Diferencia entre inductancia y capacitancia

Diferencia clave - Inductancia vs Capacitancia
 

La inductancia y la capacitancia son dos de las propiedades principales de los circuitos RLC. Los inductores y capacitores, que están asociados con la inductancia y la capacitancia, respectivamente, se usan comúnmente en generadores de forma de onda y filtros analógicos. La diferencia clave entre la inductancia y la capacitancia es que La inductancia es una propiedad de un conductor portador de corriente que genera un campo magnético alrededor del conductor. mientras La capacitancia es una propiedad de un dispositivo para mantener y almacenar cargas eléctricas..

CONTENIDO
1. Resumen y diferencia clave
2. ¿Qué es la inductancia?
3. ¿Qué es la capacitancia?
4. Comparación lado a lado - Inductancia vs Capacitancia
5. Resumen

¿Qué es la inductancia??

La inductancia es la "propiedad de un conductor eléctrico por el cual un cambio en la corriente a través de ella induce una fuerza electromotriz en el propio conductor". Cuando se enrolla un cable de cobre alrededor de un núcleo de hierro y los dos bordes de la bobina se colocan en los terminales de la batería, el conjunto de la bobina se convierte en un imán. Este fenómeno se produce debido a la propiedad de la inductancia..

Teorías de la inductancia

Existen varias teorías que describen el comportamiento y las propiedades de la inductancia de un conductor portador de corriente. Una teoría inventada por el físico, Hans Christian Ørsted, afirma que un campo magnético, B, se genera alrededor del conductor cuando una corriente constante, I, lo atraviesa. A medida que la corriente cambia, también lo hace el campo magnético.. Ley de Ørsted Es considerado como el primer descubrimiento de la relación entre electricidad y magnetismo. Cuando la corriente fluye lejos del observador, la dirección del campo magnético es en sentido horario.

Figura 01: Ley de Oersted

De acuerdo a Ley de inducción de Faraday., un campo magnético cambiante induce una fuerza electromotriz (EMF) en los conductores cercanos. Este cambio del campo magnético es relativo al conductor, es decir, el campo puede variar o el conductor puede moverse a través de un campo estable. Esta es la base más fundamental de los generadores eléctricos..

La tercera teoría es La ley de lenz, que establece que la FEM generada en el conductor se opone al cambio del campo magnético. Por ejemplo, si un cable conductor se coloca en un campo magnético y si el campo se reduce, se inducirá una FEM en el conductor según la Ley de Faraday en una dirección en la que la corriente inducida reconstruirá el campo magnético reducido. Si el cambio del campo magnético externo reφ está construyendo, el EMF (ε) inducirá en la dirección opuesta. Estas teorías han sido molidas a muchos dispositivos. Esta inducción de EMF en el propio conductor se llama autoinducción de la bobina, y la variación de la corriente en una bobina también podría inducir una corriente en otro conductor cercano. Esto se llama como inductancia mutua..

ε = -dφ / dt

Aquí, el signo negativo indica la oposición de la EMG al cambio del campo magnético.

Unidades de Inductancia y Aplicación.

La inductancia se mide en Henry (H), la unidad SI llamada así por Joseph Henry, quien descubrió la inducción de forma independiente. La inductancia se indica como 'L' en los circuitos eléctricos después del nombre de Lenz.

Desde la campana eléctrica clásica hasta las modernas técnicas de transferencia de energía inalámbrica, la inducción ha sido el principio básico en muchas innovaciones. Como se mencionó al principio de este artículo, la magnetización de una bobina de cobre se utiliza para campanas y relés eléctricos. Un relé se usa para conmutar corrientes grandes utilizando una corriente muy pequeña que magnetiza una bobina que atrae un polo de un interruptor de la corriente grande. Otro ejemplo es el interruptor de disparo o el interruptor de circuito de corriente residual (RCCB). Allí, los cables vivos y neutros del suministro pasan a través de bobinas separadas que comparten el mismo núcleo. En una condición normal, el sistema está equilibrado ya que la corriente en vivo y neutral es la misma. En una fuga de corriente en el circuito doméstico, la corriente en las dos bobinas será diferente, lo que creará un campo magnético desequilibrado en el núcleo compartido. Por lo tanto, un polo de conmutación atrae al núcleo, desconectando repentinamente el circuito. Además, se podrían dar otros ejemplos, como el transformador, el sistema RF-ID, el método de carga de energía inalámbrica, las cocinas de inducción, etc..

Los inductores también son reacios a los cambios repentinos de las corrientes a través de ellos. Por lo tanto, una señal de alta frecuencia no pasaría a través de un inductor; solo pasarían lentamente los componentes cambiantes. Este fenómeno se emplea en el diseño de circuitos de filtro analógico de paso bajo..

¿Qué es la capacitancia??

