Nyckelskillnad - Induktans vs kapacitans
Induktans och kapacitans är två av de primära egenskaperna hos RLC-kretsar. Induktorer och kondensatorer, som är associerade med induktans respektive kapacitans, används ofta i vågformsgeneratorer och analoga filter. Huvudskillnaden mellan induktans och kapacitans är att induktans är en egenskap hos en strömbärande ledare som genererar ett magnetfält runt ledaren medan kapacitans är en egenskap hos en anordning för att hålla och lagra elektriska laddningar.
INNEHÅLL
1. Översikt och nyckeldifferens
2. Vad är induktans
3. Vad är kapacitans
4. Jämförelse sida vid sida - Induktans vs kapacitans
5. Sammanfattning
Vad är induktans?
Induktans är "egenskapen hos en elektrisk ledare genom vilken en förändring av ström genom den inducerar en elektromotorisk kraft i själva ledaren". När en koppartråd lindas runt en järnkärna och de två kanterna på spolen placeras på batteripolerna blir spolenheten en magnet. Detta fenomen uppstår på grund av induktansegenskapen.
Teorier om induktans
Det finns flera teorier som beskriver beteendet och egenskaperna hos en strömförande ledares induktans. En teori som uppfanns av fysikern Hans Christian Ørsted säger att ett magnetfält, B, genereras runt ledaren när en konstant ström, I, går igenom den. När strömmen förändras, så gör magnetfältet det också. Ørsteds lag anses vara den första upptäckten av förhållandet mellan elektricitet och magnetism. När strömmen flyter bort från observatören är magnetfältets riktning medurs.
Figur 01: Oersteds lag
Enligt Faradays induktionslag inducerar ett förändrat magnetfält en elektromotorisk kraft (EMF) i närliggande ledare. Denna förändring av magnetfältet är relativt ledaren, det vill säga antingen kan fältet variera eller så kan ledaren röra sig genom ett stadigt fält. Detta är den mest grundläggande grunden för elgeneratorer.
Den tredje teorin är Lenzs lag, som säger att den genererade EMF i ledaren motsätter sig förändringen av magnetfältet. Till exempel, om en ledningstråd placeras i ett magnetfält och om fältet reduceras, kommer en EMF att induceras i ledaren enligt Faradays lag i en riktning genom vilken den inducerade strömmen kommer att rekonstruera det reducerade magnetfältet. Om förändringen av det yttre magnetfältet d φ konstrueras kommer EMF (ε) att inducera i motsatt riktning. Dessa teorier har malts till många enheter. Denna EMF-induktion i själva ledaren kallas självinduktans för spolen, och variationen i ström i en spole kan också inducera en ström i en annan närliggande ledare. Detta kallas ömsesidig induktans.
e = -d2 / dt
Här indikerar det negativa tecknet EMG: s motstånd mot förändringen av magnetfältet.
Enheter av induktans och tillämpning
Induktans mäts i Henry (H), SI-enheten uppkallad efter Joseph Henry som upptäckte induktionen självständigt. Induktans noteras som 'L' i elektriska kretsar efter namnet Lenz.
Från den klassiska elektriska klockan till den moderna trådlösa kraftöverföringstekniken har induktion varit grundprincipen i många innovationer. Som nämnts i början av den här artikeln används magnetiseringen av en kopparspole för elektriska klockor och reläer. Ett relä används för att växla stora strömmar med en mycket liten ström som magnetiserar en spole som drar till sig en pol av en strömbrytare för den stora strömmen. Ett annat exempel är utlösaren eller jordfelsbrytaren (RCCB). Där passerar de levande och neutrala ledningarna i försörjningen genom separata spolar som delar samma kärna. I ett normalt tillstånd är systemet balanserat eftersom strömmen i live och neutral är densamma. Vid ett strömläckage i hemkretsen kommer strömmen i de två spolarna att vara olika, vilket gör ett obalanserat magnetfält i den delade kärnan. Således,en omkopplingsstolpe drar sig till kärnan och kopplar plötsligt bort kretsen. Dessutom kan ett antal andra exempel, såsom transformator, RF-ID-system, trådlös strömladdningsmetod, induktionskokare, etc. ges.
