Điện cảm là gì? Cấu tạo, Phân loại, Công dụng của cuộn cảm

Điện cảm là một khái niệm khá phổ biến trong cuộc sống hàng ngày tuy nhiên không phải ai cũng nắm rõ hoàn toàn từ khái niệm tới cấu tạo và phân loại của hiện tượng này. Cùng Vinatesco ôn lại bài cũ qua bài viết sau nhé!

Điện cảm là gì?

Điện cảm hay còn được biết đến với cái tên hiện tượng tự cảm là khi trong một mạch kín có dòng điện xoay chiều chạy qua, hoặc trong một mạch điện một chiều khi ta đóng mạch hoặc ngắt mạch. Độ điện cảm là đơn vị đặc trưng của một cuộn cảm. Độ điện cảm được xác định bằng cách lấy điện áp chia cho tốc độ biến thiên của dòng điện. Trong Hệ thống đơn vị quốc tế (SI), đơn vị của độ điện cảm là henry (H) theo tên của nhà khoa học Mỹ Joseph Henry ở thế kỷ 19.

Cuộn cảm là một loại cuộn dây, thuộc nhóm các thành phần bị động quan trọng trong điện tử. Cùng với điện trở và tụ điện, cuộn cảm tạo nên ba thành phần bị động cơ bản trong mạch điện. Cuộn cảm có mối liên hệ mật thiết với tụ điện, vì cả hai đều dùng điện trường để tích trữ năng lượng và đều là những thành phần thụ động không sinh ra năng lượng. Tuy nhiên cả hai đều có những đặc điểm, cách sử dụng khác nhau.

Giá trị của cuộn cảm được xác định bởi tỷ lệ giữa điện áp (EMF) và tốc độ thay đổi của dòng điện trong cuộn dây. Đơn vị của cuộn cảm là Henry. Khi dòng điện qua cuộn cảm biến đổi với tốc độ 1 ampere mỗi giây và tạo ra 1V EMF trong cuộn dây, thì cuộn cảm có giá trị là 1 Henry.

Ký hiệu của cuộn cảm trong mạch điện là một hình xoắn ở giữa và hai đường thẳng ở hai đầu, kèm theo chữ L để chỉ giá trị. Bạn có thể xem hình minh họa ở dưới đây:

Các thành phần cấu tạo của cuộn cảm

Cuộn cảm là một linh kiện điện tử thụ động được tạo nên bởi một dây dẫn điện quấn thành nhiều vòng. Các vòng dây có thể có hình dạng và kích thước khác nhau, và có thể được bao bọc bởi một loại vật liệu khác nhau.

Độ tự cảm của cuộn cảm chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, như số lượng vòng dây, khoảng cách giữa các vòng, sự chồng lấp của các vòng, loại vật liệu của lõi, độ thấm từ của lõi, kích thước và hình dạng của cuộn cảm, v.v.

Cuộn cảm lý tưởng và cuộn cảm thực tế trong mạch điện tử có sự khác biệt lớn. Cuộn cảm thực tế không chỉ có điện cảm mà còn có điện dung và điện trở. Các vòng dây quấn chặt làm tăng điện dung giữa các vòng. Điện dung này, cùng với điện trở của dây, ảnh hưởng đến tính chất tần số cao của cuộn cảm.

Các loại cuộn cảm phổ biến hiện nay

Cuộn cảm là một cuộn dây, thuộc nhóm các thành phần bị động trong điện tử. Các cuộn cảm có nhiều loại khác nhau, phụ thuộc vào kích thước, công suất và tần số dòng điện xoay chiều mà chúng xử lý. Các cuộn cảm có thể nhỏ như một hạt gạo hoặc lớn như một máy biến áp.

Các cuộn cảm được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực điện tử. Các loại cuộn cảm phổ biến bao gồm cuộn cảm tần số cao, cuộn cảm nguồn và cuộn cảm cho mạch chung. Các loại cuộn cảm này có sự khác biệt về loại cuộn dây và loại lõi mà chúng sử dụng.

