Perbedaan Kunci – Induktansi vs Kapasitansi
Induktansi dan kapasitansi adalah dua sifat utama dari rangkaian RLC. Induktor dan kapasitor, yang masing-masing terkait dengan induktansi dan kapasitansi, biasanya digunakan dalam generator bentuk gelombang dan filter analog. Perbedaan utama antara induktansi dan kapasitansi adalah bahwa induktansi adalah properti konduktor pembawa arus yang menghasilkan medan magnet di sekitar konduktor sedangkan kapasitansi adalah properti perangkat untuk menahan dan menyimpan muatan listrik.
Apa itu Induktansi?
Induktansi adalah "sifat konduktor listrik di mana perubahan arus yang melaluinya menginduksi gaya gerak listrik di konduktor itu sendiri". Ketika kawat tembaga melilit inti besi dan kedua ujung kumparan ditempatkan pada terminal baterai, rakitan kumparan menjadi magnet. Fenomena ini terjadi karena sifat induktansi.
Teori Induktansi
Ada beberapa teori yang menjelaskan perilaku dan sifat induktansi dari konduktor pembawa arus. Satu teori yang ditemukan oleh fisikawan, Hans Christian rsted, menyatakan bahwa medan magnet, B, dihasilkan di sekitar konduktor ketika arus konstan, I, mengalir melaluinya. Saat arus berubah, begitu juga medan magnet. Hukum rsted dianggap sebagai penemuan pertama tentang hubungan antara listrik dan magnet. Saat arus mengalir menjauhi pengamat, arah medan magnet searah jarum jam.
Gambar 01: Hukum Oersted
Menurut hukum induksi Faraday, medan magnet yang berubah menginduksi gaya gerak listrik (EMF) di konduktor terdekat. Perubahan medan magnet ini relatif terhadap konduktor, yaitu medan dapat bervariasi, atau konduktor dapat bergerak melalui medan tetap. Ini adalah dasar paling mendasar dari generator listrik.
Teori ketiga adalah hukum Lenz, yang menyatakan bahwa EMF yang dihasilkan dalam konduktor menentang perubahan medan magnet. Misalnya, jika kawat penghantar ditempatkan dalam medan magnet dan jika medannya dikurangi, EMF akan diinduksi dalam konduktor menurut Hukum Faraday ke arah di mana arus induksi akan merekonstruksi medan magnet yang berkurang. Jika perubahan medan magnet luar d terbentuk, EMF (ε) akan menginduksi dalam arah yang berlawanan. Teori-teori ini telah didasarkan pada banyak perangkat. Induksi EMF dalam konduktor itu sendiri disebut induktansi diri koil, dan variasi arus dalam koil dapat menginduksi arus di konduktor terdekat lainnya juga. Ini disebut induktansi bersama.
ε=-dφ/dt
Di sini, tanda negatif menunjukkan oposisi EMG terhadap perubahan medan magnet.
Satuan Induktansi dan Aplikasi
Induktansi diukur dalam Henry (H), satuan SI yang dinamai Joseph Henry yang menemukan induksi secara independen. Induktansi dicatat sebagai 'L' di sirkuit listrik setelah nama Lenz.
Dari bel listrik klasik hingga teknik transfer daya nirkabel modern, induksi telah menjadi prinsip dasar dalam banyak inovasi. Seperti disebutkan di awal artikel ini, magnetisasi kumparan tembaga digunakan untuk bel dan relai listrik. Relay digunakan untuk mengalihkan arus besar menggunakan arus yang sangat kecil yang menarik kumparan yang menarik kutub sakelar arus besar. Contoh lain adalah saklar trip atau pemutus arus sisa (RCCB). Di sana, kabel hidup dan netral dari suplai dilewatkan melalui kumparan terpisah yang berbagi inti yang sama. Dalam kondisi normal, sistem seimbang karena arus dalam hidup dan netral adalah sama. Pada kebocoran arus di rangkaian rumah, arus pada kedua kumparan akan berbeda, membuat medan magnet tidak seimbang pada inti bersama. Dengan demikian, kutub sakelar menarik ke inti, tiba-tiba memutuskan sirkuit. Selain itu, beberapa contoh lain seperti transformator, sistem RF-ID, metode pengisian daya nirkabel, kompor induksi, dll. dapat diberikan.
Induktor juga enggan untuk mengubah arus secara tiba-tiba yang melaluinya. Oleh karena itu, sinyal frekuensi tinggi tidak akan melewati induktor; hanya komponen yang berubah perlahan yang akan lewat. Fenomena ini digunakan dalam merancang rangkaian filter analog low-pass.
