Galvenā atšķirība - induktivitāte pret kapacitāti
Induktivitāte un kapacitāte ir divas no galvenajām RLC ķēžu īpašībām. Induktorus un kondensatorus, kas attiecīgi saistīti ar induktivitāti un kapacitāti, parasti izmanto viļņu formas ģeneratoros un analogajos filtros. Galvenā atšķirība starp induktivitāti un kapacitāti ir tāda, ka induktivitāte ir strāvu nesoša vadītāja īpašība, kas ģenerē magnētisko lauku ap vadītāju, turpretim kapacitāte ir ierīces īpašība elektrisko lādiņu noturēšanai un uzglabāšanai.
Kas ir induktivitāte?
Induktivitāte ir "elektrovadītāja īpašība, ar kuru 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 komplekts kļūst par magnētu. Šī parādība rodas induktivitātes īpašību dēļ.
Induktivitātes teorijas
Ir vairākas teorijas, kas apraksta strāvu nesošā vadītāja induktivitātes uzvedību un īpašības. Viena teorija, ko izgudroja fiziķis Hanss Kristians Ørsteds, apgalvo, ka magnētiskais lauks B tiek ģenerēts ap vadītāju, kad caur to iet pastāvīga strāva I. Mainoties strāvai, mainās arī magnētiskais lauks. Orsteda likums tiek uzskatīts par pirmo elektrības un magnētisma saistību atklājumu. Kad strāva plūst prom no novērotāja, magnētiskā lauka virziens ir pulksteņrādītāja virzienā.
Attēls 01: Orsteda likums
Saskaņā ar Faradeja indukcijas likumu mainīgs magnētiskais lauks inducē elektromotora spēku (EMF) tuvējos vadītājos. Šīs magnētiskā lauka izmaiņas ir saistītas ar 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, kas nosaka, ka vadītājā radītais EML iebilst pret magnētiskā lauka izmaiņām. Piemēram, ja vadošais vads ir novietots magnētiskajā laukā un ja lauks tiek samazināts, saskaņā ar Faradeja likumu vadītājā tiks inducēts EML virzienā, kurā inducētā strāva rekonstruēs samazināto magnētisko lauku. Ja ārējā magnētiskā lauka d φ izmaiņas veido, EMF (ε) inducēs pretējā virzienā. Šīs teorijas ir balstītas uz daudzām ierīcēm. Šo EML indukciju pašā vadītājā sauc par spoles pašinduktivitāti, un strāvas izmaiņas spolē var izraisīt strāvu arī citā tuvumā esošajā vadītājā. To sauc par savstarpējo induktivitāti.
ε=-dφ/dt
Šeit negatīvā zīme norāda uz EMG pretestību magnētiskā lauka izmaiņām.
Induktivitātes un pielietojuma vienības
Induktivitāte tiek mērīta ar Henriju (H), SI mērvienību, kas nosaukta Džozefa Henrija vārdā, kurš indukciju atklāja neatkarīgi. Induktivitāte elektriskajās ķēdēs pēc Lenca vārda ir atzīmēta kā “L”.
No klasiskā elektriskā zvana līdz modernajām bezvadu jaudas pārsūtīšanas metodēm indukcija ir bijusi daudzu inovāciju pamatprincips. 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 ķēdes pārtraucējs (RCCB). Tur barošanas strāva un neitrālie vadi tiek izvadīti caur atsevišķām spolēm, kurām ir viens un tas pats kodols. Normālā stāvoklī sistēma ir līdzsvarota, jo strāva sprieguma un neitrālā stāvoklī ir vienāda. Ja mājas ķēdē ir strāvas noplūde, strāva abās spoles būs atšķirīga, radot nelīdzsvarotu magnētisko lauku kopīgajā kodolā. Tādējādi slēdža pols piesaista kodolu, pēkšņi atvienojot ķēdi. Turklāt var sniegt vairākus citus piemērus, piemēram, transformatoru, RF-ID sistēmu, bezvadu strāvas uzlādes metodi, indukcijas plītis utt.
Induktori arī nevēlas pēkšņām strāvas izmaiņām caur tiem. Tāpēc augstfrekvences signāls neiziet cauri induktors; pāriet tikai lēnām mainīgās sastāvdaļas. Šo parādību izmanto zemas caurlaidības analogo filtru shēmu projektēšanā.
Kas ir kapacitāte?
