1 . Cuộn cảm:

1.1 Cấu tạo của cuộn cảm:

Cuộn cảm gồm dây đồng quấn thành nhiều vòng; dây quấn được sơn emay cách điện; lõi cuộn dây có thể là không khí, hoặc làm bằng vật liệu dẫn từ như Ferrite hay lõi thép kỹ thuật.

Cuộn dây lõi không khí

Cuộn dây lõi Ferit

1.2 Các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm:

a. Hệ số tự cảm (định luật Faraday)
Hệ số tự cảm là đại lượng đặc trưng cho sức điện động cảm ứng của cuộn dây khi có dòng điện biến thiên chạy qua.

L = ( µr.4.3,14.n².S.10^-7 ) / l

L : là hệ số tự cảm của cuôn dây, đơn vị là Henrry (H)

n : là số vòng dây của cuộn dây

l : là chiều dài của cuộn dây tính bằng mét (m)

S : là tiết diện của lõi, tính bằng m²

µr : là hệ số từ thẩm của vật liệu làm lõi

b. Cảm kháng
Cảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều.

ZL = 2.3,14.f.L

Trong đó :  ZL là cảm kháng, đơn vị là Ω

f : là tần số đơn vị là Hz

L : là hệ số tự cảm, đơn vị là Henry

* Thí nghiệm minh họa cảm kháng của cuộn dây:

Như vậy cảm kháng của cuộn dây tỷ lệ thuận với hệ số tự cảm và tần số xoay chiều, của dòng điện. Nghĩa là dòng điện xoay chiều có tần số càng cao thì đi qua cuộn dây càng khó. Dòng điện một chiều có tần số f = 0 Hz ,vì  vậy với dòng một chiều cuộn dây có cảm kháng ZL = 0.

c. Điện trở thuần của cuộn dây

Điện trở thuần của cuộn dây là điện trở mà ta có thể đo được bằng đồng hồ vạn năng, thông thường điện trở thuần của cuộn dây tương đối nhỏ so với cảm kháng của chính  cuộn dây đó, điện trở thuần còn gọi là điện trở tổn hao vì chính điện trở này sinh ra nhiệt khi cuộn dây hoạt động.

1.3  Tính chất nạp , xả của cuộn cảm
* Cuộn dây nạp năng lương: Khi cho một dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây nạp một năng lượng dưới dạng từ trường được tính theo công thức

W = L.I ² / 2

Ở thí nghiệm trên:

Khi K1 đóng, dòng điện qua cuộn dây tăng dần ( do cuộn dây sinh ra cảm kháng chống lại dòng điện tăng đột ngột ) vì vậy  bóng đèn sáng từ từ.

Khi K1 vừa ngắt và K2 đóng , năng lương nạp trong cuộn dây tạo thành điện áp cảm ứng phóng ngược lại qua bóng đèn làm bóng đèn loé sáng, đó là hiên tượng cuộn dây xả điện.

2. Ứngdụng của cuộn cảm

2.1 Loa  ( Speaker ): Loa là một ứng dụng của cuộn dây và từ trường.

Hoạt động
Khi ta cho dòng điện âm tần (điện xoay chiều từ 20 Hz  đến 20.000Hz) chạy qua cuộn dây, cuộn dây tạo ra từ trường biến thiên và bị từ trường cố định của nam châm đẩy ra, đẩy  vào làm cuộn dây dao động làm cho màng loa dao động theo và phát ra âm thanh.

Chú ý

Tuyệt đối ta không được đưa dòng điện một chiều vào loa , vì dòng điện một chiều chỉ tạo ra từ trường cố định và cuộn dây của loa chỉ lệch về một hướng rồi dừng lại, khi đó dòng một chiều qua cuộn dây tăng mạnh (do không có điện áp cảm ứng theo chiều ngược lai) vì vậy cuộn dây sẽ bị cháy.

2.2 Micro

Loa là thiết bị để chuyển dòng điện thành âm thanh còn micro thì ngược lại, Micro đổi âm thanh thành dòng điện âm tần.

2.3 Rơ le (Relay)

Rơ le cũng là một ứng dụng của cuộn dây. Nguyên lý hoạt động của Rơle là biến đổi dòng điện thành từ trường thông qua quộn dây, từ trường lại tạo thành lực cơ học để thực hiện một động tác về cơ khí như đóng mở công tắc, đóng mở các hành trình của một thiết bị tự động …

2.4 Biến áp

* Cấu tạo của biến áp

Biến áp là thiết bị để biến đổi điện áp xoay chiều. Cấu tạo bao gồm một cuộn sơ cấp (đưa điện áp vào) và một hay nhiều cuộn thứ cấp (lấy điện áp ra sử dụng) cùng quấn trên một lõi từ có thể là lá thép hoặc lõi  ferit.

Ký hiệu của biến áp

* Tỷ số vòng / vol của bién áp

Ta có các công thức như sau:

U1 / U2 = n1 / n2 Điện áp ở trên hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ thuận với số vòng dây quấn.

U1 / U2 = I2 / I1 Dòng điện ở trên hai đầu cuộn dây tỷ lệ nghịch với điện áp, nghĩa là nếu ta lấy ra điện áp càng cao thì cho dòng càng nhỏ.

*Công xuất của biến áp

Công xuất của biến áp phụ thuộc tiết diện của lõi từ và phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều. Biến áp hoạt động ở tần số càng cao thì cho công xuất càng lớn.

* Các loại biến áp

+) Biến áp nguồn và biến áp âm tần:

Biến áp nguồn  Biến áp nguồn hình xuyến

Biến áp nguồn thường gặp trong Cassete, Âmply .. ,lõi biến áp sử dụng các lá  Tôn silic hình chữ E và I ghép lại.  Loại này hoạt động ở tần số điện lưới 50Hz và  có tỷ số vòng / vol lớn.

Biến áp âm tần sử dụng làm biến áp đảo pha, biến áp  xuất ra loa... trong các mạch khuyếch đại công xuất âm tần, biến áp cũng sử dụng lá Tônsilic làm lõi từ như biến áp nguồn, nhưng lá tônsilic trong biến áp âm tần mỏng hơn để tránh tổn hao, biến áp âm tần hoạt động ở tần số cao hơn vì vậy có số vòng vol thấp hơn. Khi thiết kế biến áp âm tần người ta thường lấy giá trị tần số trung bình khoảng 1KHz – đến 3KHz.

+) Biến áp xung  & Cao áp

Biến áp xung là biến áp hoạt động ở tần số cao khoảng vài chục KHz như biến áp trong các bộ nguồn xung, biến áp cao áp. Lõi biến áp xung làm bằng ferit. Do hoạt động ở tần số cao nên biến áp xung cho công suất rất  lớn, so với biến áp nguồn thông thường khi có cùng trọng lượng, thường thì biến áp xung có thể cho công suất  lớn gấp hàng chục lần.