Sự khác biệt giữa điện cảm và điện dung

Sự khác biệt chính - Điện cảm so với điện dung
 

Độ tự cảm và điện dung là hai thuộc tính chính của mạch RLC. Cuộn cảm và tụ điện, tương ứng với điện cảm và điện dung tương ứng, thường được sử dụng trong các máy phát dạng sóng và bộ lọc analog. Sự khác biệt chính giữa điện cảm và điện dung là cuộn cảm là một tính chất của một dây dẫn mang dòng điện tạo ra từ trường xung quanh dây dẫn trong khi điện dung là một tài sản của một thiết bị để giữ và lưu trữ điện tích.

NỘI DUNG
1. Tổng quan và sự khác biệt chính
2. Điện cảm là gì
3. Điện dung là gì
4. So sánh cạnh nhau - Điện cảm so với điện dung
5. Tóm tắt

Điện cảm là gì?

Độ tự cảm là tính chất của một dây dẫn điện, theo đó sự thay đổi dòng điện qua nó tạo ra một lực điện động trong chính dây dẫn đó. Khi một dây đồng được quấn quanh lõi sắt và hai cạnh của cuộn dây được đặt trên các cực của pin, cụm cuộn dây sẽ trở thành một nam châm. Hiện tượng này xảy ra do tính chất của cuộn cảm.

Lý thuyết về độ tự cảm

Có một số lý thuyết mô tả hành vi và tính chất của độ tự cảm của một dây dẫn mang dòng điện. Một lý thuyết được phát minh bởi nhà vật lý, Hans Christian rsted, nói rằng một từ trường, B, được tạo ra xung quanh dây dẫn khi một dòng điện không đổi, I, đi qua nó. Khi dòng điện thay đổi, từ trường cũng vậy.. Luật Ørsted được coi là phát hiện đầu tiên về mối quan hệ giữa điện và từ. Khi dòng điện chạy ra khỏi người quan sát, hướng của từ trường theo chiều kim đồng hồ.

Hình 01: Luật của Oersted

Dựa theo Định luật cảm ứng của Faraday, một từ trường thay đổi gây ra một lực điện động (EMF) trong các dây dẫn gần đó. Sự thay đổi của từ trường này có liên quan đến dây dẫn, nghĩa là từ trường có thể thay đổi hoặc dây dẫn có thể di chuyển qua một trường ổn định. Đây là cơ sở cơ bản nhất của máy phát điện.

Lý thuyết thứ ba là Luật của Lenz, trong đó tuyên bố rằng EMF được tạo ra trong dây dẫn chống lại sự thay đổi của từ trường. Ví dụ, nếu một dây dẫn được đặt trong từ trường và nếu trường bị giảm, EMF sẽ được cảm ứng trong dây dẫn theo Định luật Faraday theo hướng mà dòng điện cảm ứng sẽ tái tạo lại từ trường giảm. Nếu sự thay đổi của từ trường bên ngoài dφ đang xây dựng, EMF (ε) sẽ gây ra theo hướng ngược lại. Những lý thuyết này đã được căn cứ vào nhiều thiết bị. Cảm ứng EMF này trong chính dây dẫn được gọi là tự cảm của cuộn dây và sự biến đổi của dòng điện trong cuộn dây cũng có thể tạo ra dòng điện trong một dây dẫn khác gần đó. Điều này được gọi là tự cảm lẫn nhau.

ε = -dφ / dt

Ở đây, dấu hiệu tiêu cực cho thấy sự đối lập của EMG với sự thay đổi của từ trường.

Đơn vị tự cảm và ứng dụng

Độ tự cảm được đo bằng Henry (H), đơn vị SI được đặt theo tên Joseph Henry, người đã phát hiện ra cảm ứng một cách độc lập. Độ tự cảm được ghi là 'L' trong các mạch điện theo tên của Lenz.

Từ chuông điện cổ điển đến các kỹ thuật truyền tải điện không dây hiện đại, cảm ứng đã là nguyên tắc cơ bản trong nhiều sáng kiến. Như đã đề cập ở đầu bài viết này, từ hóa của cuộn dây đồng được sử dụng cho chuông điện và rơle. Rơle được sử dụng để chuyển đổi dòng điện lớn bằng cách sử dụng một dòng điện rất nhỏ từ hóa một cuộn dây thu hút một cực của một công tắc của dòng điện lớn. Một ví dụ khác là công tắc ngắt hoặc bộ ngắt dòng điện dư (RCCB). Ở đó, dây sống và dây trung tính của nguồn cung cấp được truyền qua các cuộn dây riêng biệt có chung lõi. Trong điều kiện bình thường, hệ thống được cân bằng vì dòng điện ở trạng thái sống và trung tính là như nhau. Tại một rò rỉ hiện tại trong mạch nhà, dòng điện trong hai cuộn dây sẽ khác nhau, tạo ra một từ trường không cân bằng trong lõi dùng chung. Do đó, một cực chuyển đổi thu hút vào lõi, đột nhiên ngắt kết nối mạch. Ngoài ra, có thể đưa ra một số ví dụ khác như máy biến áp, hệ thống RF-ID, phương pháp sạc điện không dây, bếp cảm ứng, v.v..

Cuộn cảm cũng miễn cưỡng với sự thay đổi đột ngột của dòng điện qua chúng. Do đó, tín hiệu tần số cao sẽ không đi qua cuộn cảm; chỉ các thành phần thay đổi từ từ sẽ vượt qua. Hiện tượng này được sử dụng trong việc thiết kế các mạch lọc tương tự thông thấp.

