Razlika med induktivnostjo in zmogljivostjo

Ključna razlika - induktivnost v primerjavi z zmogljivostjo
 

Napetost in kapacitivnost sta dve glavni lastnosti vezja RLC. Induktorji in kondenzatorji, ki so povezani z induktivnostjo in kapacitivnostjo, se običajno uporabljajo v generatorjih valovnih oblik in analognih filtrih. Ključna razlika med induktivnostjo in kapacitivnostjo je v tem induktivnost je lastnost tokovnega prevodnika, ki ustvarja magnetno polje okoli prevodnika ker kapacitivnost je lastnost naprave za shranjevanje in shranjevanje električnih nabojev.

VSEBINA
1. Pregled in ključne razlike
2. Kaj je induktivnost
3. Kaj je zmogljivost
4. Primerjava ob strani - induktivnost v primerjavi z zmogljivostjo
5. Povzetek

Kaj je induktivnost?

Induktivnost je "lastnost električnega prevodnika, s katerim sprememba toka skozi njega sproži elektromotorno silo v samem prevodniku". Ko je bakrena žica ovita okoli železnega jedra in dva roba tuljave postavljena na sponke akumulatorja, sklop tuljave postane magnet. Do tega pojava pride zaradi lastnosti induktivnosti.

Teorije induktivnosti

Obstaja več teorij, ki opisujejo vedenje in lastnosti induktivnosti tokovnega prevodnika. Ena teorija, ki jo je izumil fizik Hans Christian Ørsted, navaja, da se okoli prevodnika ustvari magnetno polje B, ko skozi njega poteka konstanten tok, jaz. Ko se tok spreminja, se spreminja tudi magnetno polje. Ørstedov zakon velja za prvo odkritje razmerja med elektriko in magnetizmom. Ko tok odhaja od opazovalca, je smer magnetnega polja v smeri urinega kazalca.

Slika 01: Oerstedov zakon

Po navedbah Faradayev zakon indukcije, spreminjajoče se magnetno polje inducira elektromotorno silo (EMF) v bližnjih vodnikih. Ta sprememba magnetnega polja je odvisna od prevodnika, to je, da se lahko polje spreminja ali pa se prevodnik lahko premika skozi enakomerno polje. To je najbolj temeljna osnova električnih generatorjev.

Tretja teorija je Lenzov zakon, ki pravi, da ustvarjeni EMF v prevodniku nasprotuje spremembi magnetnega polja. Na primer, če je prevodna žica nameščena v magnetnem polju in če se polje zmanjša, se v prevodniku po Faradayevem zakonu sproži EMF v smeri, s katero inducirani tok rekonstruira zmanjšano magnetno polje. Če sprememba zunanjega magnetnega polja dφ gradi, EMF (ε) bo sprožil v nasprotni smeri. Te teorije so temeljile na številnih napravah. Ta indukcija EMF v prevodniku se imenuje samoinduktivnost tuljave, sprememba toka v tuljavi pa lahko sproži tok tudi v drugem bližnjem prevodniku. To se imenuje medsebojna induktivnost.

ε = -dφ / dt

Tu negativni znak kaže nasprotovanje EMG spremembi magnetnega polja.

Enote induktivnosti in uporabe

Induktivnost se meri v Henryju (H), enoti SI po imenu Joseph Henry, ki je indukcijo odkril neodvisno. Induktivnost je v električnih tokokrogih po imenu Lenz označena s "L".

Od klasičnega električnega zvonca do sodobnih tehnik brezžičnega prenosa energije je bila indukcija osnovno načelo v številnih novostih. Kot smo omenili v začetku tega članka, se magnetizacija bakrene tuljave uporablja za električne zvonce in releje. Rele se uporablja za preklapljanje velikih tokov s pomočjo zelo majhnega toka, ki magnetizira tuljavo, ki privlači drog stikala velikega toka. Drug primer je izklopno stikalo ali odklopnik preostalega toka (RCCB). Tam se žive in nevtralne žice napajanja prenašajo skozi ločene tuljave, ki imajo isto jedro. V normalnem stanju je sistem uravnotežen, saj je tok v živo in nevtralen. Pri trenutnem puščanju v domačem vezju bo tok v obeh tuljavah drugačen, zaradi česar bo neuravnoteženo magnetno polje v skupnem jedru. Tako stikalo za stikalo privabi v jedro in nenadoma odklopi vezje. Poleg tega bi lahko navedli številne druge primere, kot so transformator, RF-ID sistem, način brezžičnega polnjenja energije, indukcijski štedilniki itd..

Induktorji tudi neradi na nenadne spremembe tokov skozi njih. Zato visokofrekvenčni signal ne bi šel skozi induktor; le počasi spreminjajoče se komponente bi prešle. Ta pojav se uporablja pri načrtovanju analognih filtrskih vezij z nizkimi prehodi.

Kaj je zmogljivost?

