Cuộn cảm là gì ? Ứng dụng của cuộn cảm ?
Cấu tạo của cuộn cảm, Các đại lượng đặc trưng (Hệ số tự cảm, cảm kháng, điện trở thuần). Tính chất nạp xả của cuộn dây.
1. Cấu tạo của cuộn cảm.
Cuộn cảm 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.
Cuộn dây lõi không khí
Cuộn dây lõi Ferit
Ký hiệu cuộn dây trên sơ đồ :
L1 là cuộn dây lõi không khí, L2 là cuộn dây lõi ferit, L3 là cuộn dây có lõi chỉnh, L4 là cuộn dây lõi thép kỹ thuật
2. Các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm.
a) Hệ số tự cảm ( định luật Faraday)
Hệ số tự cảm là đại lượng đặc trưng cho sức điện động cảm ứng của cuộn dây khi có dòng điện biến thiên chạy qua.
L = ( µr.4.3,14.n2.S.10-7 ) / l
- L : là hệ số tự cảm của cuôn dây, đơn vị là Henrry (H)
- n : là số vòng dây của cuộn dây.
- l : là chiều dài của cuộn dây tính bằng mét (m)
- S : là tiết diện của lõi, tính bằng m2
- µr : là hệ số từ thẩm của vật liệu làm lõi .
b) Cảm kháng
Cảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều .
ZL = 2.314.f.L
- Trong đó : ZLlà cảm kháng, đơn vị là Ω
- f : là tần số đơn vị là Hz
- L : là hệ số tự cảm , đơn vị là Henry
Thí nghiệm về cảm kháng của cuộn dây với dòng điện xoay chiều
* Thí nghiệm trên minh hoạ : Cuộn dây nối tiếp với bóng đèn sau đó được đấu vào các nguồn điện 12V nhưng có tần số khác nhau thông qua các công tắc K1, K2 , K3 , khi K1 đóng dòng điện một chiều đi qua cuộn dây mạnh nhất ( Vì ZL = 0 ) => do đó bóng đèn sáng nhất, khi K2 đóng dòng điện xoay chỉều 50Hz đi qua cuộn dây yếy hơn ( do ZL tăng ) => bóng đèn sáng yếu đi, khi K3 đóng , dòng điện xoay chiều 200Hz đi qua cuộn dây yếu nhất ( do ZL tăng cao nhất) => bóng đèn sáng yếu nhất.
=>Kết luận : Cảm kháng của cuộn dây tỷ lệ với hệ số tự cảm của cuộn dây và tỷ lệ với tần số dòng điện xoay chiều, nghĩa là dòng điện xoay chiều có tần số càng cao thì đi qua cuộn dây càng khó, dòng điện một chiều có tần số f = 0 Hz vì vậy với dòng một chiều cuộn dây có cảm kháng ZL = 0
c) Điện trở thuần của cuộn dây.
Điện trở thuần của cuộn dây là điện trở mà ta có thể đo được bằng đồng hồ vạn năng, thông thường cuộn dây có phẩm chất tốt thì điện trở thuần phải tương đối nhỏ so với cảm kháng, điện trở thuần còn gọi là điện trở tổn hao vì chính điện trở này sinh ra nhiệt khi cuộn dây hoạt động.
Tính chất nạp , xả của cuộn cảm
* Cuộn dây nạp năng lương : Khi cho một dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây nạp một năng lượng dưới dạng từ trường được tính theo công thức
W = L.I2 / 2
- W : năng lượng ( June )
- L : Hệ số tự cảm ( H )
- I dòng điện.
Thí nghiệm về tính nạp xả của cuộn dây.
Ở thí nghiệm trên : Khi K1 đóng, dòng điện qua cuộn dây tăng dần ( do cuộn dây sinh ra cảm kháng chống lại dòng điện tăng đột ngột ) vì vậy bóng đèn sáng từ từ, khi K1 vừa ngắt và K2 đóng , năng lương nạp trong cuộn dây tạo thành điện áp cảm ứng phóng ngược lại qua bóng đèn làm bóng đèn loé sáng => đó là hiên tượng cuộn dây xả điện.
