الفرق الرئيسي - الحث مقابل السعة
الحث والسعة هما من الخصائص الأساسية لدارات RLC. تُستخدم المحاثات والمكثفات ، المرتبطة بالحث والسعة على التوالي ، بشكل شائع في مولدات شكل الموجة والمرشحات التناظرية. الفرق الرئيسي بين الحث والسعة هو أن الحث هو خاصية للموصل الحامل للتيار الذي يولد مجالًا مغناطيسيًا حول الموصل بينما السعة هي خاصية لجهاز للاحتفاظ بالشحنات الكهربائية وتخزينها.
ما هو المحاثة؟
الحث هو "خاصية الموصل الكهربائي التي من خلالها يؤدي التغيير في التيار من خلاله إلى إحداث قوة دافعة كهربائية في الموصل نفسه".عندما يتم لف سلك نحاسي حول قلب حديدي وتوضع حافتا الملف على أطراف البطارية ، تصبح مجموعة الملف مغناطيسًا. تحدث هذه الظاهرة بسبب خاصية الحث.
نظريات الحث
هناك العديد من النظريات التي تصف سلوك وخصائص الحث للموصل الحامل الحالي. تقول إحدى النظريات التي اخترعها الفيزيائي ، هانز كريستيان أورستد ، أن مجالًا مغناطيسيًا ، B ، يتولد حول الموصل عندما يمر تيار ثابت ، I ، من خلاله. مع تغير التيار ، يتغير المجال المغناطيسي أيضًا. يعتبر قانون أورستد أول اكتشاف للعلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية. عندما يتدفق التيار بعيدًا عن المراقب ، يكون اتجاه المجال المغناطيسي في اتجاه عقارب الساعة.
الشكل 01: قانون أورستد
وفقًا لقانون فاراداي للحث ، يحفز المجال المغناطيسي المتغير قوة دافعة كهربائية (EMF) في الموصلات القريبة. هذا التغيير في المجال المغناطيسي يتعلق بالموصل ، أي أنه يمكن أن يتغير المجال ، أو يمكن للموصل التحرك عبر حقل ثابت. هذا هو الأساس الأساسي للمولدات الكهربائية.
النظرية الثالثة هي قانون لينز ، الذي ينص على أن المجال الكهرومغناطيسي المتولد في الموصل يعارض تغيير المجال المغناطيسي. على سبيل المثال ، إذا تم وضع سلك موصل في مجال مغناطيسي وإذا تم تقليل المجال ، فسيتم تحفيز EMF في الموصل وفقًا لقانون فاراداي في اتجاه يعيد التيار المستحث من خلاله بناء المجال المغناطيسي المختزل.إذا تم إنشاء تغيير المجال المغناطيسي الخارجي d φ ، فإن EMF (ε) سوف يحفز في الاتجاه المعاكس. كانت هذه النظريات مطبقة على العديد من الأجهزة. يسمى هذا الحث الكهرومغناطيسي في الموصل نفسه بالتحريض الذاتي للملف ، ويمكن أن يؤدي تغير التيار في الملف إلى إحداث تيار في موصل آخر قريب أيضًا. يسمى هذا بالحث المتبادل.
ε=-dφ / دينارا
هنا ، تشير العلامة السالبة إلى معارضة EMG لتغيير المجال المغناطيسي.
وحدات الحث والتطبيق
الحث يقاس في Henry (H) ، وحدة SI المسماة على اسم جوزيف هنري الذي اكتشف الحث بشكل مستقل. يُشار إلى الحث على أنه "L" في الدوائر الكهربائية بعد اسم Lenz.
من الجرس الكهربائي الكلاسيكي إلى تقنيات نقل الطاقة اللاسلكية الحديثة ، كان الحث هو المبدأ الأساسي في العديد من الابتكارات. كما هو مذكور في بداية هذه المقالة ، يتم استخدام مغنطة ملف نحاسي للأجراس والمرحلات الكهربائية.يستخدم المرحل لتبديل التيارات الكبيرة باستخدام تيار صغير جدًا يمغنط ملفًا يجذب قطبًا لمفتاح التيار الكبير. مثال آخر هو مفتاح الرحلة أو قاطع دائرة التيار المتبقي (RCCB). هناك ، يتم تمرير الأسلاك الحية والمحايدة للإمداد من خلال ملفات منفصلة تشترك في نفس النواة. في الحالة العادية ، يكون النظام متوازنًا لأن التيار في الحياة والحياد هو نفسه. عند التسرب الحالي في الدائرة المنزلية ، سيكون التيار في الملفين مختلفًا ، مما يؤدي إلى إنشاء مجال مغناطيسي غير متوازن في القلب المشترك. وهكذا ، ينجذب قطب التبديل إلى القلب ، ويفصل الدائرة فجأة. علاوة على ذلك ، يمكن إعطاء عدد من الأمثلة الأخرى مثل المحول ونظام RF-ID وطريقة شحن الطاقة اللاسلكية وأفران الحث وما إلى ذلك.
