Cuộn cảm là gì ? Chắc rằng những bạn học ngành điện tử cũng như từng học Vật lý phổ thông điều nghe về khái niệm cuộn cảm. Trong bài viết này mình xin chia sẻ một số kiến thức mình đã tổng hợp được về cuộn cảm. Các bạn cùng xem nhé.

Nếu bạn học vật lý điện tử, bạn sẽ bắt gặp các từ chuyên môn như cuộn cảm, độ tự cảm, inductor, hệ số tự cảm, cuộn dây điện, cuộn dây, công thức tính độ tự cảm, cảm kháng, cuộn cảm cao tần, inductor là gì.

Xem thêm : Cầu chì là gì ?

Cuộn cảm là một thành phần điện tử thụ động tích trữ năng lượng dưới dạng từ trường. Ở dạng đơn giản nhất, cuộn cảm bao gồm một vòng dây hoặc cuộn dây. Độ tự cảm tỷ lệ thuận với số vòng trong cuộn dây. Độ tự cảm cũng phụ thuộc vào bán kính của cuộn dây và vào loại vật liệu mà cuộn dây được quấn xung quanh.

Đối với bán kính cuộn dây và số vòng nhất định, lõi không khí đạt được độ tự cảm nhỏ nhất. Các vật liệu như gỗ, thủy tinh và nhựa – được gọi là vật liệu điện môi – về cơ bản giống như không khí cho cuộn cảm. Các chất sắt từ như sắt, sắt dát mỏng và sắt bột làm tăng độ tự cảm thu được khi cuộn dây có số vòng cho trước. Trong một số trường hợp, mức tăng này là hàng nghìn lần. Hình dạng của lõi cũng rất đáng kể. Các lõi hình xuyến (hình bánh rán) cung cấp nhiều điện cảm hơn, cho một vật liệu lõi nhất định và số vòng xoắn, so với lõi hình đế (hình que).

Khi ta có cuộn cảm, nếu cho dòng điện 1 chiều DC chạy qua. Dòng điện sẽ sinh ra một từ trường B có cường độ và chiều không đổi ứng với chiều và cường độ dòng điện DC. Và dòng DC có tần số bằng 0, cuộn dây hoạt động như một điện trở có điện trở kháng gần bằng 0.

Ngược lại khi ta cho dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn cảm, nó sẽ sinh ra từ trường biến thiên (B) và một trường điện trường E, điện trường này biến thiên nhưng luôn vuông góc với từ trường. Cảm kháng của cuộn từ lệ thuộc vào tần số của dòng xoay chiều.

Cuộn cảm L có đặc tính lọc nhiễu tốt cho các mạch nguồn DC có lẫn tạp nhiễu ở các tần số khác nhau tùy vào đặc tính cụ thể của từng cuộn cảm, giúp ổn định dòng, ứng dụng trong các mạch lọc tần số. Một dòng điện qua bất kỳ dây nào sẽ tạo ra một từ trường. Cuộn cảm là một dây có hình dạng để từ trường sẽ mạnh hơn nhiều.

Dựa vào cấu tạo và phạm vi ứng dụng mà người ta phân chia cuộn cảm thành những loại chính sau: cuộn cảm âm tần, cuộn cảm trung tần và cuộn cảm cao tần.

Cuộn cảm cao tần và âm tần bao gồm một số vòng dây quấn lại thành nhiều vòng, dây quấn được sơn emay cách điện. Lõi cuộn dây có thể là không khí, hoặc là vật liệu dẫn từ như Ferrite hay lõi thép kỹ thuật.

Các công thức và thông số của cuộn cảm

Bên cạnh nắm rõ cuộn cảm là gì ? Chúng ta cần hiểu rõ các đại lượng của cuộn cảm là gì? Vai trò và tầm quan trọng của các đại lượng này:

Hệ số tự cảm theo Faraday

Hệ số tự cảm (định luật Faraday) là mức độ cảm ứng của cuộn cảm khi có một dòng điện biến thiên chạy qua được ký hiệu là L. Công thức tính hệ số tự cảm của cuộn cảm như sau.

L = ( µr x 4 x 3,14 x n2 x S x 10-7 ) / l

Trong đó:

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

Hệ số Cảm kháng

Hiểu một cách đơn giản cảm kháng của cuộn cảm chính là đại lượng đặc trưng biểu thị cho sự cản trở dòng điện của cuộn cảm đối với dòng điện xoay chiều. Cảm kháng của cuộn cảm được tính bằng công thức sau:

ZL = 2 x 314 x fxL

Trong đó:

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

Trong mạch điện tử, công dụng của cuộn cảm là linh kiện điện tử đóng vai trò sau đây:

• Dùng để chặn dòng điện cao tần trong mạch điện.
• Ghép nối tiếp hoặc song song với tụ điện để tạo thành mạch cộng hưởng, điều chỉnh trong các thiết bị vô tuyến như tivi, rađio…
• Dẫn dòng điện một chiều, chặn dòng điện xoay chiều đi qua.

Ứng dụng của cuộn cảm trong đời sống và sản xuất

Cùng với tác dụng của cuộn cảm như trên, cuộn cảm dùng nhiều trong các ứng dụng như:

• Rơle điện từ 
• Cảm biến tiệm cận
• Cuộn cảm trong mạch điều chỉnh
• Cuộn cảm lọc nhiễu
• Thành phần của Loa, Micro..
• Và nhiều ứng dụng khác.

Đó là một số thông tin mà mình tìm hiểu và tổng hợp. Hy vọng bài viết sẽ giúp ích cho các bạn.

Xem thêm : Mạch in là gì ?