Diferença Chave - Indutância vs Capacitância
Indutância e capacitância são duas das propriedades principais dos circuitos RLC. Indutores e capacitores, que estão associados à indutância e capacitância respectivamente, são comumente usados em geradores de forma de onda e filtros analógicos. A principal diferença entre indutância e capacitância é que a indutância é uma propriedade de um condutor de corrente que gera um campo magnético ao redor do condutor, enquanto a capacitância é uma propriedade de um dispositivo para conter e armazenar cargas elétricas.
CONTEÚDO
1. Visão geral e diferença principal
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 na corrente através dele induz uma força eletromotriz no próprio condutor”. Quando um fio de cobre é enrolado em 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. Conforme a corrente muda, também muda o campo magnético. A lei de Ørsted é considerada 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 a lei da indução de Faraday, um campo magnético variável induz uma força eletromotriz (EMF) nos condutores próximos. Essa mudança do campo magnético é relativa ao condutor, ou seja, ou o campo pode variar, ou o condutor pode se mover através de um campo estável. Esta é a base mais fundamental dos geradores elétricos.
A terceira teoria é a lei de Lenz, que afirma que o EMF gerado 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, um EMF será induzido no condutor de acordo com a Lei de Faraday em uma direção pela qual a corrente induzida reconstruirá o campo magnético reduzido. Se a mudança do campo magnético externo d φ está se construindo, o EMF (ε) irá induzir na direção oposta. Essas teorias foram baseadas em muitos dispositivos. Esta indução EMF no próprio condutor é chamada de auto-indutância da bobina, e a variação da corrente em uma bobina poderia induzir uma corrente em outro condutor próximo também. 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 nomeada em homenagem a Joseph Henry, que descobriu a indução independentemente. A indutância é indicada como 'L' em circuitos elétricos após o nome de Lenz.
Desde a campainha elétrica clássica até as técnicas modernas de transferência de energia sem fio, a indução tem sido o princípio básico em muitas inovações. Conforme mencionado no início deste artigo, a magnetização de uma bobina de cobre é usada para sinos elétricos e relés. Um relé é usado para chavear grandes correntes usando uma corrente muito pequena que magnetiza uma bobina que atrai um pólo de uma chave da corrente grande. Outro exemplo é a chave de trip ou o disjuntor de corrente residual (RCCB). Lá, os fios vivo e neutro da fonte são passados por bobinas separadas que compartilham o mesmo núcleo. Em condições normais, o sistema está 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. Portanto,um pólo de switch atrai para o núcleo, de repente desconectando o circuito. Além disso, uma série de outros exemplos, como transformador, sistema 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 por um indutor; apenas a mudança lenta de componentes passaria. Esse fenômeno é empregado no projeto de circuitos de filtro analógico de passagem baixa.
O que é capacitância?
A capacitância de um dispositivo mede a capacidade de manter uma carga elétrica nele. Um capacitor básico é composto de duas películas finas de material metálico e um material dielétrico imprensado entre eles. Quando uma voltagem constante é aplicada às duas placas de metal, cargas opostas são armazenadas nelas. Essas cargas 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 definida como a razão entre a carga (Q) que ele mantém e a voltagem aplicada, v, para carregá-lo. A capacitância é medida por Farads (F).
C = Q / v
O tempo necessário para carregar o capacitor é medido pela constante de tempo dada em: R x C. Aqui, R é a resistência ao longo do caminho de carga. A constante de tempo é o tempo que o capacitor leva para carregar 63% de sua capacidade máxima.
Propriedades de capacitância e aplicação
Capacitores não respondem a correntes constantes. No carregamento do capacitor, a corrente que passa por ele varia até que esteja totalmente carregado, mas depois disso, a corrente não passa pelo capacitor. Isso ocorre porque a camada dielétrica entre as placas de metal torna o capacitor um 'interruptor'. No entanto, o capacitor responde a correntes variáveis. Assim como a corrente alternada, a mudança da tensão CA pode carregar ou descarregar ainda mais um capacitor, tornando-o um 'interruptor' para tensões CA. Este efeito é usado para projetar filtros analógicos passa-altas.
Além disso, também existem efeitos negativos na capacitância. Como mencionado anteriormente, as cargas que conduzem a corrente nos condutores formam a capacitância umas das outras, bem como dos objetos próximos. Este efeito é chamado de capacitância parasita. Em linhas de transmissão de energia, a capacitância parasita pode ocorrer entre cada linha, bem como entre as linhas e a terra, estruturas de suporte, etc. Devido às grandes correntes transportadas por elas, esses efeitos parasitas afetam 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?
Artigo Diff meio antes da tabela
Indutância vs Capacitância |
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| A indutância é uma propriedade dos condutores de transporte de corrente que gera um campo magnético ao redor do condutor. | Capacitância é a capacidade de um dispositivo de 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. |
| Dispositivos | |
| O componente elétrico associado à indutância é conhecido como indutores, que geralmente se enrolam com ou sem núcleo. | A capacitância está associada aos capacitores. Existem vários tipos de capacitores usados em circuitos. |
| Comportamento em uma mudança de voltagem | |
| Resposta dos indutores a tensões que mudam lentamente. As tensões CA de alta frequência não podem passar por indutores. | Tensões CA de baixa frequência não podem passar pelos capacitores, pois atuam como uma barreira para as baixas frequências. |
| Use como filtros | |
| A indutância é o componente dominante em filtros passa-baixa. | A capacitância é o componente dominante em filtros passa-altas. |
Resumo - Indutância vs Capacitância
A indutância e a capacitância são propriedades independentes de dois componentes elétricos diferentes. Embora a indutância seja uma propriedade de um condutor de corrente para construir um campo magnético, a capacitância é uma medida da capacidade de um dispositivo de reter cargas elétricas. Ambas as propriedades são usadas em vários aplicativos como base. No entanto, isso se torna uma desvantagem também em termos de perdas de energia. A resposta de indutância e capacitância a correntes variáveis indicam comportamento oposto. Ao contrário dos indutores que passam por tensões CA de variação lenta, os capacitores bloqueiam tensões de frequência lenta que passam por eles. Esta é a diferença entre indutância e capacitância.
