Key Difference – Indutância vs Capacitância
Indutância e capacitância são duas das principais propriedades dos circuitos RLC. Indutores e capacitores, que estão associados com 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 manter e armazenar cargas elétricas.
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 torno de um núcleo de ferro e as duas extremidades da bobina são colocadas nos terminais da bateria, o conjunto da bobina torna-se 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 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, está passando por ele. À medida que a corrente muda, o mesmo acontece com 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 de indução de Faraday, um campo magnético variável induz uma força eletromotriz (EMF) em 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 constante. Esta é a base mais fundamental dos geradores elétricos.
A terceira teoria é a lei de Lenz, que afirma que a EMF gerada 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, uma EMF será induzida no condutor de acordo com a Lei de Faraday em uma direção na qual a corrente induzida reconstruirá o campo magnético reduzido. Se a mudança do campo magnético externo d φ estiver em construção, a EMF (ε) induzirá na direção oposta. Essas teorias foram fundamentadas em muitos dispositivos. Essa indução EMF no próprio condutor é chamada de autoindutância da bobina, e a variação da corrente em uma bobina também pode induzir uma corrente em outro condutor próximo. 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 do SI com o nome de Joseph Henry, que descobriu a indução de forma independente. 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. Como mencionado no início deste artigo, a magnetização de uma bobina de cobre é usada para campainhas e relés elétricos. Um relé é usado para comutar grandes correntes usando uma corrente muito pequena que magnetiza uma bobina que atrai um pólo de uma chave de grande corrente. Outro exemplo é o interruptor de disparo ou o disjuntor de corrente residual (RCCB). Lá, os fios energizados e neutros da alimentação passam por bobinas separadas que compartilham o mesmo núcleo. Em uma condição normal, o sistema está equilibrado, pois a corrente em vivo e neutro é a mesma. Em uma fuga de corrente no circuito doméstico, a corrente nas duas bobinas será diferente, criando um campo magnético desequilibrado no núcleo compartilhado. Assim, um pólo de comutação atrai para o núcleo, desconectando repentinamente o circuito. Além disso, vários outros exemplos, como transformador, sistema RF-ID, método de carregamento de energia sem fio, fogões de indução, etc. podem ser fornecidos.
Indutores também são relutantes a mudanças repentinas de correntes através deles. Portanto, um sinal de alta frequência não passaria por um indutor; apenas os componentes que mudam lentamente passariam. Esse fenômeno é empregado no projeto de circuitos de filtro analógico passa-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 dois filmes finos de material metálico e um material dielétrico intercalado entre eles. Quando uma tensão 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 tensão 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 através dele 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, as respostas do capacitor a correntes variadas. 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, existem efeitos negativos na capacitância também. Como mencionado anteriormente, as cargas que transportam corrente nos condutores fazem capacitância entre si, bem como objetos próximos. Este efeito é chamado de capacitância parasita. Nas 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 placas paralelas
Qual é a diferença entre Indutância e Capacitância?
Indutância vs Capacitância |
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| Indutância é uma propriedade dos condutores que transportam 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 indutor, que geralmente enrola com ou sem núcleo. | A capacitância está associada aos capacitores. Existem vários tipos de capacitores usados em circuitos. |
| Comportamento em uma mudança de tensão | |
| Resposta dos indutores a tensões de mudança lenta. Tensões CA de alta frequência não podem passar pelos indutores. | Tensões CA de baixa frequência não podem passar por capacitores, pois agem como uma barreira para baixas frequências. |
| Usar como Filtros | |
| Indutância é o componente dominante em filtros passa-baixa. | Capacitância é o componente dominante em filtros passa- altas. |
Resumo – Indutância vs Capacitância
Indutância e capacitância são propriedades independentes de dois componentes elétricos diferentes. Enquanto a indutância é 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 várias aplicações como base. No entanto, estes tornam-se uma desvantagem também em termos de perdas de energia. A resposta da indutância e capacitância a correntes variáveis indicam um comportamento oposto. Ao contrário dos indutores que passam tensões CA de mudança lenta, os capacitores bloqueiam tensões de baixa frequência que passam por eles. Esta é a diferença entre indutância e capacitância.