المحاثات أيضًا مترددة في التغييرات المفاجئة للتيارات من خلالها. لذلك ، لن تمر الإشارة عالية التردد عبر محث ؛ فقط المكونات المتغيرة ببطء سوف تمر. يتم استخدام هذه الظاهرة في تصميم دوائر التصفية التناظرية منخفضة التمرير.
ما هي السعة؟
سعة الجهاز تقيس القدرة على الاحتفاظ بشحنة كهربائية فيه. يتكون المكثف الأساسي من غشاءين رقيقين من مادة معدنية ومادة عازلة محصورة بينهما. عندما يتم تطبيق جهد ثابت على الصفيحتين المعدنيتين ، يتم تخزين الشحنات المعاكسة عليهما. ستبقى هذه الرسوم حتى إذا تم إزالة الجهد. علاوة على ذلك ، عندما توضع المقاومة R لتوصيل لوحين من المكثف المشحون ، فإن المكثف يفرغ. يتم تعريف السعة C للجهاز على أنها النسبة بين الشحنة (Q) التي يحملها والجهد المطبق ، v لشحنه. يتم قياس السعة بواسطة Farads (F).
C=Q / v
يقاس الوقت المستغرق لشحن المكثف بثابت الوقت المحدد في: R x C. هنا ، R هي المقاومة على طول مسار الشحن. ثابت الوقت هو الوقت الذي يستغرقه المكثف لشحن 63٪ من سعته القصوى.
خصائص السعة والتطبيق
المكثفات لا تستجيب للتيارات المستمرة. عند شحن المكثف ، يتغير التيار من خلاله حتى يتم شحنه بالكامل ، ولكن بعد ذلك ، لا يمر التيار على طول المكثف. وذلك لأن الطبقة العازلة بين الصفائح المعدنية تجعل المكثف "مفتاح إيقاف التشغيل". ومع ذلك ، فإن استجابات المكثف لتيارات متفاوتة. مثل التيار المتردد ، يمكن أن يؤدي تغيير جهد التيار المتردد إلى زيادة شحن أو تفريغ مكثف مما يجعله "مفتاح التشغيل" لجهد التيار المتردد. يستخدم هذا التأثير لتصميم مرشحات تناظرية عالية التمرير.
علاوة على ذلك ، هناك تأثيرات سلبية في السعة أيضًا. كما ذكرنا سابقًا ، فإن الشحنات التي تحمل التيار في الموصلات تجعل السعة بين بعضها البعض وكذلك الأشياء القريبة. يسمى هذا التأثير بالسعة الشاردة. في خطوط نقل الطاقة ، يمكن أن تحدث السعة الشاردة بين كل خط وكذلك بين الخطوط والأرض ، والهياكل الداعمة ، وما إلى ذلك. نظرًا للتيارات الكبيرة التي تحملها ، تؤثر هذه التأثيرات الشاردة بشكل كبير على فقدان الطاقة في خطوط نقل الطاقة.
الشكل 02: مكثف لوحة متوازية
ما الفرق بين الحث و السعة؟
الحث مقابل السعة |
|
| الحث هو خاصية للموصلات الحاملة الحالية التي تولد مجالًا مغناطيسيًا حول الموصل. | السعة هي قدرة الجهاز على تخزين الشحنات الكهربائية. |
| القياس | |
| الحث يقاس بواسطة Henry (H) ويرمز له بـ L. | السعة تقاس بالفاراد (F) ويرمز لها بـ C. |
| الأجهزة | |
| يُعرف المكون الكهربائي المرتبط بالحث بالمحاثات ، والتي عادةً ما يتم لفها بنواة أو بدون قلب. | السعة مرتبطة بالمكثفات. هناك عدة أنواع من المكثفات المستخدمة في الدوائر. |
| سلوك عند تغيير الجهد | |
| استجابة المحاثات للجهود البطيئة المتغيرة. لا يمكن لجهود التيار المتردد عالية التردد أن تمر عبر المحاثات. | لا يمكن لجهود التيار المتردد منخفضة التردد المرور عبر المكثفات ، لأنها تعمل كحاجز أمام الترددات المنخفضة. |
| استخدم كفلاتر | |
| الحث هو المكون المسيطر في مرشحات تمرير الترددات المنخفضة. | السعة هي العنصر المهيمن في مرشحات التمرير العالي. |
ملخص - الحث مقابل السعة
الحث والسعة خصائص مستقلة لمكونين كهربائيين مختلفين. في حين أن الحث هو خاصية للموصل الحامل الحالي لبناء مجال مغناطيسي ، فإن السعة هي مقياس لقدرة الجهاز على الاحتفاظ بالشحنات الكهربائية. يتم استخدام هاتين الخاصيتين في تطبيقات مختلفة كأساس. ومع ذلك ، تصبح هذه عيوبًا أيضًا من حيث فقد الطاقة. تشير استجابة الحث والسعة للتيارات المتغيرة إلى سلوك معاكس. على عكس المحرِّضات التي تمر بجهد تيار متردد بطيء التغير ، فإن المكثفات تحجب الفولتية ذات التردد البطيء التي تمر عبرها. هذا هو الفرق بين الحث والسعة.