Sau đây là một số loại cuộn cảm thông dụng:

• Cuộn cảm lõi rỗng (Air Core Inductor): Loại cuộn cảm này không có lõi, chỉ có cuộn dây. Loại cuộn cảm này có đường dẫn miễn cưỡng cao cho từ thông, nên độ tự cảm thấp. Cuộn dây của loại cuộn cảm này phải to để tăng mật độ từ thông. Loại cuộn cảm này thường được dùng trong các thiết bị tần số cao như TV và radio.
• Cuộn cảm lõi Ferrite (Ferrite Core Inductors): Loại cuộn cảm này có lõi làm bằng ferrite, một loại gốm oxit kim loại chứa Ferric Oxide Fe2O3. Ferrite mềm giúp giảm chi phí và tổn thất lõi ở tần số cao. Loại cuộn cảm này thường được dùng trong các bộ nguồn chuyển đổi và các ứng dụng khử nhiễu.
• Cuộn cảm lõi hình xuyến (Toroidal Core Inductors): Loại cuộn cảm này có lõi hình xuyến, giúp giảm thông lượng rò rỉ. Tuy nhiên, loại cuộn cảm này khó thiết kế và yêu cầu máy cuộn đặc biệt. Đôi khi lõi ferrite cũng được dùng để giảm tổn thất trong loại cuộn cảm này.
• Cuộn cảm ống chỉ (Bobbin based Inductors): Loại cuộn cảm này có ống chỉ để giữ cuộn dây. Loại cuộn cảm này thường được dùng trong các bộ nguồn chế độ chuyển đổi và các ứng dụng chuyển đổi năng lượng.
• Cuộn cảm nhiều lớp (Multi Layer Inductors): Loại cuộn cảm này có hai mẫu cuộn dây dẫn xếp chồng lên nhau ở hai phía của một thân nhiều lớp. Các cuộn dây được nối tiếp với nhau để tăng giá trị của cuộn cảm. Loại cuộn cảm này thường được dùng trong các hệ thống thông tin di động và các ứng dụng khử nhiễu.
• Cuộn cảm màng mỏng (Thin Film Inductors): Loại cuộn cảm này có các cuộn dây nhỏ được tạo ra bằng cách xử lý màng mỏng. Loại cuộn cảm này thường được dùng trong các ứng dụng tần số cao, với giá trị dao động từ khoảng nano Henry.

Ứng dụng của cuộn cảm trong đời sống

Cuộn cảm là một linh kiện điện tử thụ động có chức năng chống lại sự thay đổi của dòng điện xoay chiều và cho phép dòng điện một chiều đi qua. Cuộn cảm còn được dùng để lọc các tín hiệu theo tần số và kết hợp với tụ điện để tạo ra các mạch dao động, được dùng để điều chỉnh tần số của các máy thu radio và TV.

Cuộn cảm là một thành phần cơ bản trong điện tử, có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau như điều khiển tín hiệu, khử nhiễu, ổn định điện áp, thiết bị điện tử công suất, vận hành ô tô, v.v … Ngày nay, nhờ vào sự cải tiến trong kỹ thuật thiết kế cuộn cảm, hiệu suất của các mạch điện tử được nâng cao đáng kể.

Cuộn cảm xuất hiện trong hầu hết các sản phẩm điện tử, một số ví dụ về ứng dụng của cuộn cảm là:

• Máy dò kim loại: Sử dụng cuộn cảm để phát ra và nhận lại từ trường, phát hiện sự thay đổi từ trường do kim loại gây ra.
• Máy dò kim loại Arduino: Sử dụng Arduino để xử lý tín hiệu từ cuộn cảm và hiển thị kết quả trên màn hình LCD hoặc LED.
• Máy phát FM: Sử dụng cuộn cảm và tụ điện để tạo ra mạch dao động có tần số FM, sau đó kết nối với anten để phát sóng.
• Máy dao động: Sử dụng cuộn cảm và tụ điện để tạo ra mạch dao động có tần số xác định, được dùng trong các thiết bị sinh xung, máy đo tần số, máy phát sóng, v.v.

Trên đây là toàn bộ thông tin giải đáp về cuộn cảm được Vinatesco gửi tới bạn. Hy vọng qua bài viết trên các bạn đã phần nào hệ thống lại được các kiến thức cần biết. Nhớ chia sẻ bài viết nếu thấy bổ ích nhé!