Peamine erinevus - induktiivsus vs mahtuvus
Induktiivsus ja mahtuvus on RLC-ahelate kaks peamist omadust. Induktoreid ja kondensaatoreid, mida seostatakse vastavalt induktiivsuse ja mahtuvusega, kasutatakse tavaliselt lainekuju generaatorites ja analoogfiltrites. Peamine erinevus induktiivsuse ja mahtuvuse vahel on see, et induktiivsus on voolu kandva juhi omadus, mis tekitab juhi ümber magnetvälja, samas kui mahtuvus on seadme omadus elektrilaengute hoidmiseks ja säilitamiseks.
SISU
1. Ülevaade ja
põhierinevus 2. Mis on induktiivsus
3. Mis on mahtuvus
4. Võrdlus kõrvuti - induktiivsus vs mahtuvus
5. Kokkuvõte
Mis on induktiivsus?
Induktiivsus on “elektrijuhi omadus, mille kaudu voolu muutus läbi selle indutseerib elektromotoorjõu juhis endas”. Kui vasktraat on mähitud rauast südamiku ümber ja mähise kaks serva asetatakse akuklemmidele, muutub mähisõlm magnetiks. See nähtus ilmneb induktiivsuse omaduse tõttu.
Induktiivsuse teooriad
On mitmeid teooriaid, mis kirjeldavad voolu kandva juhi käitumist ja induktiivsuse omadusi. Üks füüsiku Hans Christian Ørstedi leiutatud teooria väidab, et juhi ümber tekib magnetväli B, kui sellest läbib pidev vool I. Voolu muutudes muutub ka magnetväli. Ørstedi seadust peetakse elektri ja magnetismi suhte esimeseks avastuseks. Kui vool voolab vaatlejast eemale, on magnetvälja suund päripäeva.
Joonis 01: Oerstedi seadus
Faraday induktsiooniseaduse kohaselt indutseerib muutuv magnetväli läheduses asuvatesse juhtidesse elektromotoorjõu (EMF). See magnetvälja muutus on juhi suhtes, see tähendab, et kas väli võib varieeruda või juht võib liikuda läbi stabiilse välja. See on elektrigeneraatorite kõige alus.
Kolmas teooria on Lenzi seadus, mis ütleb, et juhis tekkinud EMF on vastu magnetvälja muutumisele. Näiteks kui juhtiv traat on paigutatud magnetvälja ja kui väli on vähenenud, indutseeritakse EMF juhis vastavalt Faraday seadusele suunas, mille abil indutseeritud vool rekonstrueerib vähendatud magnetvälja. Kui välise magnetvälja d φ muutus on konstrueeritav, indutseerib EMF (ε) vastupidises suunas. Neid teooriaid on paljude seadmetega toetatud. Seda elektromagnetvälja induktsiooni juhis endas nimetatakse mähise eneseinduktsiooniks ja mähises oleva voolu muutumine võib indutseerida voolu ka teises läheduses asuvas juhis. Seda nimetatakse vastastikuseks induktiivsuseks.
ε = -dφ / dt
Siin näitab negatiivne märk EMG vastuseisu magnetvälja muutumisele.
Induktiivsuse ja rakenduse ühikud
Induktiivsust mõõdetakse Henry (H), SI üksuses, mis on nimetatud Joseph Henry järgi, kes avastas induktsiooni iseseisvalt. Induktiivsust märgitakse elektriahelates Lenzi nime järgi tähega L.
Alates klassikalisest elektrikellast kuni tänapäevaste traadita jõuülekande tehnikateni on induktsioon olnud paljude uuenduste põhiprintsiip. Nagu selle artikli alguses mainitud, kasutatakse elektriliste kellade ja releede jaoks vaskpooli magnetiseerimist. Releed kasutatakse suurte voolude ümberlülitamiseks, kasutades väga väikest voolu, mis magnetiseerib mähist, mis meelitab suure voolu lüliti poolust. Teine näide on väljalülituslüliti või jääkvoolu kaitselüliti (RCCB). Seal juhitakse toiteallika pinge ja nulljuhtmed läbi eraldi mähiste, millel on sama südamik. Tavatingimustes on süsteem tasakaalus, kuna pinge ja neutraali vool on sama. Koduahelas oleva voolu lekke korral on kahe mähise vool erinev, tekitades ühises südamikus tasakaalustamata magnetvälja. Seegalülituspolt meelitab südamikku, lülitades voolu äkitselt lahti. Lisaks võiks tuua veel mitmeid näiteid, nagu trafo, RF-ID süsteem, traadita toiteallika meetod, induktsioonpliidid jne.
Induktorid ei soovi ka nende kaudu toimuvaid äkilisi voolumuutusi. Seetõttu ei läbiks kõrgsageduslik signaal induktorit; mööduksid ainult aeglaselt muutuvad komponendid. Seda nähtust kasutatakse madalpääs analoogfiltri ahelate kujundamisel.
