Diferenca kryesore – Induktiviteti kundrejt Kapacitetit
Induktanca dhe kapaciteti janë dy nga vetitë kryesore të qarqeve RLC. Induktorët dhe kondensatorët, të cilët janë përkatësisht të lidhur me induktivitetin dhe kapacitetin, përdoren zakonisht në gjeneratorët e formës valore dhe filtrat analogë. Dallimi kryesor midis induktivitetit dhe kapacitetit është se induktiviteti është një veti e një përcjellësi që mban rrymë që gjeneron një fushë magnetike rreth përcjellësit ndërsa kapaciteti është një veti e një pajisjeje për të mbajtur dhe ruajtur ngarkesat elektrike.
Çfarë është induktiviteti?
Induktiviteti është "vetia e një përcjellësi elektrik me anë të së cilës një ndryshim i rrymës përmes tij shkakton një forcë elektromotore në vetë përcjellësin". Kur një tel bakri mbështillet rreth një bërthame hekuri dhe dy skajet e spirales vendosen në terminalet e baterisë, montimi i spirales bëhet magnet. Ky fenomen ndodh për shkak të vetive të induktivitetit.
Teoritë e induktivitetit
Ekzistojnë disa teori që përshkruajnë sjelljen dhe vetitë e induktivitetit të një përcjellësi që mban rrymë. Një teori e shpikur nga fizikani, Hans Christian Ørsted, thotë se një fushë magnetike, B, krijohet rreth përcjellësit kur një rrymë konstante, I, kalon nëpër të. Me ndryshimin e rrymës, ndryshon edhe fusha magnetike. Ligji i Ørsted konsiderohet si zbulimi i parë i marrëdhënies midis elektricitetit dhe magnetizmit. Kur rryma largohet nga vëzhguesi, drejtimi i fushës magnetike është në drejtim të akrepave të orës.
Figura 01: Ligji i Oersted
Sipas ligjit të induksionit të Faradeit, një fushë magnetike në ndryshim shkakton një forcë elektromotore (EMF) në përçuesit aty pranë. Ky ndryshim i fushës magnetike është relativ me përcjellësin, domethënë ose fusha mund të ndryshojë, ose përcjellësi mund të lëvizë nëpër një fushë të qëndrueshme. Kjo është baza më themelore e gjeneratorëve elektrikë.
Teoria e tretë është ligji i Lenz-it, i cili thotë se EMF e krijuar në përcjellës kundërshton ndryshimin e fushës magnetike. Për shembull, nëse një tel përçues vendoset në një fushë magnetike dhe nëse fusha zvogëlohet, një EMF do të induktohet në përcjellës sipas ligjit të Faradeit në një drejtim me të cilin rryma e induktuar do të rindërtojë fushën magnetike të reduktuar. Nëse po ndërtohet ndryshimi i fushës magnetike të jashtme d φ, EMF (ε) do të induktojë në drejtim të kundërt. Këto teori janë bazuar në shumë pajisje. Ky induksion EMF në vetë përcjellësin quhet vetë-induktivitet i spirales, dhe ndryshimi i rrymës në një spirale mund të induktojë një rrymë edhe në një përcjellës tjetër aty pranë. Kjo quhet si induktancë reciproke.
ε=-dφ/dt
Këtu, shenja negative tregon kundërshtimin e EMG me ndryshimin e fushës magnetike.
Njësitë e induktivitetit dhe zbatimit
Induktiviteti matet në Henry (H), njësia SI e quajtur sipas Joseph Henry-t, i cili zbuloi induksionin në mënyrë të pavarur. Induktiviteti shënohet si 'L' në qarqet elektrike pas emrit të Lenz.
Nga zilja klasike elektrike te teknikat moderne të transferimit të energjisë me valë, induksioni ka qenë parimi bazë në shumë risi. Siç u përmend në fillim të këtij artikulli, magnetizimi i një spirale bakri përdoret për kambanat elektrike dhe reletë. Një stafetë përdoret për të kaluar rryma të mëdha duke përdorur një rrymë shumë të vogël që magnetizon një spirale e cila tërheq një pol të një ndërprerës të rrymës së madhe. Një shembull tjetër është çelësi i kalimit ose ndërprerësi i rrymës së mbetur (RCCB). Atje, telat e drejtpërdrejtë dhe neutralë të furnizimit kalohen përmes mbështjelljeve të veçanta që ndajnë të njëjtën bërthamë. Në një gjendje normale, sistemi është i balancuar pasi rryma në lëvizje dhe neutrale është e njëjtë. Në një rrjedhje të rrymës në qarkun e shtëpisë, rryma në dy mbështjellje do të jetë e ndryshme, duke krijuar një fushë magnetike të pabalancuar në bërthamën e përbashkët. Kështu, një pol ndërprerës tërhiqet në bërthamë, duke shkëputur papritmas qarkun. Për më tepër, mund të jepen një sërë shembujsh të tjerë si transformatori, sistemi RF-ID, metoda e karikimit me valë, sobat me induksion, etj.
Induktorët gjithashtu ngurrojnë ndaj ndryshimeve të papritura të rrymave përmes tyre. Prandaj, një sinjal me frekuencë të lartë nuk do të kalonte nëpër një induktor; do të kalonin vetëm komponentët që ndryshojnë ngadalë. Ky fenomen përdoret në projektimin e qarqeve të filtrit analog me kalim të ulët.
