Cuộn cảm là gì, ký hiệu & cuộn cảm dùng để làm gì?

Điện cảm là gì? Cuộn cảm là gì? có lẽ không phải là một câu hỏi khó đối với những ai học chuyên vật lý. Song, với những ai không giỏi vật lý hoặc đã học quá lâu rồi thì hai khái niệm này có lẽ là khá mơ hồ khi được hỏi tới. Cùng chúng tôi ôn lại những kiến thức về điện cảm và cuộn cảm trong bài viết dưới đây nhé.

I. Điện cảm là gì? Cuộn cảm gì?

Điện cảm là gì? Điện cảm hay còn được gọi là hiện tượng tự cảm. Đây là loại điện xuất hiện khi chúng ta tiến hành đóng mạch hoặc ngắt mạch của mạch điện kín có chứa dòng điện xoay chiều.

Cuộn cảm là gì? Cuộn cảm là một linh kiện điện tử thụ động với đặc trưng là độ điện cảm của nó. Độ điện cảm của cuộn dây được tính bằng công thức sau:

Độ điện cảm cuộn cảm = Điện áp/ ốc độ thay đổi của dòng điện

Điện cảm là gì, ứng dụng của cuộn cảm
Cuộn cảm là gì

Đơn vị của điện cảm được đặt theo tên nhà khoa học người Mỹ Joseph Henry ở cuối thế kỷ 19. Trong hệ thống đơn vị đo lường quốc tế đơn vị này được ký hiệu là “H”, chữ cái đầu tiên trong tên của nhà khoa học. 

Cuộn cảm hay cuộn dây là linh kiện thụ động chính của hệ thống điện tử. Trong một bảng điện tử ngoài cuộn cảm còn có thành phần bị động khác là tụ điện và điện trở. Tụ điện và cuộn cảm có mối quan hệ vô cùng chặt chẽ với nhau, bởi cả hai đều lưu trữ năng lượng bằng cách sử dụng điện trường. Đồng thời, cả cuộn cảm và tụ điện đều là hai thành phần thụ động cuối. Tuy nhiên, cuộn cảm và tụ điện khác nhau về tính chất xây dựng, cách sử dụng và những hạn chế.

Năng lượng trong từ trường của cuộn cảm được nó lưu trữ bởi hai cực. Cuộn cảm chặn bất kỳ thay đổi trong dòng chảy qua nó.

Giá trị của cuộn dây là tỉ số của sự thay đổi dòng điện bên trong cuộn dây (cuộn cảm) và điện áp (EMF). Trong trường hợp dòng điện đi qua cuộn cảm thay đổi với tốc độ là 1 Ampe trên giây và 1V điện áp được tạo ra ở bên trong cuộn dây, thì lúc này giá trị của cuộn dây sẽ là 1H (Henry)

Cuộn cảm trong sơ đồ điện được ký hiệu là một hình có hai đầu thẳng và ở giữa xoắn lại và phía dưới có ký hiệu chữ L đi kèm. Các bạn có thể quan sát hình dưới đây để hiểu rõ hơn về ký hiệu của cuộn cảm.

Cuộn cảm ký hiệu là gì
Cuộn cảm ký hiệu là gì

>>> Tìm hiểu thêm: Điện năng là gì, điện năng tiêu thụ đơn vị là gì?

II. Cuộn cảm có cấu tạo như thế nào?

Cuộn cảm được cấu tạo bởi nhiều vòng dây dẫn điện (thường là dây đồng) quấn quanh các lõi như: Nam châm, sắt non, không khí… Nhìn tổng thể cuộn cảm giống như những cuộn dây. Ngoài ra, cuộn cảm cũng có hai chân giống như tụ điện. Những cuộn cảm có thể khác nhau về kích cỡ, số vòng cuộn, hình dạng, vật liệu bọc bên ngoài.

