Sleutelverskil – Induktansie vs Kapasitansie
Induktansie en kapasitansie is twee van primêre eienskappe van RLC-stroombane. Induktore en kapasitors, wat onderskeidelik met induktansie en kapasitansie geassosieer word, word algemeen in golfvormopwekkers en analoogfilters gebruik. Die sleutelverskil tussen induktansie en kapasitansie is dat induktansie 'n eienskap is van 'n stroomdraende geleier wat 'n magnetiese veld rondom die geleier genereer, terwyl kapasitansie 'n eienskap is van 'n toestel om elektriese ladings te hou en te stoor.
Wat is induktansie?
Induktansie is die "die eienskap van 'n elektriese geleier waardeur 'n verandering in stroom daardeur 'n elektromotoriese krag in die geleier self induseer". Wanneer 'n koperdraad om 'n ysterkern gedraai word en die twee rande van die spoel op batteryklemme geplaas word, word die spoelsamestelling 'n magneet. Hierdie verskynsel kom voor as gevolg van die eienskap van induktansie.
Teorieë van induktansie
Daar is verskeie teorieë wat die gedrag en eienskappe van die induktansie van 'n stroomdraende geleier beskryf. Een teorie wat deur die fisikus, Hans Christian Ørsted, uitgevind is, sê dat 'n magnetiese veld, B, om die geleier gegenereer word wanneer 'n konstante stroom, I, daardeur gaan. Soos die stroom verander, verander die magneetveld ook. Ørsted se wet word beskou as die eerste ontdekking van die verband tussen elektrisiteit en magnetisme. Wanneer die stroom van die waarnemer wegvloei, is die rigting van die magneetveld kloksgewys.
Figuur 01: Oersted se wet
Volgens Faraday se wet van induksie, induseer 'n veranderende magnetiese veld 'n elektromotoriese krag (EMK) in nabygeleë geleiers. Hierdie verandering van die magnetiese veld is relatief tot die geleier, dit wil sê, óf die veld kan wissel, óf die geleier kan deur 'n bestendige veld beweeg. Dit is die mees fundamentele basis van elektriese kragopwekkers.
Die derde teorie is Lenz se wet, wat bepaal dat die gegenereerde EMK in die geleier die verandering van die magnetiese veld teenstaan. Byvoorbeeld, as 'n geleidende draad in 'n magnetiese veld geplaas word en as die veld verminder word, sal 'n EMK in die geleier geïnduseer word volgens Faraday se wet in 'n rigting waardeur die geïnduseerde stroom die verminderde magnetiese veld sal rekonstrueer. As die verandering van die eksterne magneetveld d φ besig is om te konstrueer, sal die EMK (ε) in die teenoorgestelde rigting induseer. Hierdie teorieë is tot baie toestelle gegrond. Hierdie EMK-induksie in die geleier self word selfinduktansie van die spoel genoem, en die variasie van stroom in 'n spoel kan ook 'n stroom in 'n ander nabygeleë geleier induseer. Dit word onderlinge induktansie genoem.
ε=-dφ/dt
Hier dui die negatiewe teken die opposisie van die EMG aan die verandering van die magnetiese veld aan.
Eenhede van induktansie en toepassing
Induktansie word gemeet in Henry (H), die SI-eenheid vernoem na Joseph Henry wat die induksie onafhanklik ontdek het. Induktansie word aangedui as 'L' in elektriese stroombane na die naam van Lenz.
Van die klassieke elektriese klok tot die moderne draadlose kragoordragtegnieke, was induksie die basiese beginsel in baie innovasies. Soos in die begin van hierdie artikel genoem, word die magnetisering van 'n koperspoel vir elektriese klokkies en relais gebruik.'n Relais word gebruik om groot strome te skakel deur 'n baie klein stroom te gebruik wat 'n spoel magnetiseer wat 'n pool van 'n skakelaar van die groot stroom aantrek. Nog 'n voorbeeld is die uitskakelaar of die resstroomstroombreker (RCCB). Daar word die lewendige en neutrale drade van die toevoer deur aparte spoele gevoer wat dieselfde kern deel. In 'n normale toestand is die stelsel gebalanseerd aangesien die stroom in lewendige en neutraal dieselfde is. By 'n stroomlekkasie in die huiskring sal die stroom in die twee spoele verskillend wees, wat 'n ongebalanseerde magnetiese veld in die gedeelde kern maak. Dus trek 'n skakelaarpaal na die kern, wat die stroombaan skielik ontkoppel. Boonop kan 'n aantal ander voorbeelde soos transformator, RF-ID-stelsel, draadlose kraglaaimetode, induksiekokers, ens. gegee word.
