Différence clé - Inductance vs Capacité
L'inductance et la capacité sont deux des principales propriétés des circuits RLC. Les inductances et les condensateurs, 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 l'inductance et la capacité 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 permettant de conserver et de stocker des charges électriques.
Qu'est-ce que l'inductance ?
L'inductance est la "propriété d'un conducteur électrique par laquelle un changement de courant le traversant 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, l'ensemble de la bobine devient un aimant. Ce phénomène se produit en raison de la propriété de l'inductance.
Théories de l'inductance
Il existe plusieurs théories qui décrivent le comportement et les propriétés de l'inductance d'un conducteur porteur de courant. 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. Lorsque le courant change, le champ magnétique change également. La loi d'Ørsted est considérée comme la première découverte de la relation entre l'électricité et le magnétisme. Lorsque le courant s'éloigne de l'observateur, la direction du champ magnétique est dans le sens des aiguilles d'une montre.
Figure 01: Loi d'Oersted
Selon la loi d'induction de Faraday, un champ magnétique changeant induit une force électromotrice (EMF) dans les conducteurs à proximité. Cette modification du champ magnétique est relative au conducteur, c'est-à-dire que soit le champ peut varier, soit le conducteur peut se déplacer dans un champ constant. C'est la base la plus fondamentale des générateurs électriques.
La troisième théorie est la loi de Lenz, qui stipule que l'EMF généré dans le conducteur s'oppose au changement du champ magnétique. Par exemple, si un fil conducteur est placé dans un champ magnétique et si le champ est réduit, une FEM sera induite dans le conducteur selon la loi de Faraday dans une direction par laquelle le courant induit reconstruira le champ magnétique réduit. Si le changement du champ magnétique externe d φ est constructif, l'EMF (ε) induira dans la direction opposée. Ces théories ont été fondées sur de nombreux appareils. Cette induction EMF dans le conducteur lui-même est appelée auto-inductance de la bobine, et la variation de courant dans une bobine pourrait également induire un courant dans un autre conducteur à proximité. C'est ce qu'on appelle l'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 du nom de 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 sonneries électriques et les relais. Un relais est utilisé pour commuter de grands courants en utilisant un très petit courant qui magnétise une bobine qui attire un pôle d'un interrupteur du grand courant. Un autre exemple est le déclencheur ou le disjoncteur différentiel (RCCB). Là, les fils sous tension et neutre de l'alimentation passent par des bobines séparées qui partagent le même noyau. Dans des conditions normales, le système est équilibré puisque le courant sous tension et neutre est le même. Lors d'une fuite de courant dans le circuit domestique, le courant dans les deux bobines sera différent, créant un champ magnétique déséquilibré dans le noyau commun. Ainsi, un pôle de commutation attire vers le noyau, déconnectant soudainement le circuit. De plus, un certain nombre d'autres exemples tels que transformateur, système RF-ID, méthode de charge sans fil, cuisinières 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 par une inductance; seuls les composants changeant lentement passeraient. Ce phénomène est utilisé dans la conception de circuits de filtres analogiques passe-bas.
Qu'est-ce que 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 de 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 y sont stockées. Ces charges resteront même si la tension est supprimée. De plus, lorsque la résistance R est placée reliant les deux armatures du condensateur chargé, le condensateur se décharge. La capacité C du dispositif est définie comme le rapport entre la charge (Q) qu'il détient 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 chemin de charge. La constante de temps est le temps mis 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 qui le traverse varie jusqu'à ce qu'il soit complètement chargé, mais après cela, le courant ne passe plus le long du condensateur. En effet, la couche diélectrique entre les plaques métalliques fait du condensateur un "interrupteur d'arrêt". Cependant, le condensateur répond à des courants variables. Comme le courant alternatif, le changement de la tension alternative pourrait encore charger ou décharger un condensateur, ce qui en ferait 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 le courant dans les conducteurs créent une capacité entre elles ainsi qu'avec les objets proches. Cet effet est appelé capacité parasite. Dans les lignes de transport d'énergie, la capacité parasite peut se produire entre chaque ligne ainsi qu'entre les lignes et la terre, les structures de support, etc. En raison des courants importants transportés par celles-ci, ces effets parasites affectent considérablement les pertes de puissance dans les lignes de transport d'énergie.
Figure 02: Condensateur à plaques parallèles
Quelle est la différence entre l'inductance et la capacité ?
Inductance vs Capacité |
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| 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. |
| 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. |
| Appareils | |
| Le composant électrique associé à l'inductance est connu sous le nom d'inducteurs, qui s'enroule généralement avec ou sans noyau. | La capacité est associée aux condensateurs. Il existe plusieurs types de condensateurs utilisés dans les circuits. |
| Comportement lors d'un changement de tension | |
| Réponse des inductances aux variations de tension lentes. Les tensions alternatives haute fréquence ne peuvent pas traverser les inducteurs. | Les tensions CA basse fréquence ne peuvent pas traverser les condensateurs, car elles agissent comme une barrière contre les basses fréquences. |
| Utiliser comme filtres | |
| L'inductance est le composant dominant des filtres passe-bas. | La capacité est le composant dominant des filtres passe-haut. |
Résumé - Inductance vs Capacité
L'inductance et la capacité sont des propriétés indépendantes de deux composants électriques différents. Alors que l'inductance est une propriété d'un conducteur porteur de courant pour créer un champ magnétique, la capacité est une mesure de la capacité d'un appareil à maintenir des charges électriques. Ces deux propriétés sont utilisées dans diverses applications comme base. Néanmoins, ceux-ci deviennent également un inconvénient 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 fréquence lente qui les traversent. C'est la différence entre l'inductance et la capacité.