Zmogljivost naprave meri zmožnost zadrževanja električnega naboja v njej. Osnovni kondenzator je sestavljen iz dveh tankih folij kovinskega materiala in dielektričnega materiala, ki je med njima vnet. Ko se na obe kovinski plošči uporablja konstantna napetost, se na njih shranijo nasprotni naboji. Ti naboji ostanejo, tudi če napetost odstranite. Ko damo upor R, ki povezuje obe plošči napolnjenega kondenzatorja, kondenzator izpusti. Zmogljivost C naprave je opredeljeno kot razmerje med polnjenjem (V) ima in napetost, v, da ga napolnimo. Zmogljivost se meri s Farads (F).

C = Q / v

Čas, potreben za polnjenje kondenzatorja, se meri s časovno konstanto, navedeno v: R x C. Tukaj je R upornost na polnilni poti. Časovna konstanta je čas, ki ga kondenzator porabi za polnjenje 63% svoje največje zmogljivosti.

Lastnosti zmogljivosti in uporabe

Kondenzatorji se ne odzivajo na stalne tokove. Pri polnjenju kondenzatorja se tok skozi njega spreminja, dokler ni popolnoma napolnjen, vendar po tem tok ne prehaja vzdolž kondenzatorja. To je zato, ker dielektrična plast med kovinskimi ploščami kondenzator naredi "izklop". Vendar kondenzator odziva na različne tokove. Tako kot izmenični tok lahko tudi sprememba izmenične napetosti dodatno napolni ali izprazni kondenzator, zaradi česar postane "vklopljeno" za izmenične napetosti. Ta učinek se uporablja za oblikovanje visokofrekvenčnih analognih filtrov.

Poleg tega obstajajo tudi negativni učinki pri kapacitivnosti. Kot smo že omenili, naboji, ki nosijo tok v vodnikih, ustvarjajo kapacitivno med seboj in bližnjimi predmeti. Ta učinek se imenuje kot potepušna kapacitivnost. V prenosnih daljnovodih lahko pride do potepuške kapacitete med vsako črto, pa tudi med daljnovodi in zemljo, nosilnimi konstrukcijami itd. Zaradi velikih tokov, ki jih prenašajo, ti slamnati učinki bistveno vplivajo na izgube energije v daljnovodih.

Slika 02: Vzporedni kondenzator plošče

 Kakšna je razlika med induktivnostjo in zmogljivostjo?

Induktivnost v primerjavi z zmogljivostjo
Induktivnost je lastnost tokovnih prevodnikov, ki ustvarja magnetno polje okoli prevodnika.	Zmogljivost je zmožnost naprave za shranjevanje električnih nabojev.
Merjenje
Induktivnost meri Henry (H) in je simbolizirana kot L.	Kapaciteta se meri v Faradsu (F) in je simbolizirana kot C.
Naprave
Električna komponenta, povezana z induktivnostjo, je znana kot induktorji, ki navadno tuljava z jedrom ali brez jedra.	Kapaciteta je povezana s kondenzatorji. V vezjih se uporablja več vrst kondenzatorjev.
Obnašanje ob spremembi napetosti
Indikatorji odzivajo na počasi spreminjajoče se napetosti. Visokofrekvenčne izmenične napetosti ne morejo skozi induktorje.	Nizkofrekvenčne izmenične napetosti ne morejo skozi kondenzatorje, saj delujejo kot ovira za nizke frekvence.
Uporabite kot filtre
Induktivnost je prevladujoča komponenta v filtrih z nizkimi prehodi.	Zmogljivost je prevladujoča komponenta pri visokofrekvenčnih filtrih.

Povzetek - Induktivnost v primerjavi z zmogljivostjo

Induktivnost in kapacitivnost sta neodvisni lastnosti dveh različnih električnih komponent. Medtem ko je induktivnost lastnost tokovnega vodnika, da gradi magnetno polje, je kapacitivnost merilo sposobnosti naprave, da zadrži električne naboje. Obe lastnosti se uporabljata v različnih aplikacijah kot osnova. Kljub temu ti postanejo slabost tudi pri izgubah energije. Odziv induktivnosti in kapacitivnosti na različne tokove kaže na nasprotno vedenje. Za razliko od induktorjev, ki prenašajo počasi spreminjajoče se napetosti, kondenzatorji blokirajo počasne frekvenčne napetosti, ki prehajajo skozi njih. To je razlika med induktivnostjo in kapacitivnostjo.

Referenca:
1.Sears, F. W., & Zemansky, M. W. (1964). Univerzitetna fizika.Chicago
2.Zmogljivost. (n.d.). Pridobljeno 30. maja 2017 z http://www.physbot.co.uk/capacitance.html
3.Elektromagnetna indukcija. (2017, 3. maja). Pridobljeno 30. maja 2017 s https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_induction#Faraday.27s_law_of_induction_and_Lenz.27s_law

Vljudnost slik:
1. "Elektromagnetizem" Uporabnik: Stannered - Slika: Electromagnetism.png (CC BY-SA 3.0) prek Commons Wikimedia
2. "Kondenzator vzporedne plošče" Z induktivnim nalaganjem - lastna risba (Public Domain) prek Commons Wikimedia