Galvenā atšķirība - induktivitāte pret kapacitāti
Induktivitāte un kapacitāte ir divas RLC ķēžu primārās īpašības. Induktori un kondensatori, kas ir saistīti attiecīgi ar induktivitāti un kapacitāti, parasti tiek izmantoti viļņu formas ģeneratoros un analogajos filtros. Galvenā atšķirība starp induktivitāti un kapacitāti ir tāda, ka induktivitāte ir strāvu pārnēsājoša vadītāja īpašība, kas ģenerē magnētisko lauku ap vadītāju, turpretī kapacitāte ir ierīces īpašība elektrisko lādiņu noturēšanai un uzglabāšanai.
SATURS
1. Pārskats un galvenās atšķirības
2. Kas ir induktivitāte
3. Kas ir kapacitāte
4. Blakus salīdzinājums - induktivitāte pret kapacitāti
5. Kopsavilkums
Kas ir induktivitāte?
Induktivitāte ir “elektrības vadītāja īpašība, ar kuras palīdzību strāvas maiņa caur to izraisa elektromotora spēku pašā vadītājā”. Kad vara stieple ir aptīta ap dzelzs serdi un abas spoles malas ir novietotas uz akumulatora spailēm, spoles mezgls kļūst par magnētu. Šī parādība rodas induktivitātes īpašības dēļ.
Induktivitātes teorijas
Ir vairākas teorijas, kas apraksta strāvas nesēja vadītāja induktivitātes uzvedību un īpašības. Viena teorija, kuru izgudroja fiziķis Hanss Kristians Ørsteds, apgalvo, ka magnētiskais lauks B rodas ap vadītāju, kad tam iet nemainīga strāva I. Mainoties strāvai, mainās arī magnētiskais lauks. Ørsteda likums tiek uzskatīts par pirmo elektrības un magnētisma attiecības atklājumu. Kad strāva plūst prom no novērotāja, magnētiskā lauka virziens ir pulksteņrādītāja virzienā.
01. attēls: Oersteda likums
Saskaņā ar Faradeja indukcijas likumu mainīgais magnētiskais lauks inducē elektromotora spēku (EMF) blakus esošajos vadītājos. Šī magnētiskā lauka maiņa attiecas uz vadītāju, tas ir, vai nu lauks var mainīties, vai arī vadītājs var pārvietoties pa vienmērīgu lauku. Tas ir vissvarīgākais elektrisko ģeneratoru pamats.
Trešā teorija ir Lenca likums, kurā teikts, ka ģenerētais EML diriģentā iestājas pret magnētiskā lauka maiņu. Piemēram, ja vadošs vads tiek ievietots magnētiskajā laukā un ja lauks tiek samazināts, saskaņā ar Faradeja likumu vadītājā tiks inducēts EML virzienā, kurā inducētā strāva rekonstruēs samazināto magnētisko lauku. Ja notiek ārējā magnētiskā lauka d φ maiņa, EMF (ε) inducē pretējā virzienā. Šīs teorijas ir pamatotas ar daudzām ierīcēm. Šo EML indukciju pašā vadītājā sauc par spoles pašinduktivitāti, un strāvas variācija spolē var izraisīt strāvu arī citā tuvumā esošajā vadītājā. To sauc par savstarpēju induktivitāti.
ε = -dφ / dt
Šeit negatīvā zīme norāda EMG pretestību magnētiskā lauka izmaiņām.
Induktivitātes un pielietojuma vienības
Induktivitāti mēra Henrijā (H), SI vienībā, kas nosaukta Džozefa Henrija vārdā, kurš patstāvīgi atklāja indukciju. Induktivitāte elektriskajās ķēdēs tiek atzīmēta kā Lenz pēc Lenza nosaukuma.
Sākot no klasiskā elektriskā zvana līdz mūsdienu bezvadu enerģijas pārneses paņēmieniem, indukcija ir bijis pamatprincips daudzās inovācijās. Kā minēts šī raksta sākumā, vara spoles magnetizācija tiek izmantota elektriskajiem zvaniem un relejiem. Releju izmanto, lai pārslēgtu lielas strāvas, izmantojot ļoti mazu strāvu, kas magnetizē spoli, kas piesaista lielas strāvas slēdža polu. Vēl viens piemērs ir izslēgšanas slēdzis vai atlikušās strāvas automātiskais slēdzis (RCCB). Tur barošanas avota strāvas un nulles vadi tiek izvadīti caur atsevišķām spolēm, kurām ir viens un tas pats kodols. Normālā stāvoklī sistēma ir līdzsvarota, jo strāva dzīvā un neitrālā stāvoklī ir vienāda. Pie pašreizējās noplūdes mājas ķēdē strāva abās spolēs būs atšķirīga, radot nesabalansētu magnētisko lauku kopīgajā kodolā. Tādējādislēdža stabs piesaista kodolu, pēkšņi atvienojot ķēdi. Turklāt var minēt vairākus citus piemērus, piemēram, transformatoru, RF-ID sistēmu, bezvadu enerģijas uzlādes metodi, indukcijas plītis utt.
