Perbezaan Utama – Kearuhan vs Kapasitans
Kearuhan dan kemuatan ialah dua sifat utama litar RLC. Induktor dan kapasitor, yang masing-masing dikaitkan dengan kearuhan dan kemuatan, biasanya digunakan dalam penjana bentuk gelombang dan penapis analog. Perbezaan utama antara kearuhan dan kemuatan ialah kearuhan ialah sifat konduktor pembawa arus yang menghasilkan medan magnet di sekeliling konduktor manakala kemuatan ialah sifat peranti untuk menahan dan menyimpan cas elektrik.
Apakah itu Kearuhan?
Induktansi ialah “sifat konduktor elektrik di mana perubahan arus melaluinya mendorong daya gerak elektrik dalam konduktor itu sendiri”. Apabila wayar kuprum dililitkan di sekeliling teras besi dan kedua-dua tepi gegelung diletakkan pada terminal bateri, pemasangan gegelung menjadi magnet. Fenomena ini berlaku kerana sifat induktansi.
Teori Kearuhan
Terdapat beberapa teori yang menerangkan kelakuan dan sifat kearuhan konduktor pembawa arus. Satu teori yang dicipta oleh ahli fizik, Hans Christian Ørsted, menyatakan bahawa medan magnet, B, terhasil di sekeliling konduktor apabila arus malar, I, melaluinya. Apabila arus berubah, medan magnet juga berubah. Undang-undang Ørsted dianggap sebagai penemuan pertama hubungan antara elektrik dan kemagnetan. Apabila arus mengalir dari pemerhati, arah medan magnet adalah mengikut arah jam.
Rajah 01: Undang-undang Oersted
Mengikut hukum aruhan Faraday, medan magnet yang berubah-ubah mendorong daya gerak elektrik (EMF) dalam konduktor berdekatan. Perubahan medan magnet ini adalah relatif kepada konduktor, iaitu, sama ada medan boleh berubah-ubah, atau konduktor boleh bergerak melalui medan mantap. Ini adalah asas paling asas bagi penjana elektrik.
Teori ketiga ialah hukum Lenz, yang menyatakan bahawa EMF yang dihasilkan dalam konduktor menentang perubahan medan magnet. Sebagai contoh, jika wayar pengalir diletakkan dalam medan magnet dan jika medan dikurangkan, EMF akan teraruh dalam konduktor mengikut Hukum Faraday ke arah yang mana arus teraruh akan membina semula medan magnet yang dikurangkan. Jika perubahan medan magnet luar d φ sedang dibina, EMF (ε) akan mendorong ke arah yang bertentangan. Teori-teori ini telah diasaskan kepada banyak peranti. Aruhan EMF dalam konduktor itu sendiri dipanggil kearuhan sendiri bagi gegelung, dan variasi arus dalam gegelung boleh mendorong arus dalam konduktor lain yang berdekatan juga. Ini dipanggil sebagai induktansi bersama.
ε=-dφ/dt
Di sini, tanda negatif menunjukkan tentangan EMG terhadap perubahan medan magnet.
Unit Kearuhan dan Aplikasi
Induktansi diukur dalam Henry (H), unit SI yang dinamakan sempena Joseph Henry yang menemui aruhan secara bebas. Kearuhan dicatatkan sebagai 'L' dalam litar elektrik selepas nama Lenz.
Daripada loceng elektrik klasik kepada teknik pemindahan kuasa wayarles moden, induksi telah menjadi prinsip asas dalam banyak inovasi. Seperti yang dinyatakan pada permulaan artikel ini, kemagnetan gegelung kuprum digunakan untuk loceng elektrik dan geganti. Geganti digunakan untuk menukar arus besar menggunakan arus yang sangat kecil yang memanetkan gegelung yang menarik kutub suis arus besar. Contoh lain ialah suis trip atau pemutus litar arus sisa (RCCB). Di sana, wayar hidup dan neutral bekalan disalurkan melalui gegelung berasingan yang berkongsi teras yang sama. Dalam keadaan biasa, sistem adalah seimbang kerana arus dalam hidup dan neutral adalah sama. Pada kebocoran arus dalam litar rumah, arus dalam dua gegelung akan berbeza, menjadikan medan magnet tidak seimbang dalam teras kongsi. Oleh itu, kutub suis menarik ke teras, tiba-tiba memutuskan litar. Selain itu, beberapa contoh lain seperti pengubah, sistem RF-ID, kaedah pengecasan kuasa wayarles, periuk aruhan, dsb. boleh diberikan.
Induktor juga enggan menerima perubahan mendadak arus melaluinya. Oleh itu, isyarat frekuensi tinggi tidak akan melalui induktor; hanya komponen yang berubah perlahan-lahan akan berlalu. Fenomena ini digunakan dalam mereka bentuk litar penapis analog laluan rendah.
