Różnica między kondensatorami a induktorami

Co to są kondensatory?

Kondensatory to elementy elektryczne, podobne do rezystorów i cewek indukcyjnych, które utrudniają przepływ prądu w obwodzie. Jednak w przeciwieństwie do rezystora, który rozprasza prąd, kondensator gromadzi energię w celu zachowania napięcia w obwodzie. Kondensatory wykorzystują pole elektryczne do magazynowania energii.

Co to są cewki indukcyjne?

Podobnie jak kondensatory, cewki indukcyjne są komponentami elektrycznymi stosowanymi w obwodzie, aby utrudniać zmiany prądu lub filtrować określone częstotliwości. Cewka indukcyjna gromadzi energię w polu magnetycznym, które zachowuje prąd w obwodzie.

Różnice między kondensatorami a cewkami indukcyjnymi

1. Projekt fizyczny kondensatorów a cewki indukcyjne

Kondensatory mają dwie płytki przewodzące, które są zwykle oddzielone materiałem dielektrycznym, który służy jako izolator. Teoretycznie szczelina powietrzna może oddzielić płyty, ale ta konstrukcja jest wyjątkowo nieefektywna z powodu strat energii. Popularne typy kondensatorów to:

• Kondensatory ceramiczne
• Kondensatory tantalowe
• Kondensatory elektrolityczne

Cewka indukcyjna to po prostu drut, prawie zawsze zwinięty, z dwoma zaciskami. Cewki indukcyjne mogą być sprzężone, mogą mieć specjalną obudowę i mogą mieć różne materiały rdzenia w cewce. Najmniejsze cewki indukcyjne są zwykle znacznie większe niż najmniejsze kondensatory, ponieważ drut spiralny zajmuje znacznie więcej miejsca niż cienkie warstwy płytek kondensatora. Jednak cewki indukcyjne do montażu powierzchniowego stały się znacznie mniejsze, aby pasowały do ​​małych urządzeń, takich jak telefony komórkowe. Niektóre typowe typy cewek obejmują:

• Cewki wielowarstwowe
• Sprzężone cewki indukcyjne
• Formowane cewki indukcyjne
• Induktory RF
• Dławiki
• Dławiki do montażu powierzchniowego

2. Rodzaj pola pamięci w kondensatorach vs. cewki indukcyjne

Kondensatory przechowują energię w polu elektrycznym.

Cewki indukcyjne przechowują energię w polu magnetycznym.

3. Napięcie a prąd

W kondensatorze energia jest obliczana w kategoriach napięcia. Napięcie określa się jako różnicę energii potencjalnej między dwiema oddzielonymi płytkami. Kondensator jest odporny na zmiany napięcia poprzez magazynowanie energii w polu elektrycznym wytwarzanym przez płyty i szczelinę. Gdy do obwodu doprowadzany jest prąd, ładunki gromadzą się na płytkach kondensatora. Dlatego napięcie nie może natychmiast zmienić się na kondensatorze.

• Prąd nie może przepływać przez płytki kondensatora.

W cewce energia jest obliczana w kategoriach prądu. Cewka indukcyjna jest odporna na zmiany prądu w obwodzie. Kiedy przez cewkę przepływa prąd stały, powstaje pole magnetyczne. Jako właściwość pola magnetycznego, gdy prąd nagle rośnie lub zmniejsza się, prąd w polu magnetycznym zmienia się w przeciwnym kierunku. Opiera się to lub utrudnia zmianę prądu w obwodzie. Induktor hamuje natychmiastową zmianę prądu.

• Prąd może przepływać przez drut cewki indukcyjnej, ale jednocześnie tworzy pole magnetyczne.

4. Prądy AC i DC

Jeśli prąd przemienny zostanie przyłożony do obwodu z kondensatorem i rezystorem, napięcie (lub pole elektromagnetyczne) będzie opóźnione w stosunku do prądu (w zależności od pojemności i częstotliwości), ponieważ kondensator jest odporny na zmiany napięcia. Jeśli zamiast tego zostanie zastosowany obwód prądu stałego, prąd zacznie się wysoki i zaniknie do 0. W takim przypadku ładunek kondensatora gromadzi się wraz z upływem prądu, dopóki różnica potencjałów w kondensatorze nie będzie zbyt duża dla siły przeciwnej do prądu.

