tin tức

Cuộn cảm hoạt động như thế nào

Bởi: Marshall Brain

cuộn cảm

Một công dụng lớn của cuộn cảm là ghép chúng với các tụ điện để tạo ra bộ dao động. HÌNH ẢNH HUNTSTOCK / GETTY

Một cuộn cảm đơn giản như một linh kiện điện tử có thể có - nó chỉ đơn giản là một cuộn dây. Tuy nhiên, hóa ra một cuộn dây có thể làm một số điều rất thú vị nhờ các đặc tính từ của cuộn dây.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu tất cả về cuộn cảm và công dụng của chúng.

Nội dung

Khái niệm cơ bản về cuộn cảm

Henries

Ứng dụng cuộn cảm: Cảm biến đèn giao thông

Khái niệm cơ bản về cuộn cảm

Trong sơ đồ mạch điện, một cuộn cảm được biểu diễn như sau:

Để hiểu cách một cuộn cảm có thể hoạt động trong mạch điện, hình này rất hữu ích:

Những gì bạn thấy ở đây là một cục pin, một bóng đèn, một cuộn dây quấn quanh một miếng sắt (màu vàng) và một công tắc. Cuộn dây là cuộn cảm. Nếu bạn đã đọc Cách thức hoạt động của nam châm điện, bạn có thể nhận ra rằng cuộn cảm là một nam châm điện.

Nếu bạn lấy cuộn cảm ra khỏi mạch điện này thì bạn sẽ có một chiếc đèn pin bình thường. Bạn đóng công tắc và bóng đèn sáng lên. Với cuộn cảm trong mạch như hình vẽ, hoạt động hoàn toàn khác.

Bóng đèn là một điện trở (điện trở tạo ra nhiệt để làm cho dây tóc trong bóng đèn phát sáng - xem Cách hoạt động của bóng đèn để biết chi tiết). Dây trong cuộn dây có điện trở thấp hơn nhiều (nó chỉ là dây điện), vì vậy điều bạn mong đợi khi bật công tắc là bóng đèn phát sáng rất mờ. Hầu hết dòng điện phải đi theo đường có điện trở thấp xuyên qua vòng dây. Thay vào đó, điều xảy ra là khi bạn đóng công tắc, bóng đèn sẽ cháy sáng và sau đó mờ đi. Khi mở công tắc, bóng đèn cháy rất sáng rồi tắt nhanh.

Lý do cho hành vi kỳ lạ này là do cuộn cảm. Khi dòng điện lần đầu tiên bắt đầu chạy trong cuộn dây, cuộn dây muốn tạo ra một từ trường. Trong khi từ trường đang hình thành, cuộn dây ngăn cản dòng điện chạy qua. Sau khi trường được tạo, dòng điện có thể chạy bình thường qua dây. Khi công tắc mở, từ trường xung quanh cuộn dây sẽ giữ cho dòng điện chạy trong cuộn dây cho đến khi từ trường sụp đổ. Dòng điện này giữ cho bóng đèn sáng trong một khoảng thời gian mặc dù công tắc mở. Nói cách khác, một cuộn cảm có thể lưu trữ năng lượng trong từ trường của nó và một cuộn cảm có xu hướng chống lại bất kỳ sự thay đổi nào về lượng dòng điện chạy qua nó.

Nghĩ Về Nước…

Một cách để hình dung hoạt động của một cuộn cảm là hãy tưởng tượng một kênh hẹp có nước chảy qua nó và một bánh xe nước nặng có các cánh chèo nhúng vào kênh. Hãy tưởng tượng rằng nước trong kênh ban đầu không chảy.

Bây giờ bạn cố gắng bắt đầu cho nước chảy. Bánh guồng sẽ có xu hướng ngăn nước chảy cho đến khi nó đạt tốc độ theo dòng nước. Sau đó, nếu bạn cố gắng ngăn dòng nước trong kênh, bánh xe nước quay sẽ cố gắng giữ cho nước chuyển động cho đến khi tốc độ quay của nó chậm lại bằng tốc độ của nước. Một cuộn cảm cũng làm điều tương tự với dòng electron trong dây - một cuộn cảm chống lại sự thay đổi dòng electron.

ĐỌC THÊM

Henries

Công suất của một cuộn cảm được điều khiển bởi bốn yếu tố:

Số lượng cuộn dây – Nhiều cuộn dây hơn có nghĩa là độ tự cảm cao hơn.

Vật liệu mà cuộn dây quấn quanh (lõi)

Diện tích mặt cắt ngang của cuộn dây - Diện tích lớn hơn có nghĩa là độ tự cảm cao hơn.

Chiều dài của cuộn dây – Cuộn dây ngắn có nghĩa là cuộn dây hẹp hơn (hoặc chồng lên nhau), có nghĩa là độ tự cảm cao hơn.

Đặt sắt vào lõi của một cuộn cảm sẽ mang lại cho nó độ tự cảm cao hơn nhiều so với không khí hoặc bất kỳ lõi không từ tính nào.

Đơn vị tiêu chuẩn của độ tự cảm là henry. Phương trình tính số henries trong một cuộn cảm là:

H = (4 * Pi * #Turns * #Turns * Diện tích cuộn dây * mu) / (Chiều dài cuộn dây * 10.000.000)

Diện tích và chiều dài của cuộn dây tính bằng mét. Thuật ngữ mu là tính thấm của lõi. Không khí có độ thấm là 1, trong khi thép có thể có độ thấm là 2.000.

Ứng dụng cuộn cảm: Cảm biến đèn giao thông

Giả sử bạn lấy một cuộn dây có đường kính khoảng 6 feet (2 mét), chứa năm hoặc sáu vòng dây. Bạn cắt một số rãnh trên đường và đặt cuộn dây vào các rãnh đó. Bạn gắn một máy đo độ tự cảm vào cuộn dây và xem độ tự cảm của cuộn dây là bao nhiêu.

Bây giờ bạn đậu một chiếc ô tô qua cuộn dây và kiểm tra lại độ tự cảm. Độ tự cảm sẽ lớn hơn nhiều do vật thép lớn được đặt trong từ trường của vòng dây. Ô tô đỗ phía trên cuộn dây hoạt động giống như lõi của cuộn cảm và sự hiện diện của nó làm thay đổi độ tự cảm của cuộn dây. Hầu hết các cảm biến đèn giao thông đều sử dụng vòng lặp theo cách này. Cảm biến liên tục kiểm tra độ tự cảm của vòng dây trên đường, khi độ tự cảm tăng lên thì biết có xe đang đợi!

Thông thường bạn sử dụng một cuộn dây nhỏ hơn nhiều. Một công dụng lớn của cuộn cảm là ghép chúng với các tụ điện để tạo ra bộ dao động. Xem Cách hoạt động của Bộ dao động để biết chi tiết.