Cuộn cảm (inductor) là một thành phần điện tử thụ động có khả năng lưu trữ năng lượng dưới dạng từ trường khi có dòng điện chạy qua. Cuộn cảm được ký hiệu bằng chữ “L” trong các sơ đồ mạch điện và đơn vị đo của cuộn cảm là Henry (H).
Cấu tạo của cuộn cảm
Cuộn cảm thường được cấu tạo từ một dây dẫn (thường là dây đồng) được cuộn lại thành nhiều vòng dây. Số vòng dây, độ dài của dây và loại lõi sử dụng bên trong cuộn dây đều ảnh hưởng đến giá trị điện cảm của cuộn cảm.
- Lõi không khí: Cuộn dây được cuốn quanh một lõi không khí hoặc vật liệu không từ tính.
- Lõi sắt từ: Cuộn dây được cuốn quanh một lõi sắt từ hoặc vật liệu từ tính khác như ferrite. Loại này thường có giá trị điện cảm cao hơn so với lõi không khí.
Nguyên lý hoạt động của cuộn cảm
Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, nó tạo ra một từ trường xung quanh cuộn dây. Sự thay đổi của dòng điện trong cuộn dây sẽ tạo ra một suất điện động (electromotive force – EMF) ngược lại với sự thay đổi dòng điện theo định luật Faraday về cảm ứng điện từ. Suất điện động này có xu hướng chống lại sự thay đổi của dòng điện, và hiện tượng này được gọi là cảm kháng.
- Đối với dòng điện xoay chiều (AC): Cuộn cảm tạo ra cảm kháng, ngăn cản sự thay đổi nhanh chóng của dòng điện.
- Đối với dòng điện một chiều (DC): Cuộn cảm ban đầu sẽ chống lại sự thay đổi của dòng điện, nhưng sau khi dòng điện ổn định, cuộn cảm sẽ hành động như một đoạn dây dẫn bình thường với điện trở rất thấp.
Ứng dụng của cuộn cảm
Cuộn cảm được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau trong điện tử và kỹ thuật điện, bao gồm:
- Bộ lọc (Filters): Cuộn cảm được sử dụng trong các bộ lọc thông thấp, thông cao và thông dải để loại bỏ hoặc cho phép các tần số nhất định đi qua.
- Mạch dao động (Oscillator circuits): Cuộn cảm kết hợp với tụ điện để tạo ra các mạch dao động, được sử dụng trong các bộ phát sóng và mạch điều chỉnh.
- Biến áp (Transformers): Cuộn cảm là thành phần chính trong biến áp, giúp thay đổi mức điện áp của dòng điện xoay chiều.
- Lưu trữ năng lượng (Energy storage): Trong các mạch nguồn, cuộn cảm lưu trữ năng lượng tạm thời để cung cấp dòng điện khi cần thiết.
- Bộ khuếch đại (Amplifiers): Cuộn cảm được sử dụng trong các mạch khuếch đại tín hiệu để cải thiện hiệu suất và giảm nhiễu.
- Các ứng dụng RF (Radio Frequency): Cuộn cảm rất quan trọng trong các mạch RF và viễn thông, như trong ăng-ten và bộ điều hướng.
Nhờ những đặc tính này, cuộn cảm đóng vai trò quan trọng trong nhiều hệ thống điện tử và kỹ thuật điện hiện đại.