Mis on mahtuvus?
Seadme mahtuvus mõõdab võimet selles hoida elektrilaengut. Põhkondensaator koosneb kahest õhukesest metallmaterjalist kilest ja nende vahele asetatud dielektrilisest materjalist. Kui kahele metallplaadile rakendatakse püsivat pinget, hoitakse neile vastupidiseid laenguid. Need laengud püsivad ka siis, kui pinge eemaldatakse. Pealegi, kui asetatakse takistus R, mis ühendab laetud kondensaatori kahte plaati, tühjeneb kondensaator. Seadme mahtuvus C on määratletud kui selle käes oleva laengu (Q) ja selle laadimiseks rakendatud pinge v suhe. Mahtuvust mõõdab Farads (F).
C = Q / v
Kondensaatori laadimiseks kuluvat aega mõõdetakse ajakonstandiga, mis on antud: R x C. Siin on R takistus mööda laadimistee. Ajakonstant on aeg, mille kondensaator võtab 63% oma maksimaalsest võimsusest.
Mahtuvuse ja rakenduse omadused
Kondensaatorid ei reageeri püsivooludele. Kondensaatori laadimisel varieerub selle läbiv vool kuni selle täieliku laadimiseni, kuid pärast seda ei liigu vool mööda kondensaatorit. Seda seetõttu, et metallplaatide vaheline dielektriline kiht muudab kondensaatori väljalülitatavaks. Kuid kondensaator reageerib erinevatele vooludele. Nagu vahelduvvool, võib vahelduvvoolu pinge muutus kondensaatorit veelgi laadida või tühjendada, muutes selle vahelduvvoolu pingete sisselülitamiseks. Seda efekti kasutatakse kõrgpääsude analoogfiltrite kujundamiseks.
Lisaks on negatiivne mõju ka mahtuvusel. Nagu varem mainitud, muudavad juhtides voolu kandvad laengud mahtuvust nii üksteise kui ka läheduses olevate objektide vahel. Seda efekti nimetatakse hulkuvaks mahtuvuseks. Elektriülekandeliinides võib hulkuv mahtuvus tekkida nii iga liini vahel kui ka liinide ja maa, tugistruktuuride jne vahel. Nende poolt kantavate suurte voolude tõttu mõjutab see hulkuv mõju elektri ülekandeliinide võimsuskadusid märkimisväärselt.
Joonis 02: paralleelplaadiga kondensaator
Mis vahe on induktiivsusel ja mahtuvusel?
Erinev artikkel keskel enne tabelit
Induktiivsus vs mahtuvus |
|
| Induktiivsus on voolu kandvate juhtide omadus, mis tekitab juhi ümber magnetvälja. | Mahtuvus on seadme võime säilitada elektrilaenguid. |
| Mõõtmine | |
| Induktiivsust mõõdab Henry (H) ja seda sümboliseeritakse kui L. | Mahtuvust mõõdetakse faraadides (F) ja seda tähistatakse kui C. |
| Seadmed | |
| Induktiivsusega seotud elektrilist komponenti tuntakse induktiivpoolidena, mis tavaliselt rulluvad südamikuga või südamikuta. | Mahtuvus on seotud kondensaatoritega. Ahelates kasutatakse mitut tüüpi kondensaatoreid. |
| Käitumine pinge muutumisel | |
| Induktorite reageerimine aeglaselt muutuvatele pingetele. Kõrgsageduslik vahelduvvoolu pinge ei saa läbi induktorite läbida. | Madala sagedusega vahelduvvoolu pinged ei saa kondensaatoreid läbida, kuna need toimivad madalate sageduste takistusena. |
| Kasutage filtritena | |
| Madalpääsfiltrites on domineeriv komponent induktiivsus. | Ülipääsfiltrites on domineeriv komponent mahtuvus. |
Kokkuvõte - induktiivsus vs mahtuvus
Induktiivsus ja mahtuvus on kahe erineva elektrilise komponendi sõltumatud omadused. Kui induktiivsus on voolu kandva juhi omadus magnetvälja tekitada, siis mahtuvus on seadme elektrilaengute hoidmise võime näitaja. Neid mõlemat omadust kasutatakse alusena erinevates rakendustes. Sellegipoolest muutuvad need ebasoodsaks olukorraks ka võimsuskadude osas. Induktiivsuse ja mahtuvuse reaktsioon erinevatele vooludele näitab vastupidist käitumist. Erinevalt aeglaselt muutuva vahelduvpinge induktoritest blokeerivad kondensaatorid neid läbivaid aeglase sagedusega pingeid. See on erinevus induktiivsuse ja mahtuvuse vahel.
