#3_Công dụng của cuộn cảm

Phần nâng cao

Cuộn cảm là gì? Ký hiệu, đơn vị của cuộn cảm

Cuộn cảm là gì?

Cuộn cảm (hay cuộn từ, cuộn từ cảm) là một loại linh kiện điện tử thụ động tạo từ một dây cách điện quấn thành 1 cuộn dây, sinh ra từ trường khi có dòng điện chạy qua.

Cuộn cảm có độ tự cảm L đo bằng đơn vị Henry (H).

Còn từ trường, quy tắc bàn tay phải các bạn có thể đọc thêm từ wikipedia.

Ký hiệu, đơn vị của cuộn cảm

Cuộn cảm có ký hiệu là L (Inductor). Các cuộn cảm có giá trị thường nằm trong khoảng từ 1  µH (10⁻⁶H) đến 20H

Đơn vị điện trở là H (Henry)

Các thông số trong cuộn cảm cần quan tâm

Các thông số này giúp ta hiểu rõ công dụng của cuộn cảm và cần thiết trong tính toán và thực hành sau này.

Hệ số tự cảm của cuộn dây (L)

Khi dòng điện chạy qua cuộn dây thay đổi, từ trường biến thiên theo thời gian tạo ra suất điện động trong dây dẫn, được mô tả bằng định luật cảm ứng 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.

Cảm kháng cuộn dây (Z_L)

Theo định luật Lenz , điện áp cảm ứng xu hướng chống lại sự thay đổi của dòng điện tạo ra nó. Kết quả là, các cuộn cảm chống lại bất kỳ sự thay đổi nào của dòng điện qua chúng.

Z_L = 2πfL

• Z_L là cảm kháng, đơn vị là Ω
• f là tần số đơn vị là Hz
• L là hệ số tự cảm , đơn vị là Henry (H)

Nội trở của cuộn dây (r_L)

Nội trở của cuộn dây là giá trị điện trở của dây dẫn tạo nên cuộn dây. Ký hiệu là (r_L). Trong ngành điện tử dân dụng các cuộn dây được sử dụng thường có hệ số tự cảm (L) nhỏ nên điện trở nội (r_L) rất nhỏ.

Do đó, các cuộn dây không ghi giá trị nội trở (xem như nội trở bằng 0).

Khả năng chịu đựng dòng điện

Khi mạch điện hoạt động sẽ có dòng điện đi qua cuộn dây. Nếu dòng điện đi qua cuộn dây quá lớn sẽ làm đứt cuộn dây nên người ta quy định dòng điện cực đại của cuộn cảm.

Các loại cuộn cảm

Cuộn cảm, một linh kiện quan trọng trong công nghệ điện tử, có thể được phân loại thành ba loại chính: cuộn cảm không khí (air core), cuộn cảm lõi sắt (iron core) và cuộn cảm lõi ferrite (ferrite core).

Cuộn cảm không khí (Air Core)

Cuộn cảm không khí không có bất kỳ vật liệu lõi nào trong cuộn, mà chỉ dựa vào không gian trống để tạo từ trường.

Đặc điểm: Không có sự tương tác từ trường với vật liệu lõi, tạo ra một đặc tính tần số cao, đáp ứng tốt với tần số cao.

Ứng dụng: Sử dụng trong các mạch điện tử yêu cầu đáp ứng tần số cao, như mạch sóng vô tuyến, mạch radio, mạch thu phát tín hiệu.

Cuộn cảm lõi sắt từ (Iron Core)

Cuộn cảm lõi sắt bao gồm một lõi sắt bên trong cuộn cảm để tăng cường từ trường và hiệu suất.

Đặc điểm: Có hiệu suất cao, khả năng chịu dòng điện lớn, tạo ra một từ trường mạnh và ổn định.

Ứng dụng: Sử dụng trong các mạch nguồn, mạch biến đổi tần số, mạch điều chỉnh tín hiệu, nơi yêu cầu chịu dòng điện cao và từ trường mạnh.

Cuộn cảm lõi ferrite (Ferrite Core)

Cuộn cảm lõi ferrite sử dụng một lõi từ vật liệu ferrite để tăng cường từ trường và khả năng chịu tần số cao.

Đặc điểm: Có khả năng chịu tần số cao, giảm nhiễu từ, tạo điện trở tự cảm và tăng hiệu suất.