Induktorer är också ovilliga till plötsliga förändringar av strömmar genom dem. Därför skulle en högfrekvent signal inte passera genom en induktor; endast långsamt bytande komponenter skulle passera. Detta fenomen används vid utformning av lågpass analoga filterkretsar.
Vad är kapacitans?
Kapaciteten hos en enhet mäter förmågan att hålla en elektrisk laddning i den. En baskondensator består av två tunna filmer av metalliskt material och ett dielektriskt material inklämt mellan dem. När en konstant spänning appliceras på de två metallplattorna lagras motsatta laddningar på dem. Dessa laddningar kvarstår även om spänningen tas bort. Vidare, när motstånd R placeras som förbinder de två plattorna på den laddade kondensatorn, urladdas kondensatorn. Apparatens kapacitans C definieras som förhållandet mellan laddningen (Q) som den håller och den applicerade spänningen, v, för att ladda den. Kapacitans mäts av Farads (F).
C = Q / v
Tiden det tar att ladda kondensatorn mäts av tidskonstanten som anges i: R x C. Här är R motståndet längs laddningsvägen. Tidskonstant är den tid det tar av kondensatorn att ladda 63% av dess maximala kapacitet.
Egenskaper för kapacitans och tillämpning
Kondensatorer svarar inte på konstanta strömmar. Vid laddning av kondensatorn varierar strömmen genom den tills den är fulladdad, men efter det passerar inte strömmen längs kondensatorn. Detta beror på att det dielektriska lagret mellan metallplattorna gör kondensatorn till en "avstängning". Kondensatorn svarar dock på olika strömmar. Liksom växelström kan ändringen av växelspänningen ytterligare ladda eller urladda en kondensator vilket gör den till en '' växel '' för växelspänningar. Denna effekt används för att designa högpass analoga filter.
Dessutom finns det också negativa effekter i kapacitans. Som tidigare nämnts gör laddningarna som bär ström i ledarna kapacitans mellan varandra såväl som närliggande föremål. Denna effekt kallas stray capacitance. I kraftöverföringsledningar kan den lösa kapacitansen uppträda mellan varje linje såväl som mellan linjerna och jorden, stödkonstruktioner etc. På grund av de stora strömmar som bärs av dem påverkar dessa avvikande effekt kraftigt förluster i kraftöverföringsledningar.
Figur 02: Parallell plattkondensator
Vad är skillnaden mellan induktans och kapacitans?
Skilja artikeln mitt före bordet
Induktans vs kapacitans |
|
| Induktans är en egenskap hos strömförande ledare som genererar ett magnetfält runt ledaren. | Kapacitans är en enhets förmåga att lagra elektriska laddningar. |
| Mått | |
| Induktans mäts av Henry (H) och symboliseras som L. | Kapacitans mäts i Farads (F) och symboliseras som C. |
| Enheter | |
| Den elektriska komponenten associerad med induktans är känd som induktorer, som vanligtvis rullar med en kärna eller utan en kärna. | Kapacitans är förknippad med kondensatorer. Det finns flera typer av kondensatorer som används i kretsar. |
| Beteende vid en förändring av spänningen | |
| Induktorer svar på långsamt växlande spänningar. Högfrekventa växelspänningar kan inte passera genom induktorer. | Lågfrekventa växelspänningar kan inte passera genom kondensatorer, eftersom de fungerar som en barriär för låga frekvenser. |
| Använd som filter | |
| Induktans är den dominerande komponenten i lågpassfilter. | Kapacitans är den dominerande komponenten i högpassfilter. |
Sammanfattning - Induktans vs kapacitans
Induktans och kapacitans är oberoende egenskaper hos två olika elektriska komponenter. Medan induktansen är en egenskap hos en strömbärande ledare för att bygga ett magnetfält, är kapacitans ett mått på en enhets förmåga att hålla elektriska laddningar. Båda dessa egenskaper används i olika applikationer som grund. Ändå blir dessa också en nackdel när det gäller strömförluster. Svaret på induktans och kapacitans på olika strömmar indikerar motsatt beteende. Till skillnad från induktorer som passerar långsamt växlande växelspänningar, blockerar kondensatorer långsamma frekvenser som passerar genom dem. Detta är skillnaden mellan induktans och kapacitans.