Có nhiều yếu tố khác nhau ảnh hưởng tới độ tự cảm của cuộn cảm (độ điện cảm) như:

  • Số vòng dây
  • Khoảng cách giữa các vòng 
  • Loại vật liệu lõi
  • Tính thấm từ
  • Kích thước
  • Hình dạng
  • Và nhiều yếu tố khác

Cuộn cảm thực tế được sử dụng trong mạch điện tử có một sự khác biệt rất lớn với cuộn cảm lý tưởng. Cuộn cảm thực trong các mạch điện không chỉ có điện cảm mà còn có thêm cả điện dung và điện trở. Sở dĩ có điện dung trong cuộn cảm là do các cuộn dây được quấn chặt, giữa các vòng cuộn dây này sẽ sản sinh  ra một lượng điện dung đi lạc. Các hành vi tần số cao của một cuộn cảm bị thay đổi do có sự xuất hiện thêm của điện dung và điện trở dây.

Cuộn cảm ký hiệu là gì
Cuộn cảm sản sinh ra điện cảm

III. Các chỉ số của cuộn cảm

Các cuộn cảm đều có các thông số sau:

1. Hệ số điện cảm (hệ số tự cảm – định luật Faraday)

Đây là đại lượng đặc trưng cho sức điện động cảm ứng từ của cuộn cảm khi có một dòng điện biến thiên đi xuyên qua. Chúng ta có công thức tính như sau:

L = ( µr.4.3,14.n2.S.10-7 ) / l

 Trong đó:

  • L: Là ký hiệu của hệ số tự cảm của cuộn dây, đơn vị tính là Henry (H)
  • n: Là ký hiệu số vòng dây của cuộn dây.
  • l: Ký hiệu cho chiều dài của cuộn dây tính bằng mét (m)
  • S: Đại diện cho tiết diện của lõi, tính bằng m2
  • µr: Là ký hiệu hệ số từ thẩm của vật liệu làm lõi

2. Chỉ số cảm kháng

Chỉ số cảm kháng của cuộn cảm là một đại lượng đặc trưng của sự cản trở dòng điện của cuộn cảm đối với dòng điện xoay chiều. Công thức để tính chỉ số này như sau:

ZL = 2.3,14.f.L 

Trong đó :

  • ZL: Là  ký hiệu của cảm kháng và có đơn vị là Ω
  • f: Là ký hiệu tần số đơn vị là Hz
  • L: Là hiệu của hệ số tự cảm có đơn vị đo là Henry

3. Điện trở thuần cuộn dây

Điện trở thuần của cuộn cảm là chỉ số điện trở mà chúng ta có thể đo được bằng cách sử dụng đồng hồ vạn năng. Nếu điện trở thuần nhỏ hơn so với cảm kháng thì cuộn cảm được coi là một cuộn cảm tốt. Ngoài ra, điện trở thuần của cuộn dây còn được gọi với tên gọi là điện tổn hao, bởi điện trở này được sinh ra trong quá trình cuộn dây hoạt động.

4. Chỉ số nạp, xả năng lượng của cuộn cảm

Cuộn cảm diễn ra quá trình nạp năng lượng khi có một dòng điện chạy qua nó. Năng lượng cuộn dây nạp vào ở dưới dạng từ trường và được tính theo công thức sau:

W = L.I2 / 2

Trong đó:

  • W: Là năng lượng ( June )
  • L: Là hệ số tự cảm ( H )
  • I: Là dòng điện

>>> Tìm hiểu: dòng điện là gì, dòng điện có tác dụng gì?

IV. Cuộn cảm có tác dụng gì?

Cuộn cảm được sử dụng để làm gì là câu hỏi của không ít người. Cuộn cảm sở hữu đặc tính là chi dòng điện xoay chiều đi qua và chặn dòng điện 1 chiều. Ngoài ra, chúng được sử dụng nhiều trong các bộ lọc điện tử nhằm tách các tín hiệu có tần số khác nhau. Và đồng thời chúng kết hợp với các tụ điện để sản sinh ra các mạch điều chỉnh, được ứng dụng để điều chỉnh các máy thu radio, TV. Không chỉ vậy, trong điện tử cuộn cảm là một trong những thành phần cơ bản được sử dụng. 

