전기 회로의 커패시턴스 및 인덕턴스

전기 회로에서 커패시턴스와 인덕턴스는 저항만큼 중요합니다. 그러나 능동 저항에 대해 이야기하면 단순히 전기 에너지를 열로 돌이킬 수 없는 변환을 의미하며, 인덕턴스와 커패시턴스는 전기 에너지의 축적 및 변환 프로세스와 관련되므로 전기 공학에 유용한 실용적인 기회를 많이 열어줍니다.

전류가 회로를 통해 흐를 때 하전 입자는 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동합니다.

전류가 램프의 텅스텐 필라멘트와 같은 활성 저항을 통해 흐른다고 가정해 봅시다. 하전 입자가 텅스텐을 통해 직접 이동함에 따라 전류 캐리어와 금속 결정 격자 노드의 빈번한 충돌로 인해 이 전류 에너지가 지속적으로 소산됩니다.

여기에 비유를 그릴 수 있습니다.바위는 숲이 우거진 산꼭대기(포텐셜이 높은 지점)에 놓여 있었지만, 그 후 정상에서 밀려나 숲을 통해 저지대(포텐셜이 낮은 수준으로)로 굴러갔습니다(저항). 등.

식물과 충돌하는 돌은 체계적으로 에너지를 잃고 충돌 순간에 덤불과 나무로 전달합니다 (유사한 방식으로 활성 저항으로 열이 소산됨). 따라서 속도 (현재 값)가 제한되며 제대로 가속할 시간이 없습니다.

우리의 비유에서 돌은 전류, 움직이는 하전 입자이고 경로에 있는 식물은 도체의 활성 저항입니다. 높이 차이 — 전위의 차이.

용량

능동 저항과 달리 커패시턴스는 정전기장의 형태로 전기 에너지를 축적하는 회로의 능력을 특징으로 합니다.

정전용량이 완전히 채워질 때까지 정전용량이 있는 회로를 통해 직류는 이전처럼 계속 흐를 수 없습니다. 용량이 가득 찬 경우에만 전하 캐리어가 전위차와 회로의 활성 저항에 의해 결정된 이전 속도로 더 멀리 이동할 수 있습니다.

여기에서는 시각적 수압 비유가 이해에 더 좋습니다. 수도 꼭지는 급수(전원)에 연결되어 있고, 수도꼭지가 열리면 일정한 압력으로 물이 흘러나와 땅에 떨어진다. 여기에는 추가 용량이 없고 물의 흐름(현재 값)이 일정하며 물의 속도를 늦출 이유, 즉 흐름 속도를 줄일 이유가 없습니다.

그러나 수도꼭지 바로 아래에 넓은 배럴을 놓으면 (우리 비유에서 커패시터, 커패시터를 회로에 추가) 폭이 워터 제트의 직경보다 훨씬 큽니다.

이제 배럴이 채워지지만 (용기가 충전되고 커패시터 플레이트에 전하가 축적되고 플레이트 사이의 전기장이 강화됨) 물이 땅에 떨어지지 않습니다. 배럴이 물로 가장자리까지 채워지면 (커패시터가 충전됨) 물이 배럴의 끝을 통해지면까지 동일한 흐름 속도로 흐르기 시작합니다. 콘덴서나 콘덴서의 역할입니다.

원할 경우 배럴을 뒤집을 수 있으며, 수도꼭지만 사용하는 것보다 몇 배나 더 많은 압력을 짧게 생성할 수 있지만(응축기를 빠르게 배수), 수도꼭지에서 가져오는 물의 양은 증가하지 않습니다.

배럴을 들어 올린 다음 뒤집으면(캐패시터를 장시간 충전하고 빠르게 방전) 물 소비 방식(전기 충전, 전기 에너지)을 변경할 수 있습니다. 물통은 천천히 물로 채워지고 일정 시간이 지나면 가장자리에 도달하기 때문에 용기가 채워지면 전류가 전압을 앞선다고 합니다. 주둥이가 있습니다).

인덕턴스

인덕턴스는 커패시턴스와 달리 전기 에너지를 정적이 아닌 운동 형태로 저장합니다.

전류가 인덕터의 코일을 통해 흐르면 커패시터와 같이 전하가 축적되지 않고 회로를 따라 계속 이동하지만 코일 주위에서 전류와 관련된 자기장이 강화되며 유도는 전류의 크기에 비례합니다.

코일에 전압이 가해지면 코일의 전류가 천천히 축적되고 자기장은 에너지를 즉시 저장하지 않고 점진적으로 저장하며 이 과정은 전하 캐리어의 가속을 방지합니다. 따라서 인덕턴스에서 전류는 전압보다 뒤떨어진다고 합니다. 그러나 결국 전류는 이 코일이 연결된 회로의 활성 저항에 의해서만 제한되는 값에 도달합니다.

어떤 지점에서 DC 코일이 갑자기 회로에서 분리되면 전류는 즉시 멈출 수 없지만 빠르게 느려지기 시작하고 코일 단자에 전위차가 나타나며 더 빨리 전류를 멈추게 됩니다. 즉, 이 전류의 자기장은 더 빨리 사라집니다...

여기에는 수리학적 비유가 적절합니다. 주둥이에 매우 탄력 있고 부드러운 고무 공이 있는 수도꼭지를 상상해 보십시오.

공의 바닥에는 공에서 땅으로의 수압을 제한하는 튜브가 있습니다. 수도꼭지가 열려 있으면 공이 상당히 부풀어 오르고 물이 튜브를 통해 얇은 흐름으로 돌진하지만 고속에서는 물보라와 함께 땅에 충돌합니다.

물 소비량은 변함이 없습니다. 전류는 큰 인덕턴스를 통해 흐르는 반면 자기장의 에너지 비축량은 큽니다(풍선이 물로 부풀어 있음). 수도꼭지에서 물이 막 흐르기 시작하면 볼이 부풀어 오르고 마찬가지로 인덕턴스는 전류가 증가하기 시작할 때 자기장에 에너지를 저장합니다.

이제 수도꼭지에서 볼을 끄고 수도꼭지에 연결된 쪽에서 틀고 뒤집으면 파이프에서 나오는 물이 수도꼭지 높이보다 훨씬 높은 높이에 도달할 수 있기 때문입니다. 팽창된 볼의 물은 압력을 받고 있습니다.인덕터는 같은 방식으로 사용됩니다. 부스트 펄스 변환기에서.