Tofauti Muhimu – Uingizaji dhidi ya Uwezo
Uingizaji na uwezo ni sifa mbili za msingi za saketi za RLC. Inductors na capacitors, ambazo zinahusishwa na inductance na capacitance kwa mtiririko huo, hutumiwa kwa kawaida katika jenereta za waveform na filters za analog. Tofauti kuu kati ya inductance na capacitance ni kwamba inductance ni sifa ya kondakta inayobeba sasa ambayo huzalisha uga wa sumaku karibu na kondakta ilhali uwezo ni sifa ya kifaa cha kushikilia na kuhifadhi chaji za umeme.
Inductance ni nini?
Inductance ni "sifa ya kondakta ya umeme ambayo kwayo badiliko la mkondo kupitia kwayo huleta nguvu ya kielektroniki kwenye kondakta yenyewe". Wakati waya wa shaba umefungwa kwenye msingi wa chuma na kando mbili za coil zimewekwa kwenye vituo vya betri, mkusanyiko wa coil unakuwa sumaku. Jambo hili hutokea kwa sababu ya sifa ya uingizaji hewa.
Nadharia za Utangulizi
Kuna nadharia kadhaa zinazoelezea tabia na sifa za utekelezaji wa kondakta anayebeba sasa. Nadharia moja iliyobuniwa na mwanafizikia, Hans Christian Ørsted, inasema kwamba uga wa sumaku, B, hutokezwa karibu na kondakta wakati mkondo usiobadilika, mimi, unapita ndani yake. Kadiri hali ya sasa inavyobadilika, ndivyo uwanja wa sumaku unavyobadilika. Sheria ya Ørsted inachukuliwa kuwa ugunduzi wa kwanza wa uhusiano kati ya umeme na sumaku. Mkondo unapotiririka kutoka kwa kiangalizi, mwelekeo wa uga wa sumaku ni wa saa.
Kielelezo 01: Sheria ya Oersted
Kulingana na sheria ya Faraday ya utangulizi, sehemu ya sumaku inayobadilika huleta nguvu ya kielektroniki (EMF) katika kondakta zilizo karibu. Mabadiliko haya ya uwanja wa sumaku yanahusiana na kondakta, ambayo ni, shamba linaweza kutofautiana, au kondakta anaweza kusonga kupitia shamba thabiti. Huu ndio msingi wa kimsingi wa jenereta za umeme.
Nadharia ya tatu ni sheria ya Lenz, ambayo inasema kwamba EMF inayozalishwa katika kondakta inapinga mabadiliko ya uga sumaku. Kwa mfano, ikiwa waya wa kuongozea umewekwa kwenye uwanja wa sumaku na ikiwa uwanja umepunguzwa, EMF itaingizwa kwenye kondakta kulingana na Sheria ya Faraday kwa mwelekeo ambao mkondo unaosababishwa utaunda tena uwanja wa sumaku uliopunguzwa. Ikiwa mabadiliko ya shamba la nje la magnetic d φ linajenga, EMF (ε) itashawishi kinyume chake. Nadharia hizi zimekuwa msingi wa vifaa vingi. Uingizaji huu wa EMF katika kondakta yenyewe inaitwa kujitegemea inductance ya coil, na tofauti ya sasa katika coil inaweza kushawishi sasa katika kondakta mwingine wa karibu pia. Hii inaitwa inductance ya pande zote.
ε=-dφ/dt
Hapa, ishara hasi inaonyesha upinzani wa EMG kwa mabadiliko ya uga wa sumaku.
Vitengo vya Uingizaji na Utumiaji
Inductance hupimwa kwa Henry (H), kitengo cha SI kilichopewa jina la Joseph Henry ambaye aligundua utangulizi kwa kujitegemea. Uingizaji hewa unajulikana kama 'L' katika saketi za umeme baada ya jina la Lenz.
Kutoka kwa kengele ya kawaida ya umeme hadi mbinu za kisasa za uhamishaji nishati zisizotumia waya, uingizaji umekuwa kanuni ya msingi katika ubunifu mwingi. Kama ilivyoelezwa mwanzoni mwa makala hii, sumaku ya coil ya shaba hutumiwa kwa kengele za umeme na relays. Relay hutumiwa kubadili mikondo mikubwa kwa kutumia mkondo mdogo sana unaovutia coil ambayo huvutia nguzo ya swichi ya mkondo mkubwa. Mfano mwingine ni swichi ya safari au kivunja mzunguko wa sasa wa mabaki (RCCB). Huko, waya za kuishi na zisizo na upande wa ugavi hupitishwa kupitia coil tofauti ambazo zinashiriki msingi sawa. Katika hali ya kawaida, mfumo ni uwiano tangu sasa katika kuishi na neutral ni sawa. Kwa uvujaji wa sasa katika mzunguko wa nyumbani, sasa katika coil mbili itakuwa tofauti, na kufanya shamba la magnetic lisilo na usawa katika msingi ulioshirikiwa. Kwa hivyo, nguzo ya kubadili inavutia kwa msingi, ghafla inakata mzunguko. Zaidi ya hayo, idadi ya mifano mingine kama vile kibadilishaji umeme, mfumo wa RF-ID, mbinu ya kuchaji nishati isiyotumia waya, vijiko vya kujitambulisha, n.k. vinaweza kutolewa.
