Rozdíl mezi indukčností a kapacitou

Klíčový rozdíl - indukčnost vs. kapacita
 

Indukčnost a kapacita jsou dvě primární vlastnosti obvodů RLC. Induktory a kondenzátory, které jsou spojeny s indukčností a kapacitancí, se běžně používají v generátorech křivek a analogových filtrech. Klíčovým rozdílem mezi indukčností a kapacitancí je to indukčnost je vlastnost vodiče přenášejícího proud, který vytváří magnetické pole kolem vodiče zatímco kapacita je vlastnost zařízení pro ukládání a ukládání elektrických nábojů.

OBSAH
1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je indukčnost
3. Co je kapacita?
4. Srovnání bok po boku - indukčnost vs. kapacita
5. Shrnutí

Co je indukčnost?

Indukčnost je „vlastnost elektrického vodiče, díky níž změna proudu jím indukuje elektromotorickou sílu v samotném vodiči“. Když je měděný drát ovinutý kolem železného jádra a oba okraje cívky jsou umístěny na bateriových terminálech, sestava cívky se stává magnetem. K tomuto jevu dochází díky vlastnosti indukčnosti.

Teorie indukčnosti

Existuje několik teorií, které popisují chování a vlastnosti indukčnosti proud nesoucího vodiče. Jedna teorie vynalezená fyzikem Hansem Christianem Ørstedem uvádí, že magnetické pole, B, je generováno kolem vodiče, když jím prochází konstantní proud I. Jak se mění proud, mění se také magnetické pole. Ørstedův zákon je považován za první objev vztahu mezi elektřinou a magnetismem. Když proud teče pryč od pozorovatele, směr magnetického pole je ve směru hodinových ručiček.

Obrázek 01: Oerstedův zákon

Podle Faradayův zákon indukce, měnící se magnetické pole indukuje elektromotorickou sílu (EMF) v blízkých vodičích. Tato změna magnetického pole je relativní k vodiči, to znamená, že se pole může měnit, nebo se vodič může pohybovat přes stabilní pole. Toto je nejzákladnější základ elektrických generátorů.

Třetí teorie je Lenzův zákon, který uvádí, že generovaný EMF ve vodiči je proti změně magnetického pole. Například, pokud je vodivý drát umístěn v magnetickém poli a pokud je pole redukováno, bude indukován EMF ve vodiči podle Faradayova zákona ve směru, kterým indukovaný proud rekonstruuje redukované magnetické pole. Pokud dojde ke změně vnějšího magnetického pole dφ se buduje, EMF (ε) vyvolá v opačném směru. Tyto teorie byly zakotveny v mnoha zařízeních. Tato indukce EMF v samotném vodiči se nazývá samoindukčnost cívky a kolísání proudu v cívce by mohlo indukovat proud v jiném blízkém vodiči. Tomu se říká vzájemná indukčnost.

ε = -dφ / dt

Zde záporné znaménko označuje opozici EMG ke změně magnetického pole.

Jednotky indukčnosti a aplikace

Indukčnost se měří v Henrym (H), jednotce SI pojmenované po Josephovi Henrym, který indukci objevil nezávisle. Indukčnost se v elektrických obvodech za názvem Lenz označuje jako „L“.

Od klasického elektrického zvonku po moderní bezdrátové techniky přenosu energie je indukce základním principem mnoha inovací. Jak je uvedeno na začátku tohoto článku, magnetizace měděné cívky se používá pro elektrické zvonky a relé. Relé se používá pro přepínání velkých proudů pomocí velmi malého proudu, který magnetizuje cívku, která přitahuje pól spínače velkého proudu. Dalším příkladem je vypínač nebo proudový chránič (RCCB). Tam jsou živé a neutrální dráty napájení vedeny přes samostatné cívky, které sdílejí stejné jádro. V normálním stavu je systém vyrovnaný, protože proud v živém i neutrálním stavu je stejný. Při úniku proudu v domácím obvodu bude proud ve dvou cívkách odlišný, čímž se ve sdíleném jádru vytvoří nevyvážené magnetické pole. Přepínací pól tak přitahuje jádro a náhle odpojuje obvod. Kromě toho lze uvést řadu dalších příkladů, jako je transformátor, systém RF-ID, metoda bezdrátového nabíjení energie, indukční vařiče atd..

Induktory se také zdráhají náhlé změny proudů skrz ně. Proto by vysokofrekvenční signál neprošel induktorem; projdou jen pomalu se měnící komponenty. Tento jev se používá při navrhování nízkopásmových analogových filtračních obvodů.

Co je kapacita??