Induktore is ook huiwerig vir skielike veranderinge van strome daardeur. Daarom sal 'n hoëfrekwensiesein nie deur 'n induktor gaan nie; net stadige veranderende komponente sal verbygaan. Hierdie verskynsel word gebruik in die ontwerp van lae-deurlaat analoog filter stroombane.
Wat is kapasitansie?
Die kapasitansie van 'n toestel meet die vermoë om 'n elektriese lading daarin te hou. 'n Basiese kapasitor is saamgestel uit twee dun films van metaalmateriaal en 'n diëlektriese materiaal tussen hulle. Wanneer 'n konstante spanning op die twee metaalplate toegepas word, word teenoorgestelde ladings daarop gestoor. Hierdie heffings sal bly, selfs al word die spanning verwyder. Verder, wanneer weerstand R geplaas word wat die twee plate van die gelaaide kapasitor verbind, ontlaai die kapasitor. Die kapasitansie C van die toestel word gedefinieer as die verhouding tussen die lading (Q) wat dit hou en die toegepaste spanning, v, om dit te laai. Kapasitansie word gemeet deur Farads (F).
C=V/v
Die tyd wat dit neem om die kapasitor te laai, word gemeet deur die tydkonstante gegee in: R x C. Hier is R die weerstand langs die laaipad. Tydkonstante is die tyd wat die kapasitor neem om 63% van sy maksimum kapasiteit te laai.
Eienskappe van kapasitansie en toepassing
Kapasitors reageer nie op konstante strome nie. By die laai van die kapasitor wissel die stroom daardeur totdat dit ten volle gelaai is, maar daarna gaan die stroom nie langs die kapasitor deur nie. Dit is omdat die diëlektriese laag tussen die metaalplate die kapasitor 'n 'afskakelaar' maak. Die kapasitor reageer egter op wisselende strome. Soos wisselstroom, kan die verandering van die WS-spanning 'n kapasitor verder laai of ontlaai wat dit 'n 'aanskakelaar' vir WS-spanning maak. Hierdie effek word gebruik om hoë-deurlaat analoog filters te ontwerp.
Verder is daar ook negatiewe effekte in kapasitansie. Soos vroeër genoem, maak die ladings wat stroom in geleiers dra kapasitansie tussen mekaar sowel as nabygeleë voorwerpe. Hierdie effek word as verdwaalde kapasitansie genoem. In kragtransmissielyne kan die dwaalkapasitansie tussen elke lyn sowel as tussen die lyne en die aarde, ondersteunende strukture, ens. voorkom. As gevolg van die groot strome wat daardeur gedra word, beïnvloed hierdie dwaal-effek kragverliese in kragtransmissielyne aansienlik.
Figuur 02: Parallelleplaatkapasitor
Wat is die verskil tussen induktansie en kapasitansie?
Induktansie vs Kapasitansie |
|
| Induktansie is 'n eienskap van stroomdraende geleiers wat 'n magnetiese veld om die geleier opwek. | Kapasitansie is die vermoë van 'n toestel om elektriese ladings te stoor. |
| Measurement | |
| Induktansie word gemeet deur Henry (H) en word gesimboliseer as L. | Kapasitansie word gemeet in Farads (F) en word gesimboliseer as C. |
| Devices | |
| Die elektriese komponent wat met induktansie geassosieer word, staan bekend as induktors, wat gewoonlik met 'n kern of sonder 'n kern oprol. | Kapasitansie word met kapasitors geassosieer. Daar is verskeie tipes kapasitors wat in stroombane gebruik word. |
| Gedrag op 'n verandering van spanning | |
| Induktors reageer op stadige veranderende spannings. Hoëfrekwensie WS-spannings kan nie deur induktore gaan nie. | Lae-frekwensie WS-spannings kan nie deur kapasitors gaan nie, aangesien dit as 'n versperring vir lae frekwensies dien. |
| Gebruik as filters | |
| Induktansie is die oorheersende komponent in laagdeurlaatfilters. | Kapasitansie is die oorheersende komponent in hoogdeurlaatfilters. |
Opsomming – Induktansie vs Kapasitansie
Induktansie en kapasitansie is onafhanklike eienskappe van twee verskillende elektriese komponente. Terwyl die induktansie 'n eienskap van 'n stroomdraende geleier is om 'n magnetiese veld te bou, is kapasitansie 'n maatstaf van die vermoë van 'n toestel om elektriese ladings te hou. Beide hierdie eienskappe word in verskeie toepassings as basis gebruik. Dit word nietemin ook 'n nadeel in terme van kragverliese. Die reaksie van induktansie en kapasitansie op wisselende strome dui op teenoorgestelde gedrag. Anders as induktors wat stadigveranderende WS-spannings deurlaat, blokkeer kapasitors stadige frekwensiespannings wat daardeur gaan. Dit is die verskil tussen induktansie en kapasitansie.
