Mahalagang Pagkakaiba – Inductance vs Capacitance
Ang Inductance at capacitance ay dalawa sa mga pangunahing katangian ng mga RLC circuit. Ang mga inductors at capacitor, na nauugnay sa inductance at capacitance ayon sa pagkakabanggit, ay karaniwang ginagamit sa mga waveform generator at analog filter. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng inductance at capacitance ay ang inductance ay isang property ng isang kasalukuyang nagdadala ng conductor na bumubuo ng magnetic field sa paligid ng conductor samantalang ang capacitance ay isang property ng isang device para humawak at mag-imbak ng mga electric charge.
Ano ang Inductance?
Ang Inductance ay ang "pag-aari ng isang electrical conductor kung saan ang pagbabago sa kasalukuyang sa pamamagitan nito ay nag-uudyok ng electromotive force sa conductor mismo". Kapag ang isang tansong wire ay nakabalot sa isang bakal na core at ang dalawang gilid ng coil ay inilagay sa mga terminal ng baterya, ang coil assembly ay nagiging magnet. Nangyayari ang phenomenon na ito dahil sa katangian ng inductance.
Mga Teorya ng Inductance
May ilang mga teorya na naglalarawan sa pag-uugali at mga katangian ng inductance ng isang kasalukuyang nagdadala ng conductor. Ang isang teorya na naimbento ng pisisista, si Hans Christian Ørsted, ay nagsasaad na ang isang magnetic field, B, ay nabuo sa paligid ng konduktor kapag ang isang pare-parehong kasalukuyang, I, ay dumadaan dito. Habang nagbabago ang kasalukuyang, gayundin ang magnetic field. Ang batas ni Ørsted ay itinuturing na unang pagtuklas ng relasyon sa pagitan ng kuryente at magnetism. Kapag ang agos ay umaagos palayo sa tagamasid, ang direksyon ng magnetic field ay clockwise.
Figure 01: Batas ni Oersted
Ayon sa batas ng induction ng Faraday, ang nagbabagong magnetic field ay nag-uudyok ng electromotive force (EMF) sa mga kalapit na konduktor. Ang pagbabagong ito ng magnetic field ay nauugnay sa konduktor, iyon ay, maaaring mag-iba ang patlang, o ang konduktor ay maaaring lumipat sa isang matatag na patlang. Ito ang pinakapangunahing batayan ng mga electric generator.
Ang ikatlong teorya ay ang batas ni Lenz, na nagsasaad na ang nabuong EMF sa konduktor ay sumasalungat sa pagbabago ng magnetic field. Halimbawa, kung ang conducting wire ay inilagay sa isang magnetic field at kung ang field ay nabawasan, ang isang EMF ay i-induce sa conductor ayon sa Faraday's Law sa isang direksyon kung saan ang induced current ay muling bubuo sa nabawasang magnetic field. Kung ang pagbabago ng panlabas na magnetic field d φ ay bumubuo, ang EMF (ε) ay mag-uudyok sa kabaligtaran na direksyon. Ang mga teoryang ito ay pinagtibay sa maraming mga aparato. Ang EMF induction na ito sa conductor mismo ay tinatawag na self-inductance ng coil, at ang pagkakaiba-iba ng kasalukuyang sa isang coil ay maaaring mag-udyok ng isang kasalukuyang sa isa pang malapit na konduktor. Ito ay tinatawag na mutual inductance.
ε=-dφ/dt
Dito, ang negatibong palatandaan ay nagpapahiwatig ng pagsalungat ng EMG sa pagbabago ng magnetic field.
Mga Yunit ng Inductance at Application
Inductance ay sinusukat sa Henry (H), ang SI unit na ipinangalan kay Joseph Henry na nakatuklas ng induction nang nakapag-iisa. Ang inductance ay kilala bilang 'L' sa mga electrical circuit pagkatapos ng pangalan ng Lenz.
Mula sa classical na electric bell hanggang sa modernong wireless power transferring techniques, ang induction ang naging pangunahing prinsipyo sa maraming inobasyon. Tulad ng nabanggit sa simula ng artikulong ito, ang magnetization ng isang copper coil ay ginagamit para sa mga electric bell at relay. Ang isang relay ay ginagamit upang lumipat ng malalaking alon gamit ang isang napakaliit na agos na nag-magnetize ng isang coil na umaakit sa isang poste ng isang switch ng malaking kasalukuyang. Ang isa pang halimbawa ay ang trip switch o ang residual current circuit breaker (RCCB). Doon, ang live at neutral na mga wire ng supply ay ipinapasa sa magkahiwalay na mga coil na nagbabahagi ng parehong core. Sa isang normal na kondisyon, ang sistema ay balanse dahil ang kasalukuyang sa live at neutral ay pareho. Sa isang kasalukuyang pagtagas sa home circuit, ang kasalukuyang sa dalawang coils ay magkakaiba, na gumagawa ng hindi balanseng magnetic field sa shared core. Kaya, ang isang switch pole ay umaakit sa core, biglang idiskonekta ang circuit. Bukod dito, maaaring magbigay ng ilang iba pang halimbawa gaya ng transformer, RF-ID system, wireless power charging method, induction cooker, atbp.
Ang mga inductor ay nag-aatubili din sa mga biglaang pagbabago ng agos sa pamamagitan ng mga ito. Samakatuwid, ang isang high-frequency na signal ay hindi dadaan sa isang inductor; ang dahan-dahan lamang na pagbabago ng mga bahagi ay lilipas. Ginagamit ang phenomenon na ito sa pagdidisenyo ng mga low-pass na analog filter circuit.
