Điện cảm là gì? Ý nghĩa trị số điện cảm cuộn dây

Điện cảm hay còn gọi là hiện tượng tự cảm, nó chỉ xuất hiện trong một mạch kín có dòng điện xoay chiều chạy qua khi đóng hoặc ngắt mạch. Tại bài viết này, ta sẽ tìm hiểu chi tiết về điện cảm là gì, ý nghĩa của điện cảm và cách tính trị số điện cảm của cuộn dây. Mời tìm hiểu!

Cuộn cảm

Cuộn cảm là gì?

Cuộn cảm là một loại linh kiện điện tử thụ điện được tạo từ một dây dẫn điện với vài vòng quấn, nó sẽ sinh ra một từ trường khi cho dòng điện chạy qua.

Trong điện cảm là một thành phần hai cực lưu trữ năng lượng trong từ trường của nó. Cuộn cảm sẽ chặn bất kỳ thay đổi trong dòng chảy qua nó.

Cuộn cảm được đặc trưng bởi giá trị của cuộn cảm là tỷ số của điện áp (EMF) cùng sự thay đổi dòng điện bên trong cuộn dây. Nếu dòng điện đi qua cuộn cảm bị thay đổi với tốc độ 1 A/s và 1V EMF được tạo ra bên trong cuộn dây, thì trị số điện cảm của cuộn dây sẽ là 1 Henry.

Ký hiệu cuộn cảm là hình xoắn ở giữa và thẳng ở 2 đầu, kèm ký hiệu chữ “L”.

Tìm hiểu cuộn cảm, trị số điện cảm của cuộn dây là gì?
Tìm hiểu cuộn cảm, trị số điện cảm của cuộn dây là gì?

Cấu tạo, phân loại cuộn cảm

Cuộn cảm được cấu tạo bằng cách dùng dây dẫn quấn thành cuộn, bên trong có lõi.

Các loại cuộn cảm:

  1. Cuộn cảm lõi rỗng (Air Core Inductor): hoàn toàn không có lõi, thường có trị số điện cảm thấp do cung cấp đường dẫn miễn cưỡng cao cho từ thông.
  2. Cuộn cảm lõi Ferrite (Ferrite Core Inductors): Ferrite là một gốm oxit kim loại được làm dựa trên hỗn hợp Ferric Oxide Fe2O3. Ferrites mềm được sử dụng cho việc xây dựng cốt lõi nhằm làm giảm tổn thất trễ.
  3. Cuộn cảm lõi hình xuyến (Toroidal Core Inductors): Có độ rò rỉ rất thấp nhưng phải dùng đến máy cuộn thiết kế đặc biệt để tạo thành cuộn dây này.
  4. Cuộn cảm ống chỉ (Bobbin based Inductors): Sử dụng phổ biến trong các ứng dụng chuyển đổi năng lượng và bộ nguồn chế độ chuyển đổi.
  5. Cuộn cảm nhiều lớp (Multi Layer Inductors): Được tạo thành từ hai cuộn dây xếp thành nhiều lớp, phổ biến trong hệ thống thông tin di động và các ứng dụng khử nhiễu.
  6. Cuộn cảm màng mỏng (Thin Film Inductors): Loại cuộn cảm nhỏ chuyên dùng để tạo thành chip cho các ứng dụng tần số cao, dao động từ khoảng nano Henry.
Các loại cuộn cảm
Các loại cuộn cảm

Tác dụng của cuộn cảm

Công dụng của cuộn cảm là để ngăn chặn dòng điện xoay chiều trong khi nó cho dòng điện một chiều đi qua. Nói cách khác, cuộn cảm dùng để dẫn dòng điện một chiều , ngăn dòng điện cao tần.

Điện cảm là gì? Ý nghĩa của trị số điện cảm

Điện cảm là gì?

“Điện cảm hay còn gọi là hiện tượng tự cảm, là một hiện tượng chỉ xuất hiện trong một mạch kín có dòng điện xoay chiều đi qua khi tiến hành đóng hoặc ngắt mạch”.

Ý nghĩa của trị số điện cảm

Trị số điện cảm cho biết khả năng tích lũy năng lượng từ trường của cuộn cảm.

Điện cảm hay độ tự cảm là tên gọi của một thuộc tính của một thành phần chống lại sự thay đổi của dòng điện chạy qua qua nó, một đoạn dây thẳng sẽ có một trị số điện cảm.

Một cuộn cảm luôn được đặc trưng bởi độ điện cảm của nó. Trị số điện cảm được tính bằng công thức điện áp chia cho tốc độ thay đổi của dòng điện.

– Đơn vị đo trị số điện cảm là henry (kí hiệu H) – xét trong hệ đo lường quốc tế SI, nó được đặt theo tên nhà khoa học người Mỹ thế kỷ 19 Joseph Henry.

Trị số điện cảm cuộn cảm
Trị số điện cảm cuộn cảm

Tính trị số điện cảm cuộn dây

Xét một cuộn dây tự cảm L của một Henry (1H). Khi có một dòng điện chạy qua L thay đổi với tốc độ tương đương 1 A/s. Sự thay đổi này gây ra điện áp 1V (VL) ở trong đó. Từ đó, biểu diễn tốc độ thay đổi dòng điện chạy qua cuộn dây trên mỗi đơn vị thời gian là:

Trong đó:

  • di là sự thay đổi của dòng điện trong Ampe
  • dt là thời gian để dòng điện này thay đổi (đơn vị s)

Lúc này, điện áp gây ra trong cuộn dây (VL) được biểu thị như sau:

Lưu ý: dấu “-” chỉ thể hiện rằng điện áp cảm ứng này chống lại sự thay đổi của dòng điện trong cuộn dây trên đơn vị thời gian (di/dt).

Từ phương trình trên, ta có trị số điện cảm của cuộn dây được tính như sau:

Trong đó:

  • L: Độ tự cảm được tính bằng Henries
  • VL: hiệu điện thế trên cuộn dây
  • di/dt: tốc độ thay đổi dòng điện (đơn vị A/s – Ampe trên giây)

Như chúng ta đã biết, cuộn cảm là thiết bị có thể lưu trữ năng lượng của chúng dưới dạng từ trường. Cuộn cảm được tạo thành từ các vòng dây và khi số vòng trong cuộn dây đó tăng lên, với cùng một lượng dòng điện chạy qua cuộn dây thì sẽ kéo theo từ thông của nó cũng tăng lên.

Suy ra, bằng cách tăng hay giảm số vòng trên một cuộn dây, ta có thể làm biến đổi trị số điện cảm của cuộn dây đó. Khi đó, mối quan hệ giữa độ tự cảm L và số vòng dây N có thể được cho là:

  • L: là Henry
  • N: là số lượt
  • Φ: từ thông (phi)
  • I: cường độ dòng điện (Ampe)

Ví dụ: Cho một cuộn dây thuần cảm không khí rỗng gồm 500 vòng dây, nó tạo ra từ thông 10mWb khi ta cho dòng điện 10 ampe chạy qua. Xác định độ tự cảm của cuộn dây.

Trên đây là toàn bộ nội dùng liên quan đến cuộn cảm, điện cảm, trị số điện cảm. Mong rằng bài viết thực sự bổ ích và giúp các bạn giải đáp các thắc mắc xoay quanh chủ đề này.

Xem thêm:

Trả lời

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