Diferença entre indutância e capacitância

Diferença de chave - indutância vs capacitância
 

Indutância e capacitância são duas das principais propriedades dos circuitos RLC. Indutores e capacitores, associados à indutância e à capacitância, respectivamente, são comumente usados ​​em geradores de formas de onda e filtros analógicos. A principal diferença entre indutância e capacitância é que indutância é uma propriedade de um condutor de corrente que gera um campo magnético ao redor do condutor enquanto que capacitância é uma propriedade de um dispositivo para armazenar e armazenar cargas elétricas.

CONTEÚDO
1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é indutância
3. O que é capacitância
4. Comparação Lado a Lado - Indutância vs Capacitância
5. Resumo

O que é indutância?

Indutância é a “propriedade de um condutor elétrico, pela qual uma mudança de corrente através dele induz uma força eletromotriz no próprio condutor”. Quando um fio de cobre é enrolado em torno de um núcleo de ferro e as duas bordas da bobina são colocadas nos terminais da bateria, o conjunto da bobina se torna um ímã. Este fenômeno ocorre devido à propriedade da indutância.

Teorias da indutância

Existem várias teorias que descrevem o comportamento e as propriedades da indutância de um condutor de corrente. Uma teoria inventada pelo físico, Hans Christian Ørsted, afirma que um campo magnético, B, é gerado ao redor do condutor quando uma corrente constante, I, passa por ele. À medida que a corrente muda, o campo magnético também muda. Lei de Ørsted é considerado como a primeira descoberta da relação entre eletricidade e magnetismo. Quando a corrente flui para longe do observador, a direção do campo magnético é no sentido horário.

Figura 01: Lei de Oersted

De acordo com Lei de indução de Faraday, um campo magnético variável induz uma força eletromotriz (EMF) em condutores próximos. Essa alteração do campo magnético é relativa ao condutor, ou seja, o campo pode variar ou o condutor pode se mover através de um campo constante. Esta é a base mais fundamental dos geradores elétricos.

A terceira teoria é Lei de Lenz, que afirma que a EMF gerada no condutor se opõe à mudança do campo magnético. Por exemplo, se um fio condutor for colocado em um campo magnético e se o campo for reduzido, uma EMF será induzida no condutor de acordo com a Lei de Faraday, em uma direção pela qual a corrente induzida reconstruirá o campo magnético reduzido. Se a alteração do campo magnético externo dφ está construindo, o EMF (ε) induzirá na direção oposta. Essas teorias foram fundamentadas em muitos dispositivos. Essa indução EMF no próprio condutor é chamada de auto-indutância da bobina, e a variação de corrente em uma bobina também pode induzir uma corrente em outro condutor próximo. Isso é chamado de indutância mútua.

ε = -dφ / dt

Aqui, o sinal negativo indica a oposição do EMG à mudança do campo magnético.

Unidades de indutância e aplicação

A indutância é medida em Henry (H), a unidade SI com o nome de Joseph Henry que descobriu a indução independentemente. A indutância é anotada como 'L' em circuitos elétricos após o nome de Lenz.

Da campainha elétrica clássica às modernas técnicas de transferência de energia sem fio, a indução tem sido o princípio básico de muitas inovações. Como mencionado no começo deste artigo, a magnetização de uma bobina de cobre é usada para sinos e relés elétricos. Um relé é usado para alternar grandes correntes usando uma corrente muito pequena que magnetiza uma bobina que atrai um polo de um comutador da grande corrente. Outro exemplo é o interruptor de disparo ou o disjuntor de corrente residual (RCCB). Lá, os fios vivos e neutros do suprimento são passados ​​por bobinas separadas que compartilham o mesmo núcleo. Em uma condição normal, o sistema é equilibrado, pois a corrente ativa e neutra é a mesma. Em um vazamento de corrente no circuito doméstico, a corrente nas duas bobinas será diferente, criando um campo magnético desequilibrado no núcleo compartilhado. Assim, um pólo de chave atrai para o núcleo, desconectando repentinamente o circuito. Além disso, vários outros exemplos, como transformador, sistema de RF-ID, método de carregamento de energia sem fio, fogões de indução, etc., podem ser dados.

Os indutores também relutam em mudanças repentinas de correntes através deles. Portanto, um sinal de alta frequência não passaria através de um indutor; apenas componentes que mudavam lentamente passariam. Esse fenômeno é empregado no projeto de circuitos de filtro analógico passa-baixo.

O que é capacitância?

