Что такое конденсаторы?
Конденсаторы — это электрические компоненты, такие же, как резисторы и индукторы, которые препятствуют току в цепи. Однако в отличие от резистора, который рассеивает ток, конденсатор накапливает энергию, чтобы сохранить напряжение в цепи. Для накопления энергии конденсаторы используют электрическое поле.
Что такое индукторы?
Как и конденсаторы, индукторы — это электрические компоненты, используемые в цепи для препятствования изменениям тока или фильтрации определенных частот. Индуктор накапливает энергию в магнитном поле, которое сохраняет ток в цепи.
Различия между конденсаторами и индукторами
3
Конденсаторы имеют две проводящие пластины, которые обычно разделены диэлектриком, служащим изолятором. Теоретически, воздушный зазор может разделять пластины, но такая конструкция крайне неэффективна из-за потери энергии. К распространенным типам конденсаторов относятся:
- Керамические конденсаторы
- Танталовые конденсаторы
- Электролитические конденсаторы
Индуктор — это просто провод, почти всегда намотанный на катушку, с двумя выводами. Индукторы могут быть соединены, могут иметь специальный корпус и различные материалы сердечника внутри катушки. Самые маленькие индукторы, как правило, намного больше самых маленьких конденсаторов, потому что намотанный провод занимает намного больше места, чем тонкие слои пластин конденсатора. Однако индукторы для поверхностного монтажа стали намного меньше, чтобы помещаться в небольшие устройства, такие как сотовые телефоны. Некоторые типичные типы индукторов включают:
- Многослойные индукторы
- Соединенные индукторы
- Формованные индукторы
- ВЧ индукторы
- Дроссели
- Индукторы для поверхностного монтажа
Конденсаторы накапливают энергию в электрическом поле.
Индукторы накапливают энергию в магнитном поле.
В конденсаторе энергия рассчитывается в терминах напряжения. Напряжение определяется как разность потенциальной энергии между двумя разделенными пластинами. Конденсатор сопротивляется изменениям напряжения, накапливая энергию в электрическом поле, создаваемом пластинами и зазором. Когда в цепь подается ток, на пластинах конденсатора накапливаются заряды. Поэтому напряжение на конденсаторе не может мгновенно измениться.
- Ток не может пройти через пластины конденсатора.
В индукторе энергия рассчитывается по силе тока. Индуктор сопротивляется изменению тока в цепи. Когда через индуктор пропускается постоянный ток, создается магнитное поле. Как свойство магнитного поля, когда ток внезапно увеличивается или уменьшается, ток в магнитном поле будет изменяться в противоположном направлении. Это оказывает сопротивление, или препятствие, изменению тока в цепи. Индуктор препятствует мгновенному изменению тока.
- Ток может проходить через провод индуктора, но при этом он будет создавать магнитное поле.
Если в цепь с конденсатором и резистором подать переменный ток, напряжение (или ЭДС) будет отставать от тока (зависит от емкости и частоты), поскольку конденсатор сопротивляется изменению напряжения. Если вместо этого в цепь подается постоянный ток, то ток начнет увеличиваться и уменьшится до 0. В этом случае заряд на конденсаторе накапливается по мере прохождения тока, пока разность потенциалов внутри конденсатора не станет слишком большой силой, противодействующей току.
Если в цепь с индуктором и резистором подать переменный ток, ток будет отставать от напряжения (зависит от индуктивности и частоты), поскольку индуктор сопротивляется изменению тока. При подаче постоянного тока ток будет начинаться с малого и увеличиваться до устойчивого состояния, как обратная величина по отношению к конденсатору. Это происходит потому, что магнитное поле в индукторе сопротивляется резкому изменению тока, которое происходит при включении постоянного тока. Когда ток выключается, магнитное поле снова сопротивляется изменению.
Конденсаторы лучше всего подходят для проведения высокочастотных сигналов. Их можно использовать для блокировки низкочастотных сигналов или шума. Размер конденсатора может изменить диапазон частот, которые отфильтровываются, и конденсаторы разных размеров можно комбинировать.
Индукторы лучше всего проводят низкие частоты и отфильтровывают высокочастотные сигналы и колебания. Индукторы могут использоваться в тандеме с конденсаторами для ограничения диапазона частот в цепи.
Поскольку конденсаторы хорошо проводят высокие частоты, они обычно используются в высоковольтных источниках питания, где они могут отфильтровывать шумы. Традиционно они используются в ситуациях, когда требуется очень большая емкость и мощность, например, в радарах. Они также используются в электронике, например, в радиоприемниках, использующих колебательные сигналы, при которых одна пластина конденсатора может разряжаться, а другая — мгновенно заряжаться. Конденсаторы также обычно размещают рядом с микросхемами для блокировки помех от сигналов постоянного тока; в этом случае они являются развязывающими конденсаторами.
Индукторы популярны в широком спектре современной электроники и приборов. Телевизоры, радиоприемники и свечи зажигания — все это повседневное применение индукторов. В ситуациях, когда важна частота или резонанс, индукторы могут быть объединены с конденсаторами и резисторами для усиления или ограничения колебаний в цепи. Традиционные индукторы обычно слишком велики для использования в современных микросхемах, но индукторы для поверхностного монтажа производятся достаточно маленькими для современной электроники. Другие типы индукторов имеют дополнительные возможности, например, использование связанных индукторов в трансформаторах.
Краткое описание конденсаторов и индукторов
- Конденсаторы и индукторы — это похожие электрические компоненты, которые препятствуют току в цепи; в отличие от резистора, они накапливают энергию, а не рассеивают ее.
- Конденсатор накапливает энергию в электрическом поле, а индуктор — в магнитном поле.
- Конденсаторы сопротивляются изменениям напряжения, и ток через них не проходит; индукторы сопротивляются изменениям тока и проводят его.
- Конденсаторы лучше всего работают на высоких частотах, а индукторы — на низких; их можно комбинировать для фильтрации нежелательных сигналов или частот.