1. Cuộn Cảm Là Gì?
Cuộn cảm là một linh kiện điện tử thụ động có khả năng lưu trữ năng lượng điện dưới dạng từ thông. Nó thường có dạng một cuộn dây và khi dòng điện chạy qua, một từ trường sẽ được tạo ra theo hướng vuông góc với dòng điện.
2. Nguyên Lý Hoạt Động
Dòng điện xoay chiều (AC) là dòng điện có cường độ và hướng thay đổi theo chu kỳ. Khi dòng xoay chiều đi qua cuộn cảm, từ trường sinh ra sẽ cắt các vòng dây khác, tạo ra một điện áp ngược nhằm cản trở sự thay đổi của dòng điện.
- Khi dòng điện tăng đột ngột, cuộn cảm sẽ tạo ra một suất điện động ngược chiều với dòng điện để hạn chế sự gia tăng dòng điện.
- Ngược lại, khi dòng điện giảm, suất điện động này sẽ có hướng cùng chiều dòng điện để duy trì dòng điện.
Nếu đảo chiều dòng điện, một điện áp ngược cũng sẽ xuất hiện. Điều này có nghĩa là trước khi dòng điện bị cản lại bởi điện áp ngược, hướng dòng điện đã bị đảo chiều, làm cho dòng điện không thể tiếp tục chảy.
Trong trường hợp dòng điện một chiều (DC), do dòng không thay đổi, cuộn cảm sẽ không tạo ra điện áp ngược. Vì vậy, cuộn cảm cho dòng một chiều đi qua nhưng cản trở dòng xoay chiều.
Nguyên Lý Ứng Dụng Của Cảm Ứng Điện Từ
Dòng điện xoay chiều tạo ra từ trường biến thiên, và từ trường biến thiên này cảm ứng ra dòng điện. Tỷ lệ giữa điện áp và dòng điện trong quá trình này được gọi là độ tự cảm của cuộn cảm.
Tuy nhiên, cuộn cảm còn có chức năng tích trữ và giải phóng năng lượng thông qua quá trình chuyển đổi giữa điện trường và từ trường. Một cuộn cảm lý tưởng sẽ không tạo ra cũng như tiêu thụ năng lượng, mà chỉ lưu trữ nó.
Vì vậy, cuộn cảm có thể được sử dụng trong:
✔ Ổn định dòng điện
✔ Điều chỉnh pha
✔ Lọc tín hiệu
✔ Tích trữ và giải phóng năng lượng
✔ Cộng hưởng, tách sóng, chống nhiễu…
Trong thực tế, không có cuộn cảm nào là hoàn toàn lý tưởng. Dù là điện trở, tụ điện hay cuộn cảm, chúng đều có các đặc tính phụ thuộc vào tần số của tín hiệu đầu vào.
Nguyên Lý Cấu Tạo Của Cuộn Cảm
- Cuộn cảm là một linh kiện lưu trữ năng lượng, tích trữ năng lượng dưới dạng từ trường.
- Chèn vật liệu từ tính vào bên trong cuộn dây sẽ làm tăng đáng kể từ trường của nó.
Ví dụ:
- Nếu sử dụng vật liệu Y có độ từ thẩm (μ) = 100, độ tự cảm sẽ tăng gấp 100 lần.
- Nếu sử dụng vật liệu HU có độ từ thẩm (μ) = 10.000, độ tự cảm sẽ tăng gấp 10.000 lần.