Waingizaji pia hawapendi mabadiliko ya ghafla ya mikondo kupitia kwao. Kwa hiyo, ishara ya juu-frequency haitapita kupitia inductor; vipengele vinavyobadilisha polepole tu ndivyo vitapita. Jambo hili linatumika katika kubuni mizunguko ya kichujio cha analogi zenye pasi ya chini.
Capacitance ni nini?
Uwezo wa kifaa hupima uwezo wa kushikilia chaji ya umeme ndani yake. Capacitor ya msingi inaundwa na filamu mbili nyembamba za nyenzo za metali na nyenzo za dielectric zilizowekwa kati yao. Wakati voltage ya mara kwa mara inatumika kwa sahani mbili za chuma, malipo ya kinyume huhifadhiwa juu yao. Gharama hizi zitabaki hata kama voltage imeondolewa. Zaidi ya hayo, wakati upinzani wa R umewekwa kuunganisha sahani mbili za capacitor iliyoshtakiwa, capacitor hutoka. Uwezo wa C wa kifaa hufafanuliwa kama uwiano kati ya malipo (Q) ambayo inashikilia na voltage iliyotumiwa, v, ili kuichaji. Uwezo hupimwa kwa Farads (F).
C=Q/v
Muda unaochukuliwa kuchaji capacitor hupimwa kwa muda usiobadilika uliotolewa katika: R x C. Hapa, R ni upinzani kwenye njia ya kuchaji. Muda usiobadilika ni muda unaochukuliwa na capacitor kuchaji 63% ya uwezo wake wa juu zaidi.
Sifa za Uwezo na Utumiaji
Viwezeshaji havijibu kwa mikondo isiyobadilika. Wakati wa malipo ya capacitor, sasa kwa njia hiyo inatofautiana mpaka kushtakiwa kikamilifu, lakini baada ya hayo, sasa haipiti kando ya capacitor. Hii ni kwa sababu safu ya dielectri kati ya sahani za chuma hufanya capacitor 'off-switch'. Walakini, majibu ya capacitor kwa mikondo tofauti. Kama mkondo wa kubadilisha, mabadiliko ya volteji ya AC yanaweza kuchaji zaidi au kutokeza capacitor na kuifanya 'on-switch' kwa voltages za AC. Athari hii hutumika kubuni vichujio vya analogi za kupita kiwango cha juu.
Zaidi ya hayo, kuna athari hasi katika uwezo pia. Kama ilivyoelezwa hapo awali, malipo ya kubeba sasa katika kondakta hufanya uwezo kati ya kila mmoja na vitu vilivyo karibu. Athari hii inaitwa uwezo wa kupotea. Katika njia za upokezaji wa nishati, uwezo wa kupotea unaweza kutokea kati ya kila laini na vile vile kati ya laini na dunia, miundo inayounga mkono, n.k. Kutokana na mikondo mikubwa inayobebwa nazo, athari hizi za kupotea huathiri pakubwa upotevu wa nguvu katika njia za upitishaji umeme.
Kielelezo 02: Sambamba capacitor
Kuna tofauti gani kati ya Uingizaji hewa na Uwezo?
Inductance vs Capacitance |
|
| Inductance ni sifa ya kondakta zinazobeba sasa ambazo huzalisha uga wa sumaku kuzunguka kondakta. | Capacitance ni uwezo wa kifaa kuhifadhi chaji za umeme. |
| Kipimo | |
| Inductance hupimwa na Henry (H) na inaashiriwa kama L. | Uwezo hupimwa katika Farads (F) na inaashiriwa kama C. |
| Vifaa | |
| Kijenzi cha umeme kinachohusishwa na kipenyo kinajulikana kama inductors, ambayo kwa kawaida husonga na msingi au bila msingi. | Capacitance inahusishwa na capacitors. Kuna aina kadhaa za capacitor zinazotumika katika saketi. |
| Tabia juu ya Mabadiliko ya Voltage | |
| Vielekezi vya kukabiliana na mabadiliko ya polepole ya voltage. Voltage za AC za masafa ya juu haziwezi kupita kwa viingilizi. | Voteti za AC za masafa ya chini haziwezi kupita kwenye vidhibiti, kwa kuwa hufanya kama kizuizi kwa masafa ya chini. |
| Tumia kama Vichujio | |
| Uingizaji ni sehemu inayotawala katika vichujio vya pasi ya chini. | Uwezo ndicho kipengele kinachotawala katika vichujio vya pasi ya juu. |
Muhtasari – Uingizaji maji dhidi ya Uwezo
Uingizaji na uwezo ni sifa zinazojitegemea za viambajengo viwili tofauti vya umeme. Wakati inductance ni mali ya kondakta wa sasa wa kubeba ili kujenga uwanja wa magnetic, capacitance ni kipimo cha uwezo wa kifaa kushikilia malipo ya umeme. Tabia hizi zote mbili hutumiwa katika matumizi anuwai kama msingi. Hata hivyo, hizi huwa ni hasara pia katika suala la upotevu wa nguvu. Mwitikio wa inductance na uwezo kwa mikondo tofauti huonyesha tabia tofauti. Tofauti na inductors ambazo hupitisha voltages za AC zinazobadilika polepole, capacitors huzuia volti za polepole zinazopita ndani yao. Hii ndio tofauti kati ya inductance na capacitance.