Jeśli prąd przemienny zostanie przyłożony do obwodu z cewką i rezystorem, prąd będzie opóźniony w stosunku do napięcia (w zależności od indukcyjności i częstotliwości), ponieważ cewka indukcyjna jest odporna na zmiany prądu. Po przyłożeniu prądu stałego prąd zacznie się na niskim poziomie i wzrośnie do stanu ustalonego, jako odwrotność do kondensatora. Dzieje się tak, ponieważ pole magnetyczne w cewce jest odporne na nagłą zmianę prądu, która pojawia się po włączeniu prądu stałego. Gdy prąd zostanie odcięty, pole magnetyczne ponownie oprze się zmianie.

5. Częstotliwości kondensatorów i induktorów

Kondensatory najlepiej nadają się do przewodzenia sygnałów o wysokiej częstotliwości. Mogą być używane do blokowania sygnałów o niskiej częstotliwości lub szumu. Rozmiar kondensatora może zmienić zakres częstotliwości, które są odfiltrowywane, a różne wielkości kondensatorów można łączyć.

Dławiki najlepiej przewodzą przy niskich częstotliwościach i odfiltrowują sygnały i oscylacje o wysokiej częstotliwości. Cewki indukcyjne można stosować w połączeniu z kondensatorami w celu ograniczenia zakresu częstotliwości w obwodzie.

6. Zastosowania kondensatorów i induktorów

Ponieważ kondensatory dobrze przewodzą przy wysokich częstotliwościach, są one powszechnie stosowane w zasilaczach wysokiego napięcia, w których mogą filtrować szumy. Tradycyjnie stosowano je w sytuacjach, w których potrzebna była bardzo duża pojemność i poziomy mocy, np. W radarach. Są również stosowane w elektronice, takiej jak radia wykorzystujące sygnały oscylacyjne, w których jedna płyta kondensatora może się rozładować, a druga może natychmiast się naładować. Kondensatory są również zwykle umieszczane obok mikroczipów, aby blokować interferencje z sygnałów prądu stałego; w tym przypadku są to kondensatory odsprzęgające.

Cewki indukcyjne są popularne w szerokiej gamie nowoczesnej elektroniki i urządzeń. Telewizory, radia i świece zapłonowe są codziennym zastosowaniem cewek indukcyjnych. W sytuacjach, w których ważne są częstotliwości lub rezonans, cewki indukcyjne można łączyć z kondensatorami i rezystorami w celu wzmocnienia lub ograniczenia oscylacji w obwodzie. Tradycyjne cewki indukcyjne są zwykle zbyt duże, aby można je było stosować z nowoczesnymi mikroczipami, ale cewki indukcyjne do montażu powierzchniowego są wytwarzane na tyle małe, że pasują do współczesnej elektroniki. Inne typy cewek mają dodatkowe możliwości, takie jak zastosowanie sprzężonych cewek w transformatorach.

Tabela różnic między kondensatorami a induktorami

Funkcja	Kondensator	Induktor
Pole do przechowywania	Pole elektryczne	Pole magnetyczne
Odporny na napięcie lub prąd	Napięcie	obecny
Przewodzi prąd	Nie	tak
Prąd przemienny	Opóźnienia napięcia	Aktualne opóźnienia
Prąd stały	Obecny zmniejsza się z czasem	Obecny wzrost w czasie
Najlepsza częstotliwość przewodzenia	Wysokie częstotliwości	Niskie częstotliwości

Podsumowanie kondensatorów a cewki indukcyjne

• Kondensatory i cewki indukcyjne są podobnymi komponentami elektrycznymi, które utrudniają przepływ prądu w obwodzie; w przeciwieństwie do rezystora, magazynują energię zamiast ją rozproszyć.
• Kondensator magazynuje energię w polu elektrycznym, podczas gdy cewka magazynuje energię w polu magnetycznym.
• Kondensatory są odporne na zmiany napięcia i prąd nie przepływa przez nie; cewki indukcyjne są odporne na zmiany prądu i przewodzenia.
• Kondensatory działają najlepiej na wysokich częstotliwościach, a cewki indukcyjne działają najlepiej na niskich częstotliwościach; można je łączyć w celu odfiltrowania niepożądanych sygnałów lub częstotliwości.