого ток по конденсатору не проходит. Это связано с тем, что диэлектрический слой между металлическими пластинами делает конденсатор «выключателем». Однако конденсатор реагирует на разные токи. Как и переменный ток, изменение напряжения переменного тока может дополнительно заряжать или разряжать конденсатор, что делает его «переключателем» для переменного напряжения. Этот эффект используется для создания аналоговых фильтров высоких частот.

Кроме того, есть и отрицательные эффекты в емкости. Как упоминалось ранее, заряды, несущие ток в проводниках, создают емкость между собой, а также между соседними объектами. Этот эффект называется паразитной емкостью. В линиях электропередачи паразитная емкость может возникать между каждой линией, а также между линиями и землей, опорными конструкциями и т. Д. Из-за больших токов, переносимых ими, этот паразитный эффект значительно влияет на потери мощности в линиях электропередачи.

Рисунок 02: Конденсатор с параллельными пластинами

В чем разница между индуктивностью и емкостью?

Различать статью в середине перед таблицей

Индуктивность против емкости
Индуктивность - это свойство проводников с током, которое создает магнитное поле вокруг проводника.	Емкость - это способность устройства накапливать электрические заряды.
Измерение
Индуктивность измеряется Генри (H) и обозначается как L.	Емкость измеряется в фарадах (F) и обозначается буквой C.
Устройства
Электрический компонент, связанный с индуктивностью, известен как индукторы, которые обычно скручиваются с сердечником или без сердечника.	Емкость связана с конденсаторами. В схемах используются конденсаторы нескольких типов.
Поведение при изменении напряжения
Реакция индукторов на медленно меняющиеся напряжения. Высокочастотные переменные напряжения не могут проходить через индукторы.	Низкочастотные переменные напряжения не могут проходить через конденсаторы, поскольку они действуют как барьер для низких частот.
Использовать как фильтры
Индуктивность - преобладающий компонент в фильтрах нижних частот.	Емкость - преобладающий компонент в фильтрах высоких частот.

Резюме - Индуктивность против емкости

Индуктивность и емкость - независимые свойства двух разных электрических компонентов. В то время как индуктивность - это свойство проводника с током создавать магнитное поле, емкость - это мера способности устройства удерживать электрические заряды. Оба эти свойства используются в различных приложениях в качестве основы. Тем не менее, это также становится недостатком с точки зрения потерь мощности. Реакция индуктивности и емкости на переменные токи указывает на противоположное поведение. В отличие от катушек индуктивности, которые пропускают медленно меняющиеся переменные напряжения, конденсаторы блокируют проходящие через них напряжения низкой частоты. В этом разница между индуктивностью и емкостью.