Cuộn cảm là gì? Cảm kháng của cuộn là gì? Công thức tính cảm kháng của cuộn cảm là gì? Trong bài viết này, HEFC sẽ tổng hợp những kiến thức cơ bản về cảm kháng và dung kháng để giúp bạn hiểu rõ hơn về chúng.
Định nghĩa về cuộn cảm
Cuộn cảm là một linh kiện điện tử dùng để chứa từ trường. Nó được tạo thành từ một cuộn dây dẫn cuốn thành nhiều vòng và có thể có lõi là vật liệu dân hoặc lõi thép kỹ thuật. Khi dòng điện đi qua cuộn cảm, từ trường được tạo ra và từ trường đó lại tạo ra cảm ứng để ngăn chặn sự thay đổi dòng điện trong cuộn.
Định nghĩa về cảm kháng
Cảm kháng là đại lượng đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của cuộn đối với dòng điện xoay chiều. Đơn vị đo cảm kháng là Ω.
Công thức tính cảm kháng của cuộn cảm
Công thức tính cảm kháng của cuộn cảm là sản phẩm của tần số (ω) và hệ số tự cảm (L) của cuộn dây.
ZL = ω.L
Trong đó:
- ZL là cảm kháng, đơn vị là Ω
- ω là tần số, đơn vị là Hz
- L là hệ số tự cảm, đơn vị là Henry
Các công thức liên quan cảm kháng
Ngoài ra, cảm kháng của cuộn cảm còn được tính bằng công thức sau:
ZL = 2πf.L
Trong đó:
- ZL là cảm kháng, đơn vị là Ω
- f là tần số dòng điện xoay chiều, đơn vị là Hz
- L là hệ số tự cảm, đơn vị là Henry
Công thức tính dung kháng của tụ điện:
Zc = 1/ωC = 1/2πfc
Trong đó:
- ZC là cảm kháng, đơn vị là Ω
- f là tần số dòng điện xoay chiều, đơn vị là Hz
- C là điện dung
Ứng dụng của cuộn cảm
Cuộn cảm được sử dụng rất phổ biến trong cuộc sống hiện đại. Nó có mặt trên hầu hết các mạch điện tử, thiết bị điện trong gia đình và công nghiệp. Một số ứng dụng cơ bản của cuộn cảm bao gồm:
- Nam châm điện: Cuộn cảm có thể được sử dụng để tạo ra nam châm điện trong các thiết bị như trò chơi, tivi, micro, loa.
- Rơ-le: Đóng ngắt các điểm khác nhau trên mạch điện, giúp điều khiển các thiết bị điện theo yêu cầu.
- Bộ lọc thông: Lọc âm thanh cho thiết bị, đảm bảo âm thanh chuẩn và êm hơn. Ngoài ra, nó cũng giúp lọc tần số âm thanh, cải thiện chất lượng âm thanh.
- Máy biến áp: Hạ điện áp từ đường dây cao thế xuống dòng điện thấp, giúp bảo vệ các thiết bị điện gia đình và công nghiệp.
- Mô-tơ: Dùng để truyền lực vào trục quay, giúp các thiết bị hoạt động, ví dụ như máy bơm nước.
Ngoài những ứng dụng trên, cuộn cảm còn có nhiều ứng dụng khác trong cuộc sống, chẳng hạn như đèn giao thông, lọc điện áp xung, và nhiều hơn nữa.
Bài tập minh hoạ
Bài 1: Đoạn mạch điện xoay chiều có tần số f1 = 70 Hz chỉ có một cuộn cảm. Nếu tần số là f2 thì cảm kháng của cuộn cảm giảm đi 20%. Hãy tính tần số f2.
Lời giải:
Theo công thức cảm kháng: Z = ωL = 2πf.L
Khi đó:
ZL2/ZL1 = (2πL.f2)/(2πL.f1) = f2/f1 (1)
Vì cảm kháng của cuộn cảm giảm đi 20%, ta có:
ZL2 = 80%ZL1 = 0,8ZL1 (2)
Từ (1) và (2):
(0,8ZL2).ZL1 = (2πL.f2)/(2πL.f1)
⇔ f2 = 0,8.f1 = 56 Hz
Bài 2: Xét mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp, điện trở thuần R = 10 Ω, cuộn dây thuần cảm và tụ điện có C = 10^(-3)/(2π). Biết rằng biểu thức điện áp giữa 2 đầu tụ điện là uC = 60√2cos(100πt-0.75π) (V). Hãy tính biểu thức cường độ dòng điện chạy qua mạch trên.
Lời giải:
Theo công thức tính dung kháng, ta có:
ZC = 1/ωC = 20 Ω
⇒ Io = Uc/Zc = 60√2/20 = 3√2 A
Điện áp đi qua tụ sẽ trễ pha 1 góc π/2 so với dòng điện đi qua mạch, từ đó ta có phương trình dòng điện trong mạch là:
i = 3√2cos[100πt – 0.75π – (-π/2)] = 3√2cos[100πt – π/4] A
Bài 3: Đặt vào hai đầu cuộn dây thuần cảm L = 1/π H một dòng điện xoay chiều i = 2cos(50πt) A. Hãy xác định cảm khảng của cuộn dây.
Lời giải:
Theo đề bài, ta có:
- Hệ số tự cảm L = 1/π H
- Tần số ω = 50π rad/s
Vậy cảm kháng của cuộn dây là:
Z = ωL = 50π.1/π = 50 Ω
Nếu bạn còn thắc mắc hoặc có câu hỏi liên quan, hãy để lại comment phía dưới bài viết. HEFC sẵn sàng trả lời và giúp bạn hiểu rõ hơn. Chúc bạn thành công!
HEFC là trường Đại học Khoa học Kỹ thuật Huế. Xem thông tin chi tiết tại đây.