Kapacitní odpor zařízení měří schopnost držet elektrický náboj v něm. Základní kondenzátor se skládá ze dvou tenkých vrstev kovového materiálu a dielektrického materiálu vloženého mezi ně. Když je na dvě kovové desky aplikováno konstantní napětí, ukládají se na ně opačné poplatky. Tyto náboje zůstanou i po odpojení napětí. Dále, když je umístěn odpor R spojující dvě desky nabitého kondenzátoru, kondenzátor se vybije. Kapacitní odpor C zařízení je definováno jako poměr mezi nábojem (Q) drží a připojené napětí, proti, účtovat to. Kapacitní odpor je měřen Faradsem (F).

C = Q / v

Čas potřebný k nabití kondenzátoru se měří pomocí časové konstanty uvedené v: R x C. Zde je R odpor podél nabíjecí cesty. Časová konstanta je doba, kterou kondenzátor nabije na 63% své maximální kapacity.

Vlastnosti kapacit a aplikace

Kondenzátory nereagují na konstantní proudy. Při nabíjení kondenzátoru se proud skrz něj mění, dokud není plně nabitý, ale poté proud nepřechází podél kondenzátoru. Je to proto, že dielektrická vrstva mezi kovovými deskami činí kondenzátor „vypínačem“. Kondenzátor však reaguje na různé proudy. Stejně jako střídavý proud, změna střídavého napětí by mohla dále nabíjet nebo vybíjet kondenzátor, což z něj činí „přepínač“ pro střídavé napětí. Tento efekt se používá k návrhu analogových filtrů s vysokou propustností.

Kromě toho existují i ​​negativní účinky na kapacitu. Jak již bylo zmíněno dříve, náboje přenášející proud ve vodičích vytvářejí kapacitní kapacitu mezi sebou i blízkými předměty. Tento efekt se nazývá zbloudilá kapacita. V přenosových vedeních může dojít k rozptýlené kapacitě mezi jednotlivými vedeními i mezi vedeními a zemí, podpůrnými strukturami atd. Vzhledem k velkým proudům, které přenášejí, tyto rozptýlené efekty výrazně ovlivňují energetické ztráty v přenosových vedeních.

Obrázek 02: Paralelní deskový kondenzátor

 Jaký je rozdíl mezi indukčností a kapacitou?

Indukčnost versus kapacita
Indukčnost je vlastnost vodičů přenášejících proud, která kolem magnetu vytváří magnetické pole.	Kapacitní kapacita je schopnost zařízení ukládat elektrické náboje.
Měření
Indukčnost se měří Henrym (H) a je označena jako L.	Kapacitance se měří ve Faradech (F) a je symbolizována jako C.
Zařízení
Elektrická složka spojená s indukčností je známá jako induktory, které se obvykle stočí do jádra nebo bez jádra.	Kapacitní odpor je spojen s kondenzátory. V obvodech se používá několik typů kondenzátorů.
Chování při změně napětí
Reakce induktorů na pomalu se měnící napětí. Vysokofrekvenční střídavé napětí nemůže procházet induktory.	Nízkofrekvenční střídavé napětí nemůže procházet kondenzátory, protože působí jako překážka nízkým frekvencím.
Použít jako filtry
Indukčnost je dominantní složkou dolních propustů.	Kapacitance je dominantní složkou u horních filtrů.

Shrnutí - Indukčnost vs. kapacita

Indukčnost a kapacita jsou nezávislé vlastnosti dvou různých elektrických součástí. Zatímco indukčnost je vlastnost vodiče přenášejícího proud, který vytváří magnetické pole, kapacita je míra schopnosti zařízení držet elektrické náboje. Obě tyto vlastnosti se používají v různých aplikacích jako základ. Tyto se však stávají nevýhodou také z hlediska energetických ztrát. Reakce indukčnosti a kapacitance na měnící se proudy naznačují opačné chování. Na rozdíl od induktorů, které procházejí pomalu se měnícím střídavým napětím, kondenzátory blokují nízkofrekvenční napětí, které jimi prochází. To je rozdíl mezi indukčností a kapacitancí.

Odkaz:
1.Sears, F. W., & Zemansky, M. W. (1964). Univerzitní fyzika. Chicago
2.Kapacitance. (n.d.). Načteno 30. května 2017 z http://www.physbot.co.uk/capacitance.html
3.Elektromagnetická indukce. (2017, 03. května). Citováno z 30. května 2017, z https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_induction#Faraday.27s_law_of_induction_and_Lenz.27s_law

Obrázek se svolením:
1. „Elektromagnetismus“ uživatelem: Stannered - Obrázek: Elektromagnetismus.png (CC BY-SA 3.0) přes Commons Wikimedia
2. „Kondenzátor paralelní desky“ Indukční zátěží - vlastní kresba (Public Domain) přes Commons Wikimedia