La capacitancia de un dispositivo mide la capacidad de mantener una carga eléctrica en él. Un condensador básico está compuesto por dos películas delgadas de material metálico y un material dieléctrico intercalado entre ellas. Cuando se aplica un voltaje constante a las dos placas de metal, se almacenan en ellas cargas opuestas. Estas cargas permanecerán incluso si se elimina el voltaje. Además, cuando se coloca la resistencia R que conecta las dos placas del capacitor cargado, el capacitor se descarga. La capacitancia do del dispositivo se define como la relación entre la carga (Q) se mantiene y la tensión aplicada., v, para cargarlo. La capacitancia es medida por Farads (F).

C = Q / v

El tiempo necesario para cargar el condensador se mide por la constante de tiempo dada en: R x C. Aquí, R es la resistencia a lo largo del camino de carga. La constante de tiempo es el tiempo que toma el capacitor para cargar el 63% de su capacidad máxima.

Propiedades de la capacitancia y aplicación.

Los condensadores no responden a corrientes constantes. En la carga del capacitor, la corriente a través de él varía hasta que está completamente cargada, pero después de eso, la corriente no pasa a lo largo del capacitor. Esto se debe a que la capa dieléctrica entre las placas de metal hace que el capacitor se "desconecte". Sin embargo, el condensador responde a corrientes variables. Al igual que la corriente alterna, el cambio de la tensión de CA podría cargar o descargar un capacitor, lo que lo convierte en un "interruptor de encendido" para las tensiones de CA. Este efecto se utiliza para diseñar filtros analógicos de paso alto..

Además, también hay efectos negativos en la capacitancia. Como se mencionó anteriormente, las cargas que transportan corriente en los conductores hacen que la capacitancia entre sí y los objetos cercanos. Este efecto se llama como capacitancia perdida. En las líneas de transmisión de energía, la capacitancia parásita podría ocurrir entre cada línea, así como entre las líneas y la tierra, las estructuras de soporte, etc. Debido a las grandes corrientes transportadas por ellas, este efecto disperso afecta considerablemente las pérdidas de energía en las líneas de transmisión de energía..

Figura 02: Condensador de placa paralela.

 ¿Cuál es la diferencia entre inductancia y capacitancia??

Inductancia vs capacitancia
La inductancia es una propiedad de los conductores de corriente que generan un campo magnético alrededor del conductor..	La capacitancia es la capacidad de un dispositivo para almacenar cargas eléctricas..
Medición
La inductancia se mide por Henry (H) y se simboliza como L.	La capacitancia se mide en Farads (F) y se simboliza como C.
Dispositivos
El componente eléctrico asociado con la inductancia se conoce como inductores, que generalmente se enrollan con un núcleo o sin núcleo..	La capacitancia está asociada a los condensadores. Hay varios tipos de condensadores utilizados en los circuitos..
Comportamiento en un cambio de voltaje
Inductores de respuesta a voltajes cambiantes lentos. Los voltajes de CA de alta frecuencia no pueden pasar a través de inductores.	Los voltajes de CA de baja frecuencia no pueden pasar a través de los condensadores, ya que actúan como una barrera para las bajas frecuencias.
Utilizar como filtros
La inductancia es el componente dominante en los filtros de paso bajo.	La capacitancia es el componente dominante en los filtros de paso alto.

Resumen - Inductancia vs Capacitancia

La inductancia y la capacitancia son propiedades independientes de dos componentes eléctricos diferentes. Mientras que la inductancia es una propiedad de un conductor portador de corriente para construir un campo magnético, la capacitancia es una medida de la capacidad de un dispositivo para sostener cargas eléctricas. Ambas propiedades se utilizan en diversas aplicaciones como base. Sin embargo, estos también se convierten en una desventaja en términos de pérdidas de energía. La respuesta de inductancia y capacitancia a corrientes variables indica un comportamiento opuesto. A diferencia de los inductores que pasan voltajes de CA de cambio lento, los capacitores bloquean los voltajes de frecuencia lenta que pasan a través de ellos. Esta es la diferencia entre inductancia y capacitancia..

Referencia:
1.Sears, F. W., & Zemansky, M. W. (1964). Física universitaria.Chicago
2.Capacitancia. (Dakota del Norte.). Consultado el 30 de mayo de 2017, de http://www.physbot.co.uk/capacitance.html
3.Inducción electromagnética. (2017, 03 de mayo). Consultado el 30 de mayo de 2017, de https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_induction#Faraday.27s_law_of_induction_and_Lenz.27s_law

Imagen de cortesía:
1. "Electromagnetismo" Por usuario: Stannered - Imagen: Electromagnetism.png (CC BY-SA 3.0) vía Commons Wikimedia
2. "Condensador de placa paralela" Por inductiveload - dibujo propio (dominio público) a través de Commons Wikimedia