Ano ang Capacitance?
Ang capacitance ng isang device ay sumusukat sa kakayahang maghawak ng electric charge dito. Ang isang pangunahing kapasitor ay binubuo ng dalawang manipis na pelikula ng metal na materyal at isang dielectric na materyal na nasa pagitan ng mga ito. Kapag ang isang pare-parehong boltahe ay inilapat sa dalawang metal plate, magkasalungat na mga singil ay nakaimbak sa mga ito. Ang mga singil na ito ay mananatili kahit na ang boltahe ay tinanggal. Higit pa rito, kapag ang resistance R ay inilagay sa pagkonekta sa dalawang plato ng sisingilin na kapasitor, ang kapasitor ay naglalabas. Ang capacitance C ng device ay tinukoy bilang ang ratio sa pagitan ng charge (Q) na hawak nito at ang inilapat na boltahe, v, upang singilin ito. Ang kapasidad ay sinusukat ng Farads (F).
C=Q/v
Ang oras na kinuha upang i-charge ang capacitor ay sinusukat sa pamamagitan ng time constant na ibinigay sa: R x C. Dito, ang R ay ang resistensya sa kahabaan ng charging path. Ang time constant ay ang oras na kinuha ng capacitor para mag-charge ng 63% ng maximum capacity nito.
Mga Katangian ng Capacitance at Application
Hindi tumutugon ang mga capacitor sa patuloy na agos. Sa pagsingil ng kapasitor, ang kasalukuyang sa pamamagitan nito ay nag-iiba hanggang sa ito ay ganap na sisingilin, ngunit pagkatapos nito, ang kasalukuyang ay hindi pumasa sa kapasitor. Ito ay dahil ang dielectric layer sa pagitan ng mga metal plate ay ginagawang 'off-switch' ang kapasitor. Gayunpaman, ang kapasitor ay tumutugon sa iba't ibang mga alon. Tulad ng alternating current, ang pagbabago ng AC boltahe ay maaaring higit pang mag-charge o mag-discharge ng isang kapasitor na ginagawa itong isang 'on-switch' para sa mga boltahe ng AC. Ginagamit ang epektong ito para magdisenyo ng mga high-pass na analog filter.
Higit pa rito, may mga negatibong epekto din sa capacitance. Tulad ng nabanggit kanina, ang mga singil na nagdadala ng kasalukuyang sa mga konduktor ay gumagawa ng kapasidad sa pagitan ng bawat isa pati na rin ang mga kalapit na bagay. Ang epektong ito ay tinatawag na stray capacitance. Sa mga linya ng paghahatid ng kuryente, ang stray capacitance ay maaaring mangyari sa pagitan ng bawat linya gayundin sa pagitan ng mga linya at ng lupa, mga sumusuportang istruktura, atbp. Dahil sa malalaking alon na dala ng mga ito, ang stray effect na ito ay lubos na nakakaapekto sa pagkawala ng kuryente sa mga power transmission lines.
Figure 02: Parallel plate capacitor
Ano ang pagkakaiba ng Inductance at Capacitance?
Inductance vs Capacitance |
|
| Ang Inductance ay isang katangian ng kasalukuyang nagdadala ng mga conductor na bumubuo ng magnetic field sa paligid ng conductor. | Ang kapasidad ay ang kakayahan ng isang device na mag-imbak ng mga singil sa kuryente. |
| Pagsukat | |
| Ang inductance ay sinusukat ni Henry (H) at sinasagisag bilang L. | Ang kapasidad ay sinusukat sa Farads (F) at sinasagisag bilang C. |
| Mga Device | |
| Ang electrical component na nauugnay sa inductance ay kilala bilang inductors, na kadalasang umiikot na may core o walang core. | Ang Capacitance ay nauugnay sa mga capacitor. Mayroong ilang mga uri ng mga capacitor na ginagamit sa mga circuit. |
| Gawi sa Pagbabago ng Boltahe | |
| Tugon ng mga inductor sa mabagal na pagbabago ng mga boltahe. Ang mga high-frequency na boltahe ng AC ay hindi makakadaan sa mga inductor. | Ang mga low-frequency na boltahe ng AC ay hindi makakadaan sa mga capacitor, dahil nagsisilbi itong hadlang sa mababang frequency. |
| Gamitin bilang Mga Filter | |
| Ang Inductance ay ang nangingibabaw na bahagi sa mga low-pass na filter. | Ang kapasidad ay ang nangingibabaw na bahagi sa mga high-pass na filter. |
Buod – Inductance vs Capacitance
Ang Inductance at capacitance ay mga independiyenteng katangian ng dalawang magkaibang electrical component. Habang ang inductance ay isang pag-aari ng isang kasalukuyang nagdadala ng konduktor upang bumuo ng isang magnetic field, ang kapasidad ay isang sukatan ng kakayahan ng isang aparato na humawak ng mga singil sa kuryente. Ang parehong mga katangian ay ginagamit sa iba't ibang mga aplikasyon bilang batayan. Gayunpaman, ang mga ito ay nagiging kawalan din sa mga tuntunin ng pagkawala ng kuryente. Ang tugon ng inductance at capacitance sa iba't ibang mga alon ay nagpapahiwatig ng kabaligtaran na pag-uugali. Hindi tulad ng mga inductor na pumasa sa mabagal na pagbabago ng mga boltahe ng AC, hinaharangan ng mga capacitor ang mga mabagal na boltahe ng dalas na dumadaan sa kanila. Ito ang pagkakaiba sa pagitan ng inductance at capacitance.