ứng dụng của cuộn cảm
ứng dụng của cuộn cảm

Cuộn cảm được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực như: Khử nhiễu, điều khiển tín hiệu, ổn định điện áp, sản xuất các thiết bị điện tử công suất, vận hành ô tô,…

Một số sản phẩm điện tử có sử dụng cuộn cảm trong đời sống thực tế như:

  • Máy dò kim loại
  • Máy dò kim loại Arduino
  • Máy phát FM
  • Máy dao động
ứng dụng của cuộn cảm là gì
Ứng dụng cuộn cảm trong máy dò kim loại

V. Có những loại cuộn cảm nào?

1. Các loại cuộn cảm theo ứng dụng

Hiện nay có nhiều loại cuộn cảm khác nhau, do cuộn cảm là một thành phần điện tử được sử dụng trong rất nhiều ứng dụng. 

  • Cuộn cảm tần số cao, 
  • Cuộn cảm dòng cung cấp điện 
  • Cuộn cảm nguồn
  • Cuộn cảm cho mạch chung.

2. Các loại cuộn cảm được phân chia dựa trên loại lõi và loại dây cuộn

  • Cuộn cảm lõi rỗng (Air Core Inductor): Đây là cuộn cảm mà dây quấn quấn quanh lõi không khí (không có lõi). Cuộn cảm lõi rỗng có độ điện cảm thấp do nó cung cấp đường dẫn miễn cưỡng cao cho từ thông. Những cuộn cảm lõi rỗng này được thiết kế với kích thước cuộn dây lớn nhằm tạo ra mật độ từ thông cao hơn. Chúng được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng tần số cao như máy thu, TV và radio.
Các loại cuộn cảm
Cuộn cảm rỗng lõi
  • Cuộn cảm lõi Ferrite (Ferrite Core Inductors): Loại cuộn cảm này có đặc điểm là có chi phí đồng thời có tổn thất lõi thấp ở tần số cao. Ferrite thực chất là một loại gốm oxit kim loại được tạo ra dựa trên hỗn hợp Ferric Oxide Fe2O3. Ferrites ở dạng  mềm được sử dụng trong xây dựng cốt lõi để giảm tổn thất trễ.
  • Cuộn cảm lõi hình xuyến (Toroidal Core Inductors): Đây là loại cuộn cảm có thông lượng rò rỉ thấp nhất trong các loại cuộn cảm. Để sản xuất cuộn cảm lõi hình xuyến cần sử dụng máy cuốn có thiết kế riêng biệt. Đôi khi loại cuộn cảm này sử dụng nguyên liệu là ferrite để là lõi nhằm giảm tổn thất trong thiết kế.
  • Cuộn cảm ống chỉ (Bobbin based Inductors): Đây là loại cuộn cảm được sử dụng chủ yếu trong các bộ nguồn chế độ chuyển đổi cũng như trong các ứng dụng chuyển đổi năng lượng.
  • Cuộn cảm nhiều lớp (Multi Layer Inductors): Đây là loại cuộn cảm có nhiều lớp. Thông thường chúng có xếp thành 2 lớp là hai mẫu cuộn dây ở phần trên của nhiều lớp. Loại cuộn cảm nhiều lớp này được sử dụng chủ yếu tại các hệ thống thông tin di động cũng như các ứng dụng khử nhiễu.
  • Cuộn cảm màng mỏng (Thin Film Inductors): Đây là loại cuộn cảm nhỏ. Chúng được được hình thành bằng cách xử lý màng mỏng nhằm tạo ra cuộn cảm chip trong các ứng dụng tần số cao và dao động từ khoảng nano Henry.

Trên đây là toàn bộ những thông tin chúng tôi muốn chia sẻ với các bạn về điện cảm cũng như cuộn cảm. Qua bài viết hy vọng các bạn đã hiểu được điện cảm là gì cũng như cuộn cảm là gì?

Có thể bạn quan tâm:

banhuan

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Next Post

Tia lửa điện là gì? ứng dụng của tia lửa điện trong đời sống

T2 Th9 14 , 2020
Điện cảm là gì? Cuộn cảm là gì? có lẽ không phải là một câu hỏi khó đối với những ai học chuyên vật lý. Song, với những ai không giỏi vật lý hoặc đã học quá lâu rồi thì hai khái niệm này có lẽ là khá mơ hồ […]
Tia lửa điện là gì, ứng dụng của tia lửa điện