Разница между индуктивностью и емкостью

Ключевая разница - индуктивность против емкости
 

Индуктивность и емкость являются двумя основными свойствами цепей RLC. Индукторы и конденсаторы, которые связаны с индуктивностью и емкостью соответственно, обычно используются в генераторах сигналов и аналоговых фильтрах. Основное различие между индуктивностью и емкостью заключается в том, что индуктивность является свойством проводника с током, который генерирует магнитное поле вокруг проводника в то время как Емкость - это свойство устройства удерживать и хранить электрические заряды..

СОДЕРЖАНИЕ
1. Обзор и основные отличия
2. Что такое индуктивность
3. Что такое емкость
4. Сравнение бок о бок - индуктивность против емкости
5. Резюме

Что такое индуктивность?

Индуктивность - это «свойство электрического проводника, посредством которого изменение тока через него индуцирует электродвижущую силу в самом проводнике». Когда медный провод обернут вокруг железного сердечника и два края катушки размещены на клеммах аккумулятора, 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

В соответствии с Закон индукции Фарадея, изменяющееся магнитное поле индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) в соседних проводниках. Это изменение магнитного поля относительно проводника, то есть либо поле может изменяться, либо проводник может двигаться через устойчивое поле. Это самая фундаментальная основа электрогенераторов.

Третья теория Закон Ленца, в котором говорится, что генерируемая ЭДС в проводнике противодействует изменению магнитного поля. Например, если проводящий провод помещен в магнитное поле и если поле уменьшено, в проводнике будет индуцирована ЭДС в соответствии с законом Фарадея в направлении, по которому индуцированный ток восстановит уменьшенное магнитное поле. Если изменение внешнего магнитного поля dφ строит ЭДС (ε) будет побуждать в противоположном направлении. Эти теории были основаны на многих устройствах. Эту индукцию ЭДС в самом проводнике называют самоиндуктивностью катушки, и изменение тока в катушке может также вызвать ток в другом соседнем проводнике. Это называется взаимной индуктивностью.

ε = -dφ / dt

Здесь отрицательный знак указывает на противодействие ЭМГ изменению магнитного поля.

Единицы индуктивности и применения

Индуктивность измеряется в Генри (H), единице СИ имени Джозефа Генри, который открыл индукцию самостоятельно. Индуктивность отмечена как 'L' в электрических цепях после имени Lenz.

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, которая притягивает полюс переключателя большого тока. Другим примером является отключающий выключатель или автоматический выключатель остаточного тока (RCCB). Там, токовые и нейтральные провода питания пропускаются через отдельные катушки, которые имеют один и тот же сердечник. В нормальных условиях система сбалансирована, так как ток в токовом и нейтральном контурах 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 внезапным изменениям тока через них. Следовательно, высокочастотный сигнал не будет проходить через индуктор; Проходят 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 сохранятся даже при снятии напряжения. Кроме того, когда сопротивление R подключено к двум пластинам заряженного конденсатора, конденсатор разряжается. Емкость С устройства определяется как соотношение между зарядом (Q) он держит и приложенное напряжение, v, зарядить его. Емкость измеряется по Фараду (F).

C = Q / V

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

Свойства емкости и применение

Конденсаторы не реагируют на постоянные токи. При зарядке конденсатора ток через него меняется до тех пор, пока он полностью не зарядится, но после этого ток не проходит по конденсатору. Это связано с тем, что диэлектрический слой между металлическими пластинами делает конденсатор выключателем. Однако конденсатор реагирует на переменные токи. Как и переменный ток, изменение напряжения переменного тока может дополнительно заряжать или разряжать конденсатор, делая его «включенным» для напряжений переменного тока. Этот эффект используется для разработки высокочастотных аналоговых фильтров..

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

Рисунок 02: Конденсатор с параллельными пластинами

 В чем разница между индуктивностью и емкостью?

Индуктивность против емкости
Индуктивность - это свойство токонесущих проводников, которые генерируют магнитное поле вокруг проводника..	Емкость - это способность устройства хранить электрические заряды..
измерение
Индуктивность измеряется Генри (H) и обозначается как L.	Емкость измеряется в Фарадах (F) и обозначается как C.
приборы
Электрический компонент, связанный с индуктивностью, известен как индукторы, которые обычно катушки с сердечником или без сердечника.	Емкость связана с конденсаторами. Есть несколько типов конденсаторов, используемых в цепях.
Поведение при изменении напряжения
Индукторы реагируют 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 в качестве фильтров
Индуктивность является доминирующим компонентом в фильтрах нижних частот.	Емкость является доминирующим компонентом в фильтрах верхних частот.

Резюме - индуктивность против емкости

Индуктивность и емкость являются независимыми свойствами двух разных электрических компонентов. В то время как индуктивность является свойством проводника с током для создания магнитного поля, емкость является мерой способности устройства удерживать электрические заряды. Оба эти свойства используются в различных приложениях в качестве основы. Тем не менее, они также становятся недостатком с точки зрения потерь мощности. Реакция индуктивности и емкости на переменные токи указывает на противоположное поведение. В отличие от индукторов, которые пропускают медленно меняющиеся напряжения переменного тока, конденсаторы блокируют низкочастотные напряжения, проходящие через них. Это разница между индуктивностью и емкостью.

Ссылка:
1. Сирс, Ф. У., Земанский, М. У. (1964). Университет физики. Чикаго
2.Capacitance. (Н.о.). Получено 30 мая 2017 г. с сайта http://www.physbot.co.uk/capacitance.html.
3. Электромагнитная индукция. (2017, 03 мая). Получено 30 мая 2017 г. с сайта https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagn_induction#Faraday.27s_law_of_induction_and_Lenz.27s_law

Изображение предоставлено:
1. «Электромагнетизм». Пользователь: Stannered - Изображение: Electromagnetism.png (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia
2. «Конденсатор с параллельными пластинами» По индуктивной нагрузке - собственный чертеж (Public Domain) через Commons Wikimedia