Differenza chiave: induttanza vs capacità
L'induttanza e la capacità sono due delle proprietà primarie dei circuiti RLC. Induttori e condensatori, associati rispettivamente all'induttanza e alla capacità, sono comunemente usati nei generatori di forme d'onda e nei filtri analogici. Il differenza fondamentale tra induttanza e capacità è quello l'induttanza è una proprietà di un conduttore che trasporta corrente che genera un campo magnetico attorno al conduttore mentre la capacità è una proprietà di un dispositivo per trattenere e immagazzinare cariche elettriche.
Cos'è l'induttanza?
L'induttanza è la “proprietà di un conduttore elettrico per cui una variazione di corrente attraverso di esso induce una forza elettromotrice nel conduttore stesso”. Quando un filo di rame è avvolto attorno a un nucleo di ferro e i due bordi della bobina sono posizionati sui terminali della batteria, il gruppo bobina diventa un magnete. Questo fenomeno si verifica a causa della proprietà dell'induttanza.
Teorie dell'induttanza
Ci sono diverse teorie che descrivono il comportamento e le proprietà dell'induttanza di un conduttore di corrente. Una teoria inventata dal fisico, Hans Christian Ørsted, afferma che un campo magnetico, B, viene generato attorno al conduttore quando una corrente costante, I, lo attraversa. Al variare della corrente, cambia anche il campo magnetico. La legge di Ørsted è considerata la prima scoperta della relazione tra elettricità e magnetismo. Quando la corrente si allontana dall'osservatore, la direzione del campo magnetico è in senso orario.
Figura 01: Legge di Oersted
Secondo la legge di induzione di Faraday, un campo magnetico variabile induce una forza elettromotrice (EMF) nei conduttori vicini. Questo cambiamento del campo magnetico è relativo al conduttore, cioè il campo può variare o il conduttore può muoversi attraverso un campo stabile. Questa è la base più fondamentale dei generatori elettrici.
La terza teoria è la legge di Lenz, che afferma che l'EMF generato nel conduttore si oppone al cambiamento del campo magnetico. Ad esempio, se un filo conduttore è posto in un campo magnetico e se il campo è ridotto, un CEM sarà indotto nel conduttore secondo la legge di Faraday in una direzione in cui la corrente indotta ricostruirà il campo magnetico ridotto. Se la variazione del campo magnetico esterno d φ sta costruendo, l'EMF (ε) indurrà nella direzione opposta. Queste teorie sono state fondate su molti dispositivi. Questa induzione EMF nel conduttore stesso è chiamata autoinduttanza della bobina e la variazione di corrente in una bobina potrebbe indurre una corrente anche in un altro conduttore vicino. Questa è chiamata induttanza reciproca.
ε=-dφ/dt
Qui, il segno negativo indica l'opposizione dell'EMG al cambiamento del campo magnetico.
Unità di induttanza e applicazione
L'induttanza è misurata in Henry (H), l'unità SI che prende il nome da Joseph Henry che scoprì l'induzione in modo indipendente. L'induttanza è indicata come "L" nei circuiti elettrici dopo il nome di Lenz.
Dal classico campanello elettrico alle moderne tecniche di trasferimento di potenza wireless, l'induzione è stata il principio base di molte innovazioni. Come accennato all'inizio di questo articolo, la magnetizzazione di una bobina di rame viene utilizzata per campanelli elettrici e relè. Un relè viene utilizzato per commutare grandi correnti utilizzando una corrente molto piccola che magnetizza una bobina che attira un polo di un interruttore di grande corrente. Un altro esempio è l'interruttore di sgancio o l'interruttore differenziale (RCCB). Lì, i fili di tensione e neutro dell'alimentazione vengono fatti passare attraverso bobine separate che condividono lo stesso nucleo. In condizioni normali, il sistema è bilanciato poiché la corrente in tensione e in neutro è la stessa. In caso di dispersione di corrente nel circuito di casa, la corrente nelle due bobine sarà diversa, creando un campo magnetico sbilanciato nel nucleo condiviso. Pertanto, un polo dell'interruttore attrae il nucleo, scollegando improvvisamente il circuito. Inoltre, potrebbero essere forniti numerosi altri esempi come trasformatore, sistema RF-ID, metodo di ricarica wireless, cucine a induzione, ecc.