Điện dung là gì?

Điện dung của một thiết bị đo khả năng giữ điện tích trong nó. Một tụ điện cơ bản bao gồm hai màng mỏng vật liệu kim loại và vật liệu điện môi kẹp giữa chúng. Khi một điện áp không đổi được đặt vào hai tấm kim loại, các điện tích trái dấu sẽ được lưu trữ trên chúng. Những khoản phí này sẽ vẫn còn ngay cả khi điện áp được loại bỏ. Hơn nữa, khi điện trở R được đặt kết nối hai bản của tụ điện tích điện, tụ phóng điện. Điện dung C của thiết bị được định nghĩa là tỷ lệ giữa các lần sạc (Q) nó giữ và điện áp được áp dụng, v, để sạc nó Điện dung được đo bằng Farads (F).

C = Q / v

Thời gian để sạc tụ được đo bằng hằng số thời gian được cho trong: R x C. Ở đây, R là điện trở dọc theo đường sạc. Hằng số thời gian là thời gian mà tụ điện sử dụng để sạc 63% công suất tối đa của nó.

Thuộc tính của điện dung và ứng dụng

Tụ điện không đáp ứng với dòng điện liên tục. Khi sạc tụ điện, dòng điện qua nó thay đổi cho đến khi được sạc đầy, nhưng sau đó, dòng điện không đi dọc theo tụ điện. Điều này là do lớp điện môi giữa các tấm kim loại làm cho tụ điện trở thành một 'công tắc tắt'. Tuy nhiên, các tụ đáp ứng với dòng điện khác nhau. Giống như dòng điện xoay chiều, sự thay đổi của điện áp xoay chiều có thể sạc hoặc xả thêm tụ điện khiến nó trở thành 'công tắc' cho điện áp xoay chiều. Hiệu ứng này được sử dụng để thiết kế các bộ lọc tương tự thông cao.

Hơn nữa, có những tác động tiêu cực trong điện dung là tốt. Như đã đề cập trước đó, các điện tích mang dòng điện trong dây dẫn tạo ra điện dung giữa nhau cũng như các vật thể gần đó. Hiệu ứng này được gọi là điện dung đi lạc. Trong các đường dây truyền tải điện, điện dung đi lạc có thể xảy ra giữa mỗi đường dây cũng như giữa các đường dây và trái đất, các cấu trúc hỗ trợ, v.v. Do dòng điện lớn do chúng mang theo, các hiệu ứng đi lạc này ảnh hưởng đáng kể đến tổn thất điện năng trong các đường dây truyền tải điện.

Hình 02: Tụ điện song song

 Sự khác biệt giữa điện cảm và điện dung là gì?

Điện cảm so với điện dung
Điện cảm là một tính chất của dây dẫn mang dòng điện tạo ra từ trường xung quanh dây dẫn.	Điện dung là khả năng của một thiết bị để lưu trữ điện tích.
Đo đạc
Độ tự cảm được đo bởi Henry (H) và được ký hiệu là L.	Điện dung được đo bằng Farads (F) và được ký hiệu là C.
Thiết bị
Thành phần điện liên quan đến cuộn cảm được gọi là cuộn cảm, thường cuộn với lõi hoặc không có lõi.	Điện dung được liên kết với các tụ điện. Có một số loại tụ điện được sử dụng trong các mạch.
Hành vi thay đổi điện áp
Cuộn cảm đáp ứng với điện áp thay đổi chậm. Điện áp xoay chiều tần số cao không thể đi qua cuộn cảm.	Điện áp xoay chiều tần số thấp không thể đi qua các tụ điện, vì chúng hoạt động như một rào cản đối với các tần số thấp.
Sử dụng làm Bộ lọc
Điện cảm là thành phần thống trị trong các bộ lọc thông thấp.	Điện dung là thành phần thống trị trong các bộ lọc thông cao.

Tóm tắt - Điện cảm so với điện dung

Điện cảm và điện dung là tính chất độc lập của hai thành phần điện khác nhau. Trong khi điện cảm là một tính chất của một dây dẫn mang dòng điện để xây dựng từ trường, điện dung là thước đo khả năng của một thiết bị giữ điện tích. Cả hai tính chất này được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau làm cơ sở. Tuy nhiên, những điều này trở thành một bất lợi cũng như về tổn thất điện năng. Đáp ứng của điện cảm và điện dung với các dòng điện khác nhau cho thấy hành vi ngược lại. Không giống như cuộn cảm truyền qua điện áp xoay chiều thay đổi chậm, tụ điện chặn điện áp tần số chậm đi qua chúng. Đây là sự khác biệt giữa điện cảm và điện dung.

Tài liệu tham khảo:
1.Sears, F. W., & Zemansky, M. W. (1964). Đại học vật lý.Chicago
2. Tài trợ. (ví dụ). Truy cập ngày 30 tháng 5 năm 2017, từ http://www.physbot.co.uk/capacribution.html
3. Cảm ứng điện từ. (2017, ngày 03 tháng 5). Truy cập ngày 30 tháng 5 năm 2017, từ https://en.wikipedia.org/wiki/Elect Magnet_indraction # Faraday.27s_law_of_indraction_and_Lenz.27s_law

Hình ảnh lịch sự:
1. Điện từ trường hoàng tử Do người dùng: Stannered - Hình ảnh: Elect Magnetnetism.png (CC BY-SA 3.0) qua Commons Wikimedia
2. Tấm song song của điện thoại di động bằng cách đặt cuộn cảm - bản vẽ riêng (Miền công cộng) qua Commons Wikimedia