A capacitância de um dispositivo mede a capacidade de reter uma carga elétrica nele. Um capacitor básico é composto por dois filmes finos de material metálico e um material dielétrico imprensado entre eles. Quando uma tensão constante é aplicada às duas placas de metal, cargas opostas são armazenadas nelas. Essas cobranças permanecerão mesmo se a tensão for removida. Além disso, quando a resistência R é colocada conectando as duas placas do capacitor carregado, o capacitor descarrega. A capacitância C do dispositivo é definido como a razão entre a carga (Q) mantém e a tensão aplicada, v, para carregar. A capacitância é medida por Farads (F).

C = Q / v

O tempo necessário para carregar o capacitor é medido pela constante de tempo indicada em: R x C. Aqui, R é a resistência ao longo do caminho de carregamento. Constante de tempo é o tempo gasto pelo capacitor para carregar 63% de sua capacidade máxima.

Propriedades de Capacitância e Aplicação

Os capacitores não respondem a correntes constantes. Ao carregar o capacitor, a corrente através dele varia até que esteja totalmente carregada, mas depois disso, a corrente não passa pelo capacitor. Isso ocorre porque a camada dielétrica entre as placas de metal torna o capacitor um 'desligado'. No entanto, o capacitor responde a diferentes correntes. Assim como a corrente alternada, a alteração da tensão CA pode carregar ou descarregar ainda mais um capacitor, tornando-o um 'interruptor' para tensões CA. Esse efeito é usado para projetar filtros analógicos passa-altos.

Além disso, também existem efeitos negativos na capacitância. Como mencionado anteriormente, as cargas que transportam corrente nos condutores produzem capacitância entre si e objetos próximos. Este efeito é chamado como capacitância dispersa. Nas linhas de transmissão de energia, a capacitância perdida pode ocorrer entre cada linha, bem como entre as linhas e a terra, estruturas de suporte etc. Devido às grandes correntes transportadas por elas, esse efeito disperso afeta consideravelmente as perdas de energia nas linhas de transmissão de energia.

Figura 02: Capacitor de placa paralela

 Qual é a diferença entre indutância e capacitância?

Indutância vs Capacitância
A indutância é uma propriedade dos condutores de corrente que gera um campo magnético ao redor do condutor.	Capacitância é a capacidade de um dispositivo para armazenar cargas elétricas.
Medição
A indutância é medida por Henry (H) e é simbolizada como L.	A capacitância é medida em Farads (F) e é simbolizada como C.
Aparelhos
O componente elétrico associado à indutância é conhecido como indutor, que geralmente se enrola com um núcleo ou sem núcleo..	A capacitância está associada aos capacitores. Existem vários tipos de capacitores usados ​​em circuitos.
Comportamento na Mudança de Tensão
Resposta dos indutores a tensões de mudança lenta. Tensões CA de alta frequência não podem passar através de indutores.	As tensões CA de baixa frequência não podem passar pelos capacitores, pois atuam como uma barreira às baixas frequências.
Usar como filtros
A indutância é o componente dominante nos filtros passa-baixo.	A capacitância é o componente dominante nos filtros passa-altos.

Resumo - Indutância vs Capacitância

Indutância e capacitância são propriedades independentes de dois componentes elétricos diferentes. Enquanto a indutância é uma propriedade de um condutor de corrente para construir um campo magnético, a capacitância é uma medida da capacidade de um dispositivo de suportar cargas elétricas. Ambas as propriedades são usadas em várias aplicações como base. No entanto, elas também se tornam uma desvantagem em termos de perda de energia. A resposta da indutância e capacitância a correntes variáveis ​​indica um comportamento oposto. Ao contrário dos indutores que passam por tensões alternadas de mudança lenta, os capacitores bloqueiam tensões de frequência lenta que passam por elas. Esta é a diferença entre indutância e capacitância.

Referência:
1.Sears, F.W. & Zemansky, M.W. (1964). Universidade física.Chicago
2.Capacidade. (n.d.). Recuperado em 30 de maio de 2017, de http://www.physbot.co.uk/capacitance.html
Indução 3.Electromagnetic. (03 de maio de 2017). Recuperado em 30 de maio de 2017, em https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_induction#Faraday.27s_law_of_induction_and_Lenz.27s_law

Cortesia da imagem:
1. “Eletromagnetismo” pelo usuário: Stannered - Imagem: Electromagnetism.png (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. “Capacitor de placa paralela” Por inductiveload - próprio desenho (Domínio Público) via Commons Wikimedia