Tìm hiểu cuộn cảm là gì, ký hiệu, đơn vị, tính chất của cuộn cảm và ứng dụng trong thực tế
Cuộn cảm là gì
Cuộn cảm là một thiết bị với lõi là vật liệu dẫn từ như ferrit, lõi thép kỹ thuật hoặc không khí được quấn thành nhiều vòng bởi một cuộn dây dẫn được sơn emay cách điện, sử dụng để chứa từ trường. Tuy không phải là thành phần phổ biến trong mạch điện tử nhưng nó có rất nhiều tác dụng trong mạch. Đây là một loại linh kiện điện tử thụ động vì chỉ khi có dòng điện chạy qua nó mới sinh ra từ trường.
Cuộn cảm còn có tên gọi khác là cuộn từ hay cuộn từ cảm.
Người ta đo độ từ cảm L của cuộn cảm hay còn gọi là từ dung, đơn vị đo của nó là Henry [ký hiệu là H]
Ký hiệu của cuộn cảm trong mạch điện có dạng một đoạn hình xoắn, phía trên nó là ký hiệu thể hiện loại lõi của cuộn cảm. Bạn có thể tham khảo hình bên dưới.
Cuộn cảm để làm gì? Tác dụng của nó?
Tác dụng của cuộn cảm trong mạch điện là để dẫn dòng điện một chiều hoặc để tạo thành mạch cộng hưởng khi ghép cuộn cảm nối tiếp hoặc song song với tụ điện. Ngoài ra nó còn có tác dụng chặn dòng điện cao tần trong mạch điện.
Người ta phân cuộn cảm thành 3 loại chính dựa trên cấu tạo và ứng dụng của nó là: cuộn cảm âm tần, cuộn cảm trung tần và cuộn cảm cao tần.
Tính chất nạp, xả của cuộn cảm
Cuộn cảm có thể nạp năng lượng dưới dạng từ trường khi ta cho dòng điện đi qua nó. Năng lượng này có thể tạo thành một điện áp cảm ứng được xả ra từ cuộn cảm. Chúng ta có thể làm một thí nghiệm nho nhỏ để kiểm tra tính chất này như hình bên dưới.
Khi khóa K1 đóng, dòng điện đi qua cuộn cảm và tạo từ trường trong nó, đồng thời bóng đèn sáng từ từ do cuộn dây sinh ra cảm kháng chống lại dòng điện. Sau đó ngắt khóa K1 và đóng khóa K2 thì năng lượng từ trường trong cuộn dây sẽ tạo điện áp cảm ứng phóng qua bóng đèn làm bóng đèn lóe sáng trong giây lát.
Ứng dụng của cuộn cảm
Có thể kể ra một số ứng dụng của cuộn cảm trong thực tế như:
Loa [speaker]: Khi dòng điện âm tần đi qua cuộn cảm của loa thì nó sẽ tạo ra một từ trường biến thiên. Từ trường này sẽ bị từ trường của nam châm cố định bên trong loa đẩy ra đẩy vào làm cuộn dây cũng dao động theo. Cuộn dây dao động sẽ làm màng loa gắn với nó dao động theo và phát ra âm thanh.
Xem hình bên dưới
Micro: Có cấu tạo gần tương tự như loa nhưng cách hoạt động của nó thì ngược lại. Ở loa thì dòng điện chuyển thành âm thanh, còn ở micro thì âm thanh chuyển thành dòng điện. Do đó màng của micro có cấu tạo mỏng hơn màng loa để khi âm thanh tác động vào nó sẽ dễ dàng dao động.
Rơ le [relay]: Cuộn dây trong rơ le sẽ biến đổi dòng điện thành từ trường. Từ trường được sinh ra sẽ tạo thành lực hút và dẫn đến lực cơ học đóng mở công tắc, đóng mở hành trình của thiết bị tự động…
Xem hình bên dưới
Câu hỏi:Công dụng của cuộn cảm
A.Ngăn chặn dòng điện cao tần, dẫn dòng điện một chiều, lắp mạch cộng hưởng.
B.Ngăn chặn dòng điện một chiều, dẫn dòng điện cao tần, lắp mạch cộng hưởng.
C.Phân chia điện áp và hạn chế dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn cảm.
D.Ngăn chặn dòng điện cao tần, khi mắc với điện trở sẽ tạo thành mạch cộng hưởng.
Lời giải:
Đáp án A.
Cuộn cảm có tác dụng ngăn chặn dòng điện cao tần, dẫn dòng điện một chiều, lắp mạch cộng hưởng.
Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về Cuộn cảm nhé!