Ứng dụng: Sử dụng trong các mạch chuyển đổi tần số, mạch lọc nhiễu, mạch điều chỉnh tần số và các ứng dụng yêu cầu chịu tần số cao.
Tùy thuộc vào yêu cầu và ứng dụng cụ thể, sự lựa chọn giữa các loại cuộn cảm sẽ được quyết định để đáp ứng hiệu suất và đặc tính tín hiệu mong muốn trong mạch điện tử.

Cách đọc các loại cuộn cảm

Cuộn cảm được viết theo mã số

Các cách ký hiệu mã số rất giống nhau. Từ ví dụ bên dưới và bảng sai số bạn có thể đọc được giá trị chính xác cuộn cảm loại này

Cuộn cảm 4 vạch màu, 5 vạch màu

Cuộn cảm cũng sử dụng nguyên tắc ghi, vạch màu như điện trở. Cách đọc cũng như đọc điện trở. Tuy nhiên đơn vị của nó là μH. 

Các bạn chưa đọc bài viết về cách đọc giá trị điện trở có thể xem tại đây

• #1_Điện trở | Linh kiện điện tử thụ động

• Khi đọc các vạch là các vòng màu được in gần một đầu của cuộn cảm để khi đọc sẽ bắt đầu đọc từ đầu đó theo thứ tự
• Sự khác nhau giữa 4 vạch và 5 vạch là vạch đầu tiên của cuộn cảm 5 vạch có màu bạc cho biết cuộn cảm được sử dụng trong các ứng dụng cấp quân sự, 4 vạch màu còn lại được đọc như cuộn cảm 4 vạch

Các bạn nhìn click vào ảnh để xem rõ hơn cách đọc. Tiếp theo ta sẽ sang nguyên lý phóng nạp của cuộn cảm và cách mắc.

Nguyên lý phóng nạp, cách mắc các loại cuộn cảm

Nguyên lý phóng nạp của cuộn cảm

Khi đã biết cuộn cảm là gì, các loại cuộn cảm, công dụng của cuộn cảm, ta sẽ tiếp tục tìm hiểu nguyên lý phóng nạp của nó. Click vào hình động .gif bên dưới để xem nhá.

Trong quá trình nạp, do cuộn dây sinh ra cảm kháng chống lại dòng điện tăng đột ngột nên dòng điện qua cuộn cảm tăng dần. Bóng đèn lúc này sáng lên từ từ.

Khi đổi hướng công tắc, quá trình phóng bắt đầu, năng lượng mà cuộn dây tích lũy được sẽ phóng qua đèn làm đèn sáng.

Mắc nối tiếp

Click vào ảnh động để xem dòng điện di chuyển.

Công thức tính cảm kháng tương đương

Z_L = Z₁ + Z₂

Mắc song song

Công thức tính cảm kháng tương đương

1/Z_L = 1/Z₁ + 1/Z₂

Mắc hỗn hợp

Đây là tổng hợp của 2 cách mắc song song và nối tiếp ở trên.

Phần tổng kết

Ta đã cùng nhau tìm hiểu và trả lời câu hỏi cuộn cảm là gì, công dụng của cuộn cảm. Nội dung về cuộn cảm chúng ta vừa xem bao gồm:

• Khái niệm cuộn cảm là gì, cuộn cảm, tụ điện, điện trở đều là linh kiện điện tử thụ động
• Tính chất cản trở dòng điện xoay chiều, dẫn dòng 1 chiều và tạo ra từ trường ở cả 2 loại dòng điện
• Cách đọc các giá trị cuộn cảm có ký hiệu là mã số và mã vạch
• Công dụng của cuộn cảm là gì? Thực tế nhất là cuộn cảm dùng trong loa, micro, công tắc điện từ (relay). Ở các mạch điện nó sử dụng trong mạch cộng hưởng, mạch lọc nhiễu cao tần…

Trước khi sử dụng ta cần nắm được công dụng của cuộn cảm. Để có thể áp dụng vào đúng nơi, đúng việc. Chú ý kiểm tra trước khi lắp sử dụng.

Bạn có thể đọc thêm về các linh kiện điện tử khác:

• #1_Điện trở | Linh kiện điện tử thụ động
• #2_Tụ điện | Linh kiện điện tử thụ động
• #4_Biến áp | Linh kiện điện tử thụ động

Bạn có thắc mắc gì trong bài viết không?

Đánh giá và để lại bình luận bên dưới nhá.