Induktori arī nevēlas pēkšņas strāvu izmaiņas caur tiem. Tāpēc augstas frekvences signāls neizietu caur induktoru; pārietu tikai lēnām mainīgi komponenti. Šī parādība tiek izmantota zemfrekvences analogo filtru shēmu projektēšanā.
Kas ir kapacitāte?
Ierīces kapacitāte mēra spēju turēt tajā elektrisko lādiņu. Pamata kondensators sastāv no divām plānām metāla materiāla plēvēm un starp tām iestiprinātā dielektriskā materiāla. Kad abām metāla plāksnēm tiek piemērots pastāvīgs spriegums, uz tām tiek glabāti pretēji lādiņi. Šie lādiņi saglabāsies arī tad, ja spriegums tiks noņemts. Turklāt, ja pretestība R ir savienota ar uzlādētā kondensatora divām plāksnēm, kondensators izlādējas. Ierīces kapacitāti C definē kā attiecību starp tās turēto lādiņu (Q) un pielādēto spriegumu v, lai to uzlādētu. Kapacitāti mēra Farads (F).
C = Q / v
Kondensatora uzlādēšanai nepieciešamo laiku mēra ar laika konstanti, kas norādīta: R x C. Šeit R ir pretestība pa lādēšanas ceļu. Laika konstante ir laiks, kas kondensatoram nepieciešams, lai uzlādētu 63% no tā maksimālās jaudas.
Kapacitātes un pielietojuma īpašības
Kondensatori nereaģē uz nemainīgu strāvu. Uzlādējot kondensatoru, strāva caur to mainās, līdz tā ir pilnībā uzlādēta, bet pēc tam strāva nepāriet gar kondensatoru. Tas ir tāpēc, ka dielektriskais slānis starp metāla plāksnēm padara kondensatoru par “izslēgtu”. Tomēr kondensators reaģē uz dažādām strāvām. Tāpat kā maiņstrāva, maiņstrāvas sprieguma maiņa varētu vēl vairāk uzlādēt vai izlādēt kondensatoru, padarot to par maiņstrāvas sprieguma ieslēgšanas slēdzi. Šis efekts tiek izmantots, lai izstrādātu augstfrekvences analogos filtrus.
Turklāt kapacitātei ir arī negatīva ietekme. Kā minēts iepriekš, lādiņi, kas strāvu ved vadītājos, padara kapacitāti starp otru, kā arī blakus esošajiem objektiem. Šo efektu sauc par klaiņojošu kapacitāti. Elektropārvades līnijās klaiņojošā kapacitāte varētu notikt gan starp katru līniju, gan starp līnijām un zemi, atbalsta konstrukcijām utt. Pateicoties to lielajām strāvām, šie klaiņojošie efekti ievērojami ietekmē enerģijas zudumus elektropārvades līnijās.
02. attēls: paralēlas plāksnes kondensators
Kāda ir atšķirība starp induktivitāti un kapacitāti?
Atšķirīgs raksts vidū pirms tabulas
Induktivitāte pret kapacitāti |
|
| Induktivitāte ir strāvu vadošu īpašību īpašība, kas ģenerē magnētisko lauku ap vadītāju. | Kapacitāte ir ierīces spēja uzglabāt elektriskos lādiņus. |
| Mērīšana | |
| Induktivitāti mēra Henrijs (H), un to simbolizē kā L. | Kapacitāti mēra Farads (F) un simbolizē kā C. |
| Ierīces | |
| Elektriskā sastāvdaļa, kas saistīta ar induktivitāti, ir pazīstama kā induktori, kas parasti ruļļos ar serdi vai bez kodola. | Kapacitāte ir saistīta ar kondensatoriem. Ķēdēs tiek izmantoti vairāki kondensatoru veidi. |
| Uzvedība pie sprieguma maiņas | |
| Induktoru reakcija uz lēni mainīgu spriegumu. Augstas frekvences maiņstrāvas spriegums nevar iziet cauri induktoriem. | Zemas frekvences maiņstrāvas spriegumi nevar iziet cauri kondensatoriem, jo tie darbojas kā šķērslis zemām frekvencēm. |
| Izmantot kā filtrus | |
| Induktivitāte ir dominējošā sastāvdaļa zemfrekvences filtros. | Augstas caurlaidības filtros dominējošā sastāvdaļa ir kapacitāte. |
Kopsavilkums - Induktivitāte pret kapacitāti
Induktivitāte un kapacitāte ir divu dažādu elektrisko komponentu neatkarīgas īpašības. Kaut arī induktivitāte ir strāvas pārnēsāšanas vadītāja īpašība, lai izveidotu magnētisko lauku, kapacitāte ir ierīces spēja noturēt elektriskos lādiņus. Abas šīs īpašības tiek izmantotas dažādos pielietojumos kā pamats. Tomēr tie kļūst par neizdevīgu stāvokli arī enerģijas zudumu ziņā. Induktivitātes un kapacitātes reakcija uz mainīgām strāvām norāda uz pretēju uzvedību. Atšķirībā no induktoriem, kas izlaiž lēnām mainīgu maiņstrāvas spriegumu, kondensatori bloķē lēnas frekvences spriegumus, kas iet caur tiem. Šī ir atšķirība starp induktivitāti un kapacitāti.