Apa itu Kapasitansi?
Kapasitas perangkat mengukur kemampuan untuk menahan muatan listrik di dalamnya. Kapasitor dasar terdiri dari dua lapisan tipis bahan logam dan bahan dielektrik yang diapit di antara keduanya. Ketika tegangan konstan diterapkan pada dua pelat logam, muatan yang berlawanan disimpan di atasnya. Muatan-muatan ini akan tetap ada bahkan jika tegangan dihilangkan. Selanjutnya, ketika resistansi R ditempatkan menghubungkan dua pelat kapasitor bermuatan, kapasitor dilepaskan. Kapasitansi C perangkat didefinisikan sebagai rasio antara muatan (Q) yang dipegangnya dan tegangan yang diberikan, v, untuk mengisinya. Kapasitansi diukur dengan Farad (F).
C=Q/v
Waktu yang dibutuhkan untuk mengisi kapasitor diukur dengan konstanta waktu yang diberikan dalam: R x C. Di sini, R adalah resistansi sepanjang jalur pengisian. Konstanta waktu adalah waktu yang dibutuhkan kapasitor untuk mengisi 63% dari kapasitas maksimumnya.
Sifat Kapasitansi dan Aplikasi
Kapasitor tidak merespon arus konstan. Pada pengisian kapasitor, arus yang melaluinya bervariasi sampai terisi penuh, tetapi setelah itu, arus tidak melewati kapasitor. Ini karena lapisan dielektrik di antara pelat logam membuat kapasitor menjadi 'off-switch'. Namun, kapasitor merespons arus yang bervariasi. Seperti arus bolak-balik, perubahan tegangan AC selanjutnya dapat mengisi atau melepaskan kapasitor menjadikannya 'saklar' untuk tegangan AC. Efek ini digunakan untuk mendesain filter analog high-pass.
Selanjutnya, ada efek negatif pada kapasitansi juga. Seperti disebutkan sebelumnya, muatan yang membawa arus dalam konduktor membuat kapasitansi antara satu sama lain serta benda-benda di dekatnya. Efek ini disebut kapasitansi nyasar. Pada saluran transmisi tenaga, kapasitansi nyasar dapat terjadi antara setiap saluran serta antara saluran dan bumi, struktur pendukung, dll. Karena arus besar yang dibawa oleh mereka, efek nyasar ini sangat mempengaruhi kerugian daya pada saluran transmisi daya.
Gambar 02: Kapasitor pelat paralel
Apa perbedaan antara Induktansi dan Kapasitansi?
Induktansi vs Kapasitansi |
|
| Induktansi adalah sifat konduktor pembawa arus yang menghasilkan medan magnet di sekitar konduktor. | Kapasitas adalah kemampuan perangkat untuk menyimpan muatan listrik. |
| Pengukuran | |
| Induktansi diukur dengan Henry (H) dan dilambangkan sebagai L. | Kapasitas diukur dalam Farad (F) dan dilambangkan sebagai C. |
| Perangkat | |
| Komponen listrik yang terkait dengan induktansi dikenal sebagai induktor, yang biasanya melilit dengan inti atau tanpa inti. | Kapasitas dikaitkan dengan kapasitor. Ada beberapa jenis kapasitor yang digunakan dalam rangkaian. |
| Perilaku pada Perubahan Tegangan | |
| Respons induktor terhadap perubahan tegangan yang lambat. Tegangan AC frekuensi tinggi tidak dapat melewati induktor. | Tegangan AC frekuensi rendah tidak dapat melewati kapasitor, karena kapasitor bertindak sebagai penghalang frekuensi rendah. |
| Gunakan sebagai Filter | |
| Induktansi adalah komponen yang mendominasi dalam filter lolos rendah. | Capacitance adalah komponen yang mendominasi dalam filter high-pass. |
Ringkasan – Induktansi vs Kapasitansi
Induktansi dan kapasitansi adalah sifat independen dari dua komponen listrik yang berbeda. Sementara induktansi adalah properti dari konduktor pembawa arus untuk membangun medan magnet, kapasitansi adalah ukuran kemampuan perangkat untuk menahan muatan listrik. Kedua sifat ini digunakan dalam berbagai aplikasi sebagai dasar. Namun demikian, ini menjadi kerugian juga dalam hal kerugian daya. Respon induktansi dan kapasitansi terhadap arus yang bervariasi menunjukkan perilaku yang berlawanan. Tidak seperti induktor yang melewatkan tegangan AC yang berubah lambat, kapasitor memblokir tegangan frekuensi lambat yang melewatinya. Inilah perbedaan antara induktansi dan kapasitansi.