Çfarë është Kapaciteti?
Kapaciteti i një pajisjeje mat aftësinë për të mbajtur një ngarkesë elektrike në të. Një kondensator bazë përbëhet nga dy filma të hollë të materialit metalik dhe një material dielektrik i vendosur në mes tyre. Kur aplikohet një tension konstant në dy pllakat metalike, ngarkesat e kundërta grumbullohen në to. Këto ngarkesa do të mbeten edhe nëse hiqet tensioni. Për më tepër, kur vendoset rezistenca R që lidh dy pllakat e kondensatorit të ngarkuar, kondensatori shkarkohet. Kapaciteti C i pajisjes përcaktohet si raporti ndërmjet ngarkesës (Q) që mban dhe tensionit të aplikuar, v, për ta ngarkuar atë. Kapaciteti matet me Farads (F).
C=Q/v
Koha e nevojshme për të ngarkuar kondensatorin matet me konstantën kohore të dhënë në: R x C. Këtu, R është rezistenca përgjatë rrugës së karikimit. Konstanta kohore është koha që i duhet kondensatorit për të ngarkuar 63% të kapacitetit të tij maksimal.
Vetitë e kapacitetit dhe aplikimit
Kondensatorët nuk i përgjigjen rrymave konstante. Në ngarkimin e kondensatorit, rryma përmes tij ndryshon derisa të ngarkohet plotësisht, por pas kësaj, rryma nuk kalon përgjatë kondensatorit. Kjo është për shkak se shtresa dielektrike midis pllakave metalike e bën kondensatorin një 'çelës'. Megjithatë, kondensatori përgjigjet ndaj rrymave të ndryshme. Ashtu si rryma alternative, ndryshimi i tensionit AC mund të ngarkojë ose shkarkojë më tej një kondensator duke e bërë atë një "ndërprerës" për tensionet AC. Ky efekt përdoret për të dizajnuar filtra analog me kalim të lartë.
Për më tepër, ka efekte negative edhe në kapacitet. Siç u përmend më herët, ngarkesat që mbartin rrymë në përcjellës bëjnë kapacitet midis njëri-tjetrit si dhe objekteve afër. Ky efekt quhet si kapacitet endacak. Në linjat e transmetimit të energjisë, kapaciteti i humbur mund të ndodhë midis çdo linje, si dhe midis linjave dhe tokës, strukturave mbështetëse, etj. Për shkak të rrymave të mëdha që bartin ato, këto efekte të humbur ndikojnë ndjeshëm në humbjet e energjisë në linjat e transmetimit të energjisë.
Figura 02: Kondensatori me pllakë paralele
Cili është ndryshimi midis Induktivitetit dhe Kapacitetit?
Induktiviteti vs Kapaciteti |
|
| Induktiviteti është një veti e përcjellësve që mbajnë rrymë që gjeneron një fushë magnetike rreth përcjellësit. | Kapaciteti është aftësia e një pajisjeje për të ruajtur ngarkesat elektrike. |
| Matje | |
| Induktiviteti matet nga Henri (H) dhe simbolizohet si L. | Kapaciteti matet në Farads (F) dhe simbolizohet si C. |
| Pajisjet | |
| Përbërësi elektrik i lidhur me induktivitetin njihet si induktorë, të cilët zakonisht mbështjellen me një bërthamë ose pa një bërthamë. | Kapaciteti lidhet me kondensatorët. Ekzistojnë disa lloje kondensatorësh që përdoren në qarqe. |
| Sjellja në një ndryshim të tensionit | |
| Induktorët përgjigjen ndaj ndryshimit të ngadalshëm të tensioneve. Tensionet AC me frekuencë të lartë nuk mund të kalojnë nëpër induktorë. | Tensionet AC me frekuencë të ulët nuk mund të kalojnë nëpër kondensatorë, pasi ato veprojnë si pengesë ndaj frekuencave të ulëta. |
| Përdorni si filtra | |
| Induktiviteti është komponenti dominues në filtrat me kalim të ulët. | Kapaciteti është komponenti dominues në filtrat me kalim të lartë. |
Përmbledhje – Induktiviteti vs Kapaciteti
Induktanca dhe kapaciteti janë veti të pavarura të dy komponentëve të ndryshëm elektrikë. Ndërsa induktiviteti është një veti e një përcjellësi që mban rrymë për të ndërtuar një fushë magnetike, kapaciteti është një masë e aftësisë së një pajisjeje për të mbajtur ngarkesa elektrike. Të dyja këto veti përdoren në aplikime të ndryshme si bazë. Megjithatë, këto bëhen një disavantazh edhe për sa i përket humbjeve të energjisë. Përgjigja e induktivitetit dhe kapacitetit ndaj rrymave të ndryshme tregojnë sjellje të kundërta. Ndryshe nga induktorët që kalojnë tensione AC me ndryshim të ngad altë, kondensatorët bllokojnë tensionet me frekuencë të ngad altë që kalojnë nëpër to. Ky është ndryshimi midis induktivitetit dhe kapacitetit.
