Pagrindinis skirtumas – induktyvumas ir talpa
Induktyvumas ir talpa yra dvi pagrindinės RLC grandinių savybės. Induktoriai ir kondensatoriai, kurie atitinkamai susieti su induktyvumu ir talpa, dažniausiai naudojami bangos formų generatoriuose ir analoginiuose filtruose. Pagrindinis skirtumas tarp induktyvumo ir talpos yra tas, kad induktyvumas yra srovės laidininko, kuris aplink laidininką sukuria magnetinį lauką, savybė, o talpa yra prietaiso savybė laikyti ir kaupti elektros krūvius.
Kas yra induktyvumas?
Induktyvumas yra „elektros laidininko savybė, dėl kurios srovės pokytis per jį sukelia elektrovaros jėgą pačiame laidininke“. Kai varinė viela apvyniojama aplink geležinę šerdį ir du ritės kraštai uždedami ant akumuliatoriaus gnybtų, ritės mazgas tampa magnetu. Šis reiškinys atsiranda dėl induktyvumo savybės.
Induktyvumo teorijos
Yra keletas teorijų, apibūdinančių srovę nešančio laidininko induktyvumo elgesį ir savybes. Viena teorija, kurią išrado fizikas Hansas Christianas Ørstedas, teigia, kad magnetinis laukas B susidaro aplink laidininką, kai per jį teka nuolatinė srovė I. Keičiantis srovei, keičiasi ir magnetinis laukas. Ørstedo dėsnis laikomas pirmuoju elektros ir magnetizmo ryšio atradimu. Kai srovė teka nuo stebėtojo, magnetinio lauko kryptis yra pagal laikrodžio rodyklę.
01 pav.: Oerstedo įstatymas
Pagal Faradėjaus indukcijos dėsnį, besikeičiantis magnetinis laukas sukelia elektrovaros jėgą (EMF) netoliese esančiuose laidininkuose. Šis magnetinio lauko pokytis yra susijęs su laidininku, ty arba laukas gali kisti, arba laidininkas gali judėti pastoviu lauku. Tai yra svarbiausias elektros generatorių pagrindas.
Trečioji teorija yra Lenco dėsnis, teigiantis, kad laidininke susidaręs EML prieštarauja magnetinio lauko pokyčiams. Pavyzdžiui, jei laidus laidas dedamas į magnetinį lauką ir jei laukas sumažintas, pagal Faradėjaus dėsnį laidininke bus sukeltas EML ta kryptimi, kuria indukuota srovė atkurs sumažintą magnetinį lauką. Jei išorinio magnetinio lauko d φ pokytis sukuriamas, EMF (ε) indukuos priešinga kryptimi. Šios teorijos buvo pagrįstos daugeliu prietaisų. Ši EML indukcija pačiame laidininke vadinama ritės savaimine indukcija, o srovės kitimas ritėje gali sukelti srovę ir kitame netoliese esančiame laidininke. Tai vadinama abipuse induktyvumu.
ε=-dφ/dt
Čia neigiamas ženklas rodo EMG pasipriešinimą magnetinio lauko pokyčiams.
Induktyvumo ir taikymo vienetai
Induktyvumas matuojamas Henriu (H), SI vienetu, pavadintu Josepho Henry, kuris savarankiškai atrado indukciją, vardu. Elektros grandinėse po Lenz pavadinimo induktyvumas pažymėtas kaip „L“.
Nuo klasikinio elektrinio skambučio iki šiuolaikinių belaidžių energijos perdavimo būdų, indukcija buvo pagrindinis daugelio naujovių principas. Kaip minėta šio straipsnio pradžioje, varinės ritės įmagnetinimas naudojamas elektriniams varpeliams ir relėms. Relė naudojama didelėms srovėms perjungti naudojant labai mažą srovę, kuri įmagnetina ritę, kuri pritraukia didelės srovės jungiklio polių. Kitas pavyzdys yra išjungimo jungiklis arba liekamosios srovės grandinės pertraukiklis (RCCB). Ten maitinimo laidai ir nuliniai laidai praeina per atskiras rites, turinčias tą pačią šerdį. Įprastomis sąlygomis sistema yra subalansuota, nes srovė įtampa ir neutrali yra vienoda. Esant srovės nuotėkiui namų grandinėje, srovė dviejose ritėse bus skirtinga, todėl bendrame šerdyje susidarys nesubalansuotas magnetinis laukas. Taigi, jungiklio polius pritraukia prie šerdies, staiga atjungdamas grandinę. Be to, galima pateikti daugybę kitų pavyzdžių, tokių kaip transformatorius, RF-ID sistema, belaidžio maitinimo įkrovimo būdas, indukcinės viryklės ir kt.
