커패시터 및 인덕터

커패시터는 디지털 및 아날로그 전기 회로에서 중요한 구성 요소입니다. 신호 필터링을 허용하고 기본 메모리 구성 요소 역할을합니다.

커패시터는 에너지를 유지하는 전기적으로 하전 된 요소입니다. 자기장에 에너지를 저장하는 코일은 인덕터로 알려져 있습니다.

커패시터

커패시터는 전기장에 전기 에너지를 저장하는 장치입니다. 2 개의 말단 수동 전기 성분입니다.

커패시터의 작동은 "커패시턴스"라고합니다. 회로에 근접한 2 개의 전기 도체 사이에 약간의 커패시턴스가 있지만, 커패시터는 회로의 커패시턴스를 증가시키는 데 사용되는 구성 요소입니다. 커패시터는 원래 응축기로 알려져 있습니다. 커패시터 마이크로도 알려진 응축기 마이크는 주목할만한 예외입니다. 이 이름과 그 인식은 여전히 ​​많은 언어로 널리 사용되지만 영어로는 거의 사용되지 않습니다.

인덕터

전류를 통과 할 때 코일, 초크 또는 반응기라고도하는 인덕터는 자기장에 에너지를 저장합니다.  인덕터는 절연 전선 코일로 만들어집니다.

파라데이의 유도 법칙에 따라 코일을 통해 흐르는 전류가 도체의 전류가 변할 때 전자 힘을 제공합니다. Lenz의 법칙에 따르면, 유도 된 전압은이를 생성 한 현재 시프트와 반대되는 극성 (방향)을 가지고 있습니다. 결과적으로 인덕터는 그들을 통해 흐르는 모든 현재 변동에 저항합니다.

인덕터 및 커패시터의 상징

그림 :커패시터 및 인덕터 기호

임피던스 및 리액턴스

DC 회로에서 요소의 저항 만 사용하여 설명 할 수 있습니다. DC 회로에서 커패시터의 저항은 개방형 연결 (무한 저항)으로 취급되지만 인덕터의 저항은 짧은 연결 (제로 저항)으로 간주됩니다. 다시 말해, 이상적인 DC 회로에서 커패시터 또는 인덕터를 사용하는 것은 구성 요소의 낭비가 될 것입니다. 그럼에도 불구하고, 그들은 이상적인 일정한 전압과 전류로 기능하지 않기 때문에 실제 회로에 사용됩니다.

일정한 전압 회로와 달리 AC 회로에서 요소의 임피던스는 AC 전압을 가로 질러 전류 흐름에 얼마나 방해하는지를 측정합니다. 본질적으로 주파수 영역에서 전압 대 전류 비율입니다. 임피던스는 두 부분으로 구성된 복소수입니다 :실제 부분과 가상 부분 :

z =r+jx

복잡한 임피던스는 문자 Z로 표시됩니다. 저항은 실제 파트 r로 표시되는 반면, 반응은 가상 파트 X로 표시됩니다. 반응은 양수 또는 음수 일 수 있지만 저항은 항상 긍정적입니다. 회로에서 저항은 열로 전력을 잃는 반면, 리액턴스는 에너지를 전기 또는 자기장으로 저장합니다.

커패시터의 임피던스

커패시터는 회로에 커패시턴스를 추가하는 전자 구성 요소입니다. 전기 에너지를 짧은 시간 동안 전기장 형태로 저장하는 데 사용됩니다. 이론적으로 유효하지만이 정의는 애호가 나 대부분의 엔지니어를 의미하지 않습니다. 시간 영역에서는 커패시터가 전류에 비해 전압을 90도 씩 지연시키는 데 사용된다고 말하는 것이 더 정확할 것입니다. 

커패시터 임피던스의 경우 다음 방정식은 복소수를 사용 하여이 사실을 나타내는 데 사용됩니다.

zc =-jωc

여기서 ZC는 커패시터의 임피던스 인 각 주파수 (=2f, 여기서 F는 신호 주파수입니다), C는 커패시터의 정전 용량입니다. 이 공식만으로도 여러 가지 사실을 보여줍니다.

