Diferencia clave: inductancia frente a capacitancia
La inductancia y la capacitancia son dos de las propiedades principales de los circuitos RLC. Los inductores y condensadores, que están asociados con inductancia y capacitancia respectivamente, se utilizan comúnmente en generadores de formas de onda y filtros analógicos. La diferencia clave entre inductancia y capacitancia es que la inductancia es una propiedad de un conductor portador de corriente que genera un campo magnético alrededor del conductor, mientras que la capacitancia es una propiedad de un dispositivo para sostener y almacenar cargas eléctricas.
CONTENIDO
1. Descripción general y diferencia clave
2. Qué es la inductancia
3. Qué es la capacitancia
4. Comparación lado a lado - Inductancia versus 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 él induce una fuerza electromotriz en el propio conductor". Cuando un alambre de cobre se envuelve 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 ocurre 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 cambia la corriente, también cambia el campo magnético. La ley de Ørsted se considera el primer descubrimiento de la relación entre electricidad y magnetismo. Cuando la corriente fluye lejos del observador, la dirección del campo magnético es en el sentido de las agujas del reloj.
Figura 01: Ley de Oersted
De acuerdo con la 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, o 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 EMF generada en el conductor se opone al cambio del campo magnético. Por ejemplo, si se coloca un cable conductor en un campo magnético y si el campo se reduce, se inducirá un EMF en el conductor de acuerdo con 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 d φ se está construyendo, el EMF (ε) inducirá en la dirección opuesta. Estas teorías se han basado en muchos dispositivos. Esta inducción de EMF en el propio conductor se llama autoinductancia de la bobina, y la variación de corriente en una bobina también podría inducir una corriente en otro conductor cercano. Esto se llama inductancia mutua.
ε = -dφ / dt
Aquí, el signo negativo indica la oposición del EMG al cambio del campo magnético.
Unidades de inductancia y aplicación
La inductancia se mide en Henry (H), la unidad SI que lleva el nombre de 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 el timbre eléctrico clásico hasta las técnicas modernas 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 timbres y relés eléctricos. Se utiliza un relé para conmutar grandes corrientes 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 disyuntor de circuito de corriente residual (RCCB). Allí, los cables neutros y vivos de la fuente pasan a través de bobinas separadas que comparten el mismo núcleo. En condiciones normales, el sistema está equilibrado ya que la corriente en vivo y en neutral es la misma. En una fuga de corriente en el circuito de inicio, la corriente en las dos bobinas será diferente, lo que generará un campo magnético desequilibrado en el núcleo compartido. Así,un polo del interruptor atrae al núcleo, desconectando repentinamente el circuito. Además, se podrían dar varios otros ejemplos tales como transformador, sistema RF-ID, método de carga de energía inalámbrica, cocinas de inducción, etc.
Los inductores también son reacios a cambios repentinos de corrientes a través de ellos. Por lo tanto, una señal de alta frecuencia no pasaría por un inductor; sólo pasarían componentes que cambian lentamente. 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 cargas opuestas en ellas. Estas cargas permanecerán incluso si se elimina el voltaje. Además, cuando se coloca la resistencia R conectando las dos placas del condensador cargado, el condensador se descarga. La capacitancia C del dispositivo se define como la relación entre la carga (Q) que contiene y el voltaje aplicado, v, para cargarlo. La capacitancia se mide en Faradios (F).
C = Q / v
El tiempo necesario para cargar el capacitor se mide por la constante de tiempo dada en: R x C. Aquí, R es la resistencia a lo largo de la ruta de carga. La constante de tiempo es el tiempo que tarda el condensador en cargar el 63% de su capacidad máxima.
Propiedades de capacitancia y aplicación
Los condensadores no responden a corrientes constantes. En la carga del condensador, la corriente a través de él varía hasta que está completamente cargado, pero después de eso, la corriente no pasa por el condensador. Esto se debe a que la capa dieléctrica entre las placas de metal hace que el condensador sea un "interruptor de apagado". Sin embargo, el condensador responde a corrientes variables. Al igual que la corriente alterna, el cambio de voltaje de CA podría cargar o descargar aún más un condensador, convirtiéndolo en un 'interruptor de encendido' para voltajes 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 generan capacitancia entre sí y entre los objetos cercanos. Este efecto se denomina capacitancia parásita. En las líneas de transmisión de energía, la capacidad parásita puede ocurrir entre cada línea, así como entre las líneas y la tierra, estructuras de soporte, etc. Debido a las grandes corrientes que transportan, este efecto parásito 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 ??
Diferencia del medio del artículo antes de la mesa
Inductancia vs capacitancia |
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| La inductancia es una propiedad de los conductores portadores de corriente que genera un campo magnético alrededor del conductor. | La capacitancia es la capacidad de un dispositivo para almacenar cargas eléctricas. |
| Medición | |
| Henry (H) mide la inductancia y se simboliza como L. | La capacitancia se mide en Faradios (F) y se simboliza como C. |
| Dispositivos | |
| El componente eléctrico asociado con la inductancia se conoce como inductores, que generalmente se enrollan con núcleo o sin núcleo. | La capacitancia está asociada con los condensadores. Hay varios tipos de condensadores que se utilizan en circuitos. |
| Comportamiento ante un cambio de voltaje | |
| Respuesta de los inductores a voltajes que cambian lentamente. Los voltajes de CA de alta frecuencia no pueden atravesar inductores. | Los voltajes de CA de baja frecuencia no pueden atravesar los condensadores, ya que actúan como una barrera para las bajas frecuencias. |
| Usar 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. Si bien 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 mantener 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 condensadores bloquean los voltajes de frecuencia lenta que los atraviesan. Esta es la diferencia entre inductancia y capacitancia.
