Différence entre l'inductance et la capacité

Différence clé - inductance vs capacité
 

L'inductance et la capacité sont deux des propriétés principales des circuits RLC. Les inductances et les condensateurs, qui sont associés respectivement à l'inductance et à la capacité, sont couramment utilisés dans les générateurs de formes d'onde et les filtres analogiques. La principale différence entre inductance et capacitance est que l'inductance est une propriété d'un conducteur porteur de courant qui génère un champ magnétique autour du conducteur tandis que la capacité est une propriété d'un dispositif pour retenir et stocker des charges électriques.

CONTENU
1. Vue d'ensemble et différence clé
2. Qu'est-ce que l'inductance?
3. Quelle est la capacité
4. Comparaison côte à côte - Inductance vs Capacitance
5. Résumé

Qu'est-ce que l'inductance??

L'inductance est la «propriété d'un conducteur électrique par laquelle une variation de courant à travers elle induit une force électromotrice dans le conducteur lui-même». Lorsqu'un fil de cuivre est enroulé autour d'un noyau de fer et que les deux bords de la bobine sont placés sur les bornes de la batterie, la bobine devient un aimant. Ce phénomène est dû à la propriété d'inductance.

Théories de l'inductance

Plusieurs théories décrivent le comportement et les propriétés de l'inductance d'un conducteur sous tension. Une théorie inventée par le physicien, Hans Christian Ørsted, stipule qu'un champ magnétique, B, est généré autour du conducteur lorsqu'un courant constant, I, le traverse. Comme le courant change, le champ magnétique fait de même. Loi d'Ørsted est considéré comme la première découverte de la relation entre électricité et magnétisme. Lorsque le courant s'écoule de l'observateur, la direction du champ magnétique est dans le sens des aiguilles d'une montre..

Figure 01: Loi d'Oersted

Selon Loi d'induction de Faraday, un champ magnétique changeant induit une force électromotrice (CEM) dans les conducteurs proches. Ce changement de champ magnétique est relatif au conducteur, c’est-à-dire que le champ peut varier ou que le conducteur peut se déplacer dans un champ stable. C’est la base la plus fondamentale des générateurs électriques.

La troisième théorie est Loi de Lenz, qui stipule que les champs électromagnétiques générés dans le conducteur s’opposent au changement du champ magnétique. Par exemple, si un fil conducteur est placé dans un champ magnétique et si le champ est réduit, une force électromotrice (EMF) sera induite dans le conducteur conformément à la loi de Faraday dans une direction permettant au courant induit de reconstruire le champ magnétique réduit. Si le changement du champ magnétique externe réφ est en train de construire, la FEM (ε) induira dans la direction opposée. Ces théories ont été reliées à de nombreux appareils. Cette induction EMF dans le conducteur lui-même est appelée auto-inductance de la bobine, et la variation du courant dans une bobine peut également induire un courant dans un autre conducteur proche. Ceci est appelé comme inductance mutuelle.

ε = -dφ / dt

Ici, le signe négatif indique l'opposition de l'EMG au changement du champ magnétique.

Unités d'inductance et d'application

L'inductance est mesurée en Henry (H), l'unité SI nommée d'après Joseph Henry qui a découvert l'induction de manière indépendante. L'inductance est notée 'L' dans les circuits électriques après le nom de Lenz.

De la cloche électrique classique aux techniques modernes de transfert d'énergie sans fil, l'induction a été le principe de base de nombreuses innovations. Comme mentionné au début de cet article, l'aimantation d'une bobine de cuivre est utilisée pour les sonnettes et les relais électriques. Un relais est utilisé pour commuter des courants importants en utilisant un très faible courant qui magnétise une bobine qui attire le pôle d'un commutateur du courant important. Un autre exemple est l'interrupteur de déclenchement ou le disjoncteur de courant résiduel (RCCB). Là, les fils sous tension et neutres de l’alimentation passent à travers des bobines séparées qui partagent le même noyau. Dans des conditions normales, le système est équilibré car le courant sous tension et neutre est le même. En cas de fuite de courant dans le circuit domestique, le courant dans les deux bobines sera différent, ce qui créera un champ magnétique déséquilibré dans le noyau partagé. Ainsi, un pôle de commutation attire le noyau et déconnecte soudainement le circuit. De plus, un certain nombre d’autres exemples tels que transformateur, système RF-ID, méthode de charge sans fil, cuiseurs à induction, etc. pourraient être donnés..

Les inducteurs sont également réticents aux changements soudains de courants qui les traversent. Par conséquent, un signal haute fréquence ne passerait pas à travers une inductance; seuls des composants à évolution lente passeraient. Ce phénomène est utilisé dans la conception de circuits de filtrage analogiques passe-bas.