Induktyvumo ritės taip pat nelinkusios staigių srovių per juos pokyčių. Todėl aukšto dažnio signalas nepraeitų per induktorių; praeitų tik lėtai besikeičiantys komponentai. Šis reiškinys naudojamas projektuojant žemųjų dažnių analoginių filtrų grandines.
Kas yra talpa?
Įrenginio talpa matuoja gebėjimą išlaikyti jame elektros krūvį. Pagrindinis kondensatorius sudarytas iš dviejų plonų metalinės medžiagos plėvelių ir tarp jų įterptos dielektrinės medžiagos. Kai ant dviejų metalinių plokščių taikoma pastovi įtampa, jose kaupiami priešingi krūviai. Šie įkrovimai išliks net ir pašalinus įtampą. Be to, kai varža R yra jungianti dvi įkrauto kondensatoriaus plokštes, kondensatorius išsikrauna. Prietaiso talpa C apibrėžiama kaip santykis tarp jame esančio krūvio (Q) ir jam įkrauti naudojamos įtampos v. Talpa matuojama Faradais (F).
C=Q/v
Kondensatoriui įkrauti reikalingas laikas matuojamas laiko konstanta, nurodyta: R x C. Čia R yra varža įkrovimo kelyje. Laiko konstanta yra laikas, per kurį kondensatorius įkrauna 63 % didžiausios talpos.
Talpos ir taikymo savybės
Kondensatoriai nereaguoja į nuolatines sroves. Įkraunant kondensatorių srovė per jį kinta iki visiško įkrovimo, tačiau po to srovė per kondensatorių nepraeina. Taip yra todėl, kad dielektrinis sluoksnis tarp metalinių plokščių daro kondensatorių "išjungikliu". Tačiau kondensatorius reaguoja į skirtingas sroves. Kaip ir kintamoji srovė, kintamosios srovės įtampos pasikeitimas gali dar labiau įkrauti arba iškrauti kondensatorių, todėl jis gali būti kintamosios srovės įtampos „jungiklis“. Šis efektas naudojamas aukšto dažnio analoginiams filtrams kurti.
Be to, yra neigiamų padarinių ir talpai. Kaip minėta anksčiau, laidininkai, pernešantys srovę, sukuria talpą tarp kitų ir šalia esančių objektų. Šis efektas vadinamas kintamąja talpa. Elektros perdavimo linijose kintamoji talpa gali atsirasti tarp kiekvienos linijos, taip pat tarp linijų ir žemės, laikančiųjų konstrukcijų ir kt. Dėl didelių jomis tekančių srovių šis klaidinamasis efektas labai įtakoja galios nuostolius elektros perdavimo linijose.
02 paveikslas: lygiagretusis plokštelinis kondensatorius
Kuo skiriasi induktyvumas ir talpa?
Induktyvumas vs talpa |
|
| Induktyvumas yra srovės laidininkų savybė, kuri aplink laidininką sukuria magnetinį lauką. | Talpa – tai įrenginio gebėjimas kaupti elektros krūvius. |
| Matavimas | |
| Induktyvumą matuoja Henris (H) ir simbolizuoja L. | Talpa matuojama faradais (F) ir simbolizuojama kaip C. |
| Įrenginiai | |
| Elektrinis komponentas, susijęs su induktyvumu, yra žinomas kaip induktyvumo ritės, kurios paprastai suvyniojamos su šerdimi arba be jos. | Talpa siejama su kondensatoriais. Grandinėse naudojami kelių tipų kondensatoriai. |
| Elgesys pasikeitus įtampai | |
| Induktorių atsakas į lėtai kintančią įtampą. Aukšto dažnio kintamosios srovės įtampa negali praeiti per induktorius. | Žemo dažnio kintamosios srovės įtampa negali prasiskverbti per kondensatorius, nes veikia kaip kliūtis žemiems dažniams. |
| Naudoti kaip filtrus | |
| Induktyvumas yra dominuojantis žemųjų dažnių filtrų komponentas. | Talpa yra dominuojantis aukšto dažnio filtrų komponentas. |
Santrauka – induktyvumas vs talpa
Induktyvumas ir talpa yra nepriklausomos dviejų skirtingų elektrinių komponentų savybės. Nors induktyvumas yra srovės laidininko savybė sukurti magnetinį lauką, talpa yra prietaiso gebėjimo išlaikyti elektros krūvius matas. Abi šios savybės yra naudojamos įvairiose srityse kaip pagrindas. Nepaisant to, tai tampa trūkumas ir energijos nuostolių požiūriu. Induktyvumo ir talpos reakcija į besikeičiančias sroves rodo priešingą elgesį. Skirtingai nuo induktorių, kurie praleidžia lėtai kintančią kintamosios srovės įtampą, kondensatoriai blokuoja lėto dažnio įtampą, praeinančią per juos. Tai yra skirtumas tarp induktyvumo ir talpos.