Gli induttori sono anche riluttanti a improvvisi cambiamenti di corrente che li attraversano. Pertanto, un segnale ad alta frequenza non passerebbe attraverso un induttore; passerebbero solo componenti che cambiano lentamente. Questo fenomeno è impiegato nella progettazione di circuiti di filtri analogici passa-basso.
Cos'è la capacità?
La capacità di un dispositivo misura la capacità di trattenere una carica elettrica al suo interno. Un condensatore di base è composto da due film sottili di materiale metallico e un materiale dielettrico inserito tra di loro. Quando viene applicata una tensione costante alle due piastre metalliche, su di esse vengono immagazzinate cariche opposte. Queste cariche rimarranno anche se la tensione viene rimossa. Inoltre, quando viene posta una resistenza R che collega le due piastre del condensatore carico, il condensatore si scarica. La capacità C del dispositivo è definita come il rapporto tra la carica (Q) che detiene e la tensione applicata, v, per caricarlo. La capacità è misurata da Farad (F).
C=Q/v
Il tempo impiegato per caricare il condensatore è misurato dalla costante di tempo data in: R x C. Qui, R è la resistenza lungo il percorso di carica. La costante di tempo è il tempo impiegato dal condensatore per caricare il 63% della sua capacità massima.
Proprietà della capacità e dell'applicazione
I condensatori non rispondono a correnti costanti. Alla carica del condensatore, la corrente che lo attraversa varia fino a quando non è completamente carica, ma successivamente la corrente non passa lungo il condensatore. Questo perché lo strato dielettrico tra le piastre metalliche rende il condensatore un "interruttore di spegnimento". Tuttavia, il condensatore risponde a correnti variabili. Come la corrente alternata, il cambiamento della tensione CA potrebbe caricare o scaricare ulteriormente un condensatore rendendolo un "interruttore" per le tensioni CA. Questo effetto viene utilizzato per progettare filtri analogici passa- alto.
Inoltre, ci sono anche effetti negativi sulla capacità. Come accennato in precedenza, le cariche che trasportano corrente nei conduttori creano capacità tra loro e tra gli oggetti vicini. Questo effetto è chiamato capacità parassita. Nelle linee di trasmissione di potenza, la capacità parassita può verificarsi tra ciascuna linea così come tra le linee e la terra, strutture di supporto, ecc. A causa delle grandi correnti da esse trasportate, questi effetti parassitari influiscono notevolmente sulle perdite di potenza nelle linee di trasmissione di potenza.
Figura 02: condensatore a piastre parallele
Qual è la differenza tra induttanza e capacità?
Induttanza vs capacità |
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| L'induttanza è una proprietà dei conduttori che trasportano corrente che genera un campo magnetico attorno al conduttore. | La capacità è la capacità di un dispositivo di immagazzinare cariche elettriche. |
| Misurazione | |
| L'induttanza è misurata da Henry (H) ed è simbolizzata come L. | La capacità è misurata in Farad (F) ed è simbolizzata come C. |
| Dispositivi | |
| Il componente elettrico associato all'induttanza è noto come induttore, che di solito si avvolge con un nucleo o senza un nucleo. | La capacità è associata ai condensatori. Esistono diversi tipi di condensatori utilizzati nei circuiti. |
| Comportamento al cambio di tensione | |
| Risposta degli induttori a tensioni che cambiano lentamente. Le tensioni CA ad alta frequenza non possono passare attraverso gli induttori. | Le tensioni CA a bassa frequenza non possono passare attraverso i condensatori, poiché fungono da barriera alle basse frequenze. |
| Usa come filtri | |
| L'induttanza è la componente dominante nei filtri passa-basso. | La capacità è la componente dominante nei filtri passa- alto. |
Riepilogo – Induttanza vs capacità
L'induttanza e la capacità sono proprietà indipendenti di due diversi componenti elettrici. Mentre l'induttanza è una proprietà di un conduttore che trasporta corrente per creare un campo magnetico, la capacità è una misura della capacità di un dispositivo di trattenere le cariche elettriche. Entrambe queste proprietà sono utilizzate in varie applicazioni come base. Tuttavia, questi diventano anche uno svantaggio in termini di perdite di potenza. La risposta dell'induttanza e della capacità alle correnti variabili indicano un comportamento opposto. A differenza degli induttori che passano tensioni CA a variazione lenta, i condensatori bloccano le tensioni a bassa frequenza che li attraversano. Questa è la differenza tra induttanza e capacità.