1. Khái niệm cuộn cảm
Cuộn cảmlà một loại linh kiện điện tử thụ động tạo từ một dây dẫn điện với vài vòng quấn, sinh ra từ trường khi có dòng điện chạy qua. Cuộn cảm có một độ tự cảm L đo bằng đơn vị Henry.
Cuộn cảm là một thành phần rất rắc rối trong mạch điện tử. Cuộn cảm cũng có hai chân nhưng cả hai đều không phân cực và cắm chiều nào cũng được.
- Phân loại cuộn cảm
Thông thường sẽ có 3 cách phổ biến để phân loại cuộn cảm là theo cấu tạo, hình dáng và phạm vi ứng dụng.
- Phân loại theo cấu tạo: Cuộn cảm không lõi và có lõi [Ferrite, thép kĩ thuật,…]
- Phân loại theo hình dáng: Cuộn cảm loại cắm và loại dán
- Phạm vi ứng dụng: Cuộn cảm âm tần, trung tần và cao tần
2. Nguyên lý hoạt động
Đối với dòng điện một chiều [DC], dòng điện có cường độ và chiều không đổi [tần số bằng 0]. Cuộn dây hoạt động như mộtđiện trởcó điện kháng gần bằng không hay nói khác hơn cuộn dây nối đoản mạch. Dòng điện trên cuộn dây sinh ra một từ trường [B] có cường độ và chiều không đổi.
Khi mắc điện xoay chiều [AC] với cuộn dây, dòng điện trên cuộn dây sinh ra một từ trường [B] biến thiên và một điện trường [E] biến thiên, nhưng luôn vuông góc với từ trường. Cảm kháng của cuộn dây phụ 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 nhiễuở các tần số khác nhau tùy vào đặc tính cụ thể của từng cuộn dây, giúpổn định dòng,ứng dụng trong các mạch lọc tần số.
3. Các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm
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 .
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
4. Cuộn cảm sử dụng để làm gì?
Cuộn cảm tương tự như một tụ điện.Trong mạch, nó sẽ cản lại dòng điện xoay chiều [AC] và để dòng điện một chiều [DC] chạy qua tự do.
Nó sẽ ngăn cảndòng điện xoay chiều [AC].Nhưng dòng điện một chiều [DC] thì sẽ tự do cho chạy qua.
Tôi gần như không bao giờ sử dụng cuộn cảm.Chủ yếu là vì tôi có xu hướng dính vào các mạch kỹ thuật số.Nhưng đôi khi tôi đã sử dụng chúng để tạo bộ lọc hoặc bộ dao động.
Và chúng chủ yếu được sử dụng vào mục đích đo. Ứng dụng trong bộ lọc và bộ dao động.
Bạn thường tìm thấy cuộn cảm trong thiết bị điện tử AC tương tự như thiết bị vô tuyến, hay quạt điện, motor.
5. Ứng dụng của cuộn cảm
Nam châm điện
Đây là một trong những ứng dụng cơ bản và phổ biến nhất của cuộn cảm. Tận dụng khả năng sản sinh từ trường của cuộn cảm, các nhà phát minh đã sử dụng thép non để làm lõi cho cuộn cảm để khiến lõi này nhiễm từ có khả năng hút các kim loại khác và biến thành một nam châm điện
Máy biến áp
Cuộn cảm được sử dụng trong máy biến áp với vai trò của một cuộn dây sơ cấp dẫn điện áp tới các cuộn dây thứ cấp. Máy biến áp có ứng dụng rất lớn trong đời sống con người, giúp điều chỉnh điện áp từ đường dây cao thế 500V của quốc gia về 220V để sử dụng trong gia đình mà không làm hư hại các thiết bị điện trong nhà.
Rơ le
Khi kết hợp 1 cuộn cảm với 1 cơ cấu cơ khí bao gồm 3 chân NC, NO và chân trung Com sẽ tạo ra một Rơ le. Linh kiện này có khả năng đóng ngắt dòng điện tại các điểm khác nhau của mạch điện.
Bộ lọc thông
Bộ lọc thông có cấu tạo bao gồm 1 cuộn cảm mắc nối tiếp với điện trở R với cực dương của nguồn điện được mắc trực tiếp vào cuộn cảm. Bộ lọc thông này được ứng dụng nhiều nhất trong các bộ phân tần của loa điện, đặc biệt là bộ lọc thông tần để lọc âm thanh trong các thiết ị truyền phát âm thanh.
Nguồn xung
Cuộn cảm cũng là một bộ phận quan trọng trong các loại nguồn xung để thay đổi điện áp của nguồn điện. Loại linh kiện này thường được sử dụng trong các thiết bị điện tử trong gia đình như bếp từ, lò vi sóng.