Quelle est la capacité?

La capacité d'un appareil mesure sa capacité à contenir une charge électrique. Un condensateur de base est composé de deux films minces en matériau métallique et d’un matériau diélectrique pris en sandwich entre eux. Lorsqu'une tension constante est appliquée aux deux plaques métalliques, des charges opposées sont stockées sur celles-ci. Ces charges resteront même si la tension est supprimée. En outre, lorsque la résistance R est connectée aux deux plaques du condensateur chargé, le condensateur se décharge. La capacitance C du dispositif est défini comme le rapport entre la charge (Q) il tient et la tension appliquée, v, pour le charger. La capacité est mesurée en Farads (F).

C = Q / v

Le temps nécessaire pour charger le condensateur est mesuré par la constante de temps indiquée dans: R x C. Ici, R est la résistance le long du trajet de charge. La constante de temps est le temps pris par le condensateur pour charger 63% de sa capacité maximale.

Propriétés de la capacité et de l'application

Les condensateurs ne répondent pas aux courants constants. Lors de la charge du condensateur, le courant le traverse varie jusqu'à ce qu'il soit complètement chargé, mais après cela, le courant ne passe pas le long du condensateur. En effet, la couche diélectrique entre les plaques métalliques fait du condensateur un "interrupteur". Cependant, les réponses du condensateur à des courants variables. Tout comme le courant alternatif, la modification de la tension alternative peut charger ou décharger davantage un condensateur, ce qui en fait un "interrupteur" pour les tensions alternatives. Cet effet est utilisé pour concevoir des filtres analogiques passe-haut.

De plus, il y a aussi des effets négatifs sur la capacité. Comme mentionné précédemment, les charges transportant du courant dans les conducteurs créent une capacité entre elles ainsi que des objets proches. Cet effet est appelé comme Capacité parasite. Dans les lignes de transport d'électricité, la capacité parasite pourrait se produire entre chaque ligne ainsi qu'entre les lignes et la terre, les structures de support, etc. Du fait des courants importants qu'elles traversent, cet effet parasite affecte considérablement les pertes de puissance dans les lignes de transport d'énergie.

Figure 02: Condensateur à plaques parallèles

 Quelle est la difference entre Inductance et Capacitance?

Inductance vs capacité
L'inductance est une propriété des conducteurs porteurs de courant qui génère un champ magnétique autour du conducteur..	La capacité est la capacité d'un appareil à stocker des charges électriques.
La mesure
L'inductance est mesurée par Henry (H) et est symbolisée par L.	La capacité est mesurée en Farads (F) et est symbolisée par C.
Dispositifs
Le composant électrique associé à l’inductance est connu sous le nom d’inductance, qui enroule généralement avec un noyau ou sans noyau..	La capacitance est associée aux condensateurs. Il existe plusieurs types de condensateurs utilisés dans les circuits.
Comportement lors d'un changement de tension
Réponse des inducteurs à des tensions qui changent lentement. Les tensions alternatives à haute fréquence ne peuvent pas traverser les inductances.	Les tensions alternatives basse fréquence ne peuvent pas traverser les condensateurs car elles agissent comme une barrière contre les basses fréquences.
Utiliser comme filtres
L'inductance est la composante dominante des filtres passe-bas.	La capacité est le composant dominant dans les filtres passe-haut.

Résumé - Inductance vs Capacitance

L'inductance et la capacité sont des propriétés indépendantes de deux composants électriques différents. Alors que l'inductance est la propriété d'un conducteur sous tension pour générer un champ magnétique, la capacité est une mesure de la capacité d'un dispositif à supporter des charges électriques. Ces deux propriétés sont utilisées dans diverses applications. Néanmoins, ceux-ci deviennent aussi un désavantage en termes de pertes de puissance. La réponse de l'inductance et de la capacité à des courants variables indique un comportement opposé. Contrairement aux inductances qui transmettent des tensions alternatives à variation lente, les condensateurs bloquent les tensions à basse fréquence qui les traversent. C'est la différence entre inductance et capacitance.

Référence:
1. Sears, F. W. et Zemansky, M. W. (1964). Physique universitaire. Chicago
2.Capacitance. (Dakota du Nord.). Récupéré le 30 mai 2017 à l'adresse http://www.physbot.co.uk/capacitance.html.
3. induction électromagnétique. (2017, 03 mai). Récupéré le 30 mai 2017 sur https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_induction#Faraday.27s_law_of_induction_and_Lenz.27s_law

Courtoisie d'image:
1. “Electromagnétisme” par utilisateur: Stannered - Image: Electromagnetism.png (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons
2. “Condensateur à plaques parallèles” Par charge inductive - propre dessin (domaine public) via Wikimedia Commons