이상적인 커패시터는 저항이 0입니다.

모든 주파수 및 커패시턴스 값에 대해 이상적인 커패시터의 반응, 따라서 임피던스는 음수입니다.

커패시터의 효과적인 임피던스 (절대 값)는 주파수에 비례하며 완벽한 커패시터의 주파수에 따라 항상 감소합니다.

인덕터의 임피던스

인덕터는 회로에 인덕턴스를 추가하는 구성 요소입니다. 그들은 짧은 시간 동안 자기장 형태로 전기 에너지를 저장하는 데 사용됩니다. 인덕터는 전압과 비교할 때 시간 영역에서 전류를 90도 래그에 사용하는 데 사용됩니다. 

인덕터의 임피던스는 다음 방정식을 사용하여 계산됩니다.

zl =jΩl

여기서 ZL은 인덕터의 임피던스이며 각도 주파수이며 L은 인덕터의 인덕턴스입니다. 이 공식에서 많은 추론이 그려 질 수 있습니다 :

완벽한 인덕터는 저항이 0입니다.

모든 주파수 및 인덕턴스 값에 대해 이상적인 인덕터의 반응, 따라서 임피던스는 양수입니다.

인덕터의 유효 임피던스 (절대 값)는 주파수에 비례하고 이상적인 인덕터의 경우 항상 주파수에 따라 상승합니다.

응용

모든 전기 장치에서 커패시터는 공통 구성 요소입니다. 커패시터가 포함되지 않은 회로 보드는 많지 않습니다. 세라믹, 전해, 탄탈 룸, 폴리 에스테르 및 기타 유전체 재료를 구성하는 데 사용됩니다.

세라믹 커패시터는 일반적으로 통합 회로의 전원 공급 장치 핀 (IC)에서 분리 또는 우회하는 데 사용됩니다. 또한 전압 공급을 방해하지 않도록 길 잃은 RF 파도를 유지합니다.

전해 커패시터는 고전력 소비가 필요한 회로 및 전력 전자 장치에 사용됩니다.

tantalum 커패시터 :탄탈 룸의 사용으로 인해이 커패시터는 더 작은 상자에 포장되는 동안 커패시턴스 값이 더 높을 수 있습니다. 또한 더 일관된 동작과 누출 전류가 줄어 듭니다.

인덕터의 응용

인덕터는 다양한 응용 분야에서 가장 기본적인 수동 구성 요소 중 하나로 사용됩니다.

필터 :인덕터는 아날로그 회로 및 신호 처리를위한 필터를 구성하기 위해 커패시터 및 저항기와 함께 자주 사용됩니다. 단독으로 사용될 때 인덕터는 저역 통과 필터로 작동합니다. 커패시터, 인덕터 및 저항을 함께 사용하면 다양한 응용 분야에서 사용할 수있는 복잡한 필터가 생성됩니다.

모터 :인덕터는 현장에서 고정되어 있으며 근처의 자기장에서 움직이거나 정렬 될 수 없습니다. 전기 에너지는 유도 모터에 의해 기계적 에너지로 전환됩니다. 교대 전류의 자기장은 모터에서 샤프트 회전을 도와줍니다.

변압기는 잘 알려진 응용 프로그램입니다. 변압기는 동일한 자기 경로를 공유하는 인덕터로 구성됩니다.

인덕터는 일종의 에너지 저장으로 사용될 수 있습니다. 커패시터와 달리 그들은 오랫동안 에너지를 유지하지 않습니다. 에너지는 인덕터의 자기장 형태로 저장되지만 전원이 없을 때 실패합니다.

결론

커패시터는 전기장으로 분리 된 비 컨덕시브 구역으로 분리 된 2 개의 평행 도체 플레이트 사이에 일시적으로 전기 에너지 (전하)를 저장하는 데 사용되는 전기 회로 요소입니다. 인덕터는 커패시터 및 저항기와 함께 전자 회로를 구성하는 3 개의 수동 선형 회로 요소 중 하나입니다. 인덕터는 전류 (AC) 전자 장비, 특히 무선 장비에서 일반적으로 일반적입니다.