Ierīces kapacitāte mēra spēju noturēt tajā elektrisko lādiņu. Pamatkondensators sastāv no divām plānām metāla materiāla kārtiņām un starp tām iestiprināta dielektriska materiāla. Kad abām metāla plāksnēm tiek pielikts pastāvīgs spriegums, uz tām tiek saglabāti pretēji lādiņi. Šīs maksas saglabāsies pat tad, ja spriegums tiks noņemts. Turklāt, ja pretestība R ir novietota, kas savieno abas uzlādētā kondensatora plāksnes, kondensators izlādējas. Ierīces kapacitāte C ir definēta kā attiecība starp tajā esošo lādiņu (Q) un pielikto spriegumu v, lai to uzlādētu. Kapacitāti mēra ar Farads (F).
C=Q/v
Kondensatora uzlādēšanai nepieciešamo laiku mēra ar laika konstanti, kas norādīta: R x C. Šeit R ir pretestība uzlādes ceļā. Laika konstante ir laiks, kas nepieciešams, lai kondensators uzlādētu 63% no maksimālās jaudas.
Kapacitātes un pielietojuma īpašības
Kondensatori nereaģē uz pastāvīgām strāvām. Uzlādējot kondensatoru, strāva caur to mainās līdz pilnīgai uzlādei, bet pēc tam strāva neiet gar kondensatoru. Tas ir tāpēc, ka dielektriskais slānis starp metāla plāksnēm padara kondensatoru par “izslēgšanas slēdzi”. Tomēr kondensators reaģē uz dažādām strāvām. Tāpat kā maiņstrāva, arī maiņstrāvas sprieguma maiņa var vēl vairāk uzlādēt vai izlādēt kondensatoru, padarot to par “ieslēgtu” maiņstrāvas spriegumam. Šis efekts tiek izmantots, lai izstrādātu augstas caurlaidības analogos filtrus.
Turklāt ir arī negatīva ietekme uz kapacitāti. Kā minēts iepriekš, lādiņi, kas vada strāvu, rada kapacitāti savā starpā, kā arī tuvumā esošiem objektiem. Šo efektu sauc par izkliedētu kapacitāti. Elektropārvades līnijās izkliedētā kapacitāte var rasties starp katru līniju, kā arī starp līnijām un zemi, nesošajām konstrukcijām utt. Pateicoties lielajām strāvām, ko tās pārnēsā, šīs novirzes efekts būtiski ietekmē jaudas zudumus elektropārvades līnijās.
Attēls 02: Paralēlais plākšņu kondensators
Kāda ir atšķirība starp induktivitāti un kapacitāti?
Induktivitāte pret kapacitāti |
|
| Induktivitāte ir strāvu nesošo vadītāju 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 farādos (F) un simbolizē kā C. |
| Ierīces | |
| Elektrisko komponentu, kas saistīts ar induktivitāti, sauc par induktoriem, kas parasti ritinās ar serdi vai bez tā. | Kapacitāte ir saistīta ar kondensatoriem. Ķēdēs tiek izmantoti vairāku veidu kondensatori. |
| Uzvedība, mainoties spriegumam | |
| Induktoru reakcija uz lēni mainīgiem spriegumiem. Augstas frekvences maiņstrāvas spriegums nevar iziet cauri induktoriem. | Zemfrekvences maiņstrāvas spriegums nevar iziet cauri kondensatoriem, jo tie darbojas kā šķērslis zemām frekvencēm. |
| Izmantot kā filtrus | |
| Induktivitāte ir dominējošais komponents zemas caurlaidības filtros. | Kapacitāte ir dominējošais komponents augstfrekvences filtros. |
Kopsavilkums - induktivitāte pret kapacitāti
Induktivitāte un kapacitāte ir divu dažādu elektrisko komponentu neatkarīgas īpašības. Lai gan induktivitāte ir strāvu nesoša vadītāja īpašība, lai izveidotu magnētisko lauku, kapacitāte ir ierīces spējas noturēt elektriskos lādiņus. Abas šīs īpašības tiek izmantotas dažādos lietojumos kā pamats. Tomēr tie kļūst par trūkumu arī jaudas zudumu ziņā. Induktivitātes un kapacitātes reakcija uz mainīgām strāvām norāda uz pretēju uzvedību. Atšķirībā no induktoriem, kas izlaiž lēni mainīgu maiņstrāvas spriegumu, kondensatori bloķē lēnas frekvences spriegumus, kas iet caur tiem. Šī ir atšķirība starp induktivitāti un kapacitāti.