Apakah Kapasitansi?
Kapasitansi peranti mengukur keupayaan untuk menahan cas elektrik di dalamnya. Kapasitor asas terdiri daripada dua filem nipis bahan logam dan bahan dielektrik yang diapit di antaranya. Apabila voltan malar dikenakan pada kedua-dua plat logam, cas yang bertentangan akan disimpan padanya. Caj ini akan kekal walaupun voltan dikeluarkan. Tambahan pula, apabila rintangan R diletakkan menyambungkan dua plat pemuat bercas, pemuat dilepaskan. Kapasiti C peranti ditakrifkan sebagai nisbah antara cas (Q) yang dipegangnya dan voltan terpakai, v, untuk mengecasnya. Kapasitansi diukur dengan Farads (F).
C=Q/v
Masa yang diambil untuk mengecas kapasitor diukur dengan pemalar masa yang diberikan dalam: R x C. Di sini, R ialah rintangan di sepanjang laluan pengecasan. Pemalar masa ialah masa yang diambil oleh kapasitor untuk mengecas 63% daripada kapasiti maksimumnya.
Sifat Kapasitansi dan Aplikasi
Kapasitor tidak bertindak balas kepada arus malar. Semasa pengecasan kapasitor, arus yang melaluinya berbeza-beza sehingga ia dicas sepenuhnya, tetapi selepas itu, arus tidak melewati kapasitor. Ini kerana lapisan dielektrik di antara plat logam menjadikan kapasitor sebagai 'suis mati'. Walau bagaimanapun, kapasitor bertindak balas kepada arus yang berbeza-beza. Seperti arus ulang-alik, perubahan voltan AC boleh mengecas atau menyahcaskan kapasitor seterusnya menjadikannya 'suis-hidup' untuk voltan AC. Kesan ini digunakan untuk mereka bentuk penapis analog laluan tinggi.
Tambahan pula, terdapat kesan negatif dalam kapasiti juga. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, cas yang membawa arus dalam konduktor menjadikan kemuatan antara satu sama lain serta objek berdekatan. Kesan ini dipanggil sebagai kapasitans sesat. Dalam talian penghantaran kuasa, kemuatan sesat boleh berlaku di antara setiap talian dan juga di antara talian dan bumi, struktur sokongan, dll. Disebabkan oleh arus besar yang dibawa olehnya, kesan sesat ini banyak menjejaskan kehilangan kuasa dalam talian penghantaran kuasa.
Rajah 02: Kapasitor plat selari
Apakah perbezaan antara Kearuhan dan Kapasitans?
Kearuhan vs Kapasitans |
|
| Kearuhan ialah sifat konduktor pembawa arus yang menghasilkan medan magnet di sekeliling konduktor. | Kapasitansi ialah keupayaan peranti untuk menyimpan cas elektrik. |
| Ukuran | |
| Kearuhan diukur oleh Henry (H) dan dilambangkan sebagai L. | Kapasitansi diukur dalam Farads (F) dan dilambangkan sebagai C. |
| Peranti | |
| Komponen elektrik yang dikaitkan dengan kearuhan dikenali sebagai induktor, yang biasanya bergelung dengan teras atau tanpa teras. | Kapasitans dikaitkan dengan kapasitor. Terdapat beberapa jenis kapasitor yang digunakan dalam litar. |
| Tingkah Laku pada Perubahan Voltan | |
| Tindak balas induktor terhadap perubahan voltan yang perlahan. Voltan AC frekuensi tinggi tidak boleh melalui induktor. | Voltan AC frekuensi rendah tidak boleh melalui kapasitor, kerana ia bertindak sebagai penghalang kepada frekuensi rendah. |
| Gunakan sebagai Penapis | |
| Kearuhan ialah komponen yang mendominasi dalam penapis laluan rendah. | Kapasitansi ialah komponen yang mendominasi dalam penapis laluan tinggi. |
Ringkasan – Kearuhan vs Kapasitans
Kearuhan dan kemuatan adalah sifat bebas bagi dua komponen elektrik yang berbeza. Walaupun kearuhan adalah sifat konduktor pembawa arus untuk membina medan magnet, kemuatan adalah ukuran keupayaan peranti untuk menahan cas elektrik. Kedua-dua sifat ini digunakan dalam pelbagai aplikasi sebagai asas. Walau bagaimanapun, ini menjadi kelemahan juga dari segi kehilangan kuasa. Tindak balas kearuhan dan kemuatan kepada arus yang berbeza-beza menunjukkan kelakuan yang bertentangan. Tidak seperti induktor yang melepasi voltan AC yang berubah perlahan, kapasitor menyekat voltan frekuensi perlahan yang melaluinya. Ini adalah perbezaan antara kearuhan dan kapasitansi.
