Cuộn cảm là một thành phần điện tử thụ động mà lưu trữ năng lượng dưới dạng một từ trường. Như chúng ta biết điện trở chống lại sự dịch chuyển của dòng điện, còn cuộn cảm chống lại sự thay đổi của dòng điện chạy qua nó. Vì vậy, đối với dòng điện một chiều, cuộn cảm không có gì khác hơn là làm một dây dẫn. Nói cách khác, cuộn cảm kháng, chống lại những thay đổi của dòng điện (ngăn dòng điện xoay chiều) nhưng sẽ dễ dàng cho qua dòng điện một chiều có trạng thái ổn định.
Dòng điện, khi chạy qua một cuộn dây sinh ra một từ thông tỷ lệ thuận với nó. Nhưng không giống như một tụ điện là chống lại một sự thay đổi của điện áp trên bản cực, một cuộn cảm chống lại tốc độ thay đổi của dòng dịch chuyển qua nó do trong từ trường của nó tích tụ năng lượng tự do.
Trong hình thức cơ bản nhất, một cuộn cảm không có gì hơn là một cuộn dây quấn quanh một lõi trung tâm. Đối với hầu hết các cuộn dây, dòng điện khi chạy qua cuộn dây tạo ra một từ thông xung quanh nó, có tỷ lệ thuận với dòng điện dịch chuyển.
Cuộn cảm, cũng gọi là choke. Cuộn cảm được hình thành với dây quấn chặt xung quanh một lõi rắn trung tâm tạo một vòng lặp liên tục để tập trung từ thông. Một cuộn dây điện cũng có thể được coi như là một cuộn cảm. Cuộn cảm thường được phân loại theo các loại lõi bên trong chúng đang quấn quanh, ví dụ, lõi rỗng (không khí), lõi sắt đặc hoặc lõi ferrite mềm, với các loại lõi khác nhau được phân biệt bằng cách thêm đường song song liên tục hoặc chấm đứt đoạn bên cạnh cuộn dây.
Đơn vị tiêu chuẩn của điện cảm là henry, viết tắt là H. Đây là một đơn vị lớn, các đơn vị phổ biến hơn là microhenry, viết tắt μH (1 μH = 10 ^ -6H) và millihenry, viết tắt mH (1 mH = 10 ^ -3 H). Thỉnh thoảng, đơn vị nanohenry (nH) cũng được sử dụng (1 nH = 10 ^ -9 H).
Bộ lọc
Cuộn cảm được sử dụng rộng rãi với các tụ điện và điện trở để tạo ra các bộ lọc cho các mạch tương tự và trong xử lý tín hiệu. Một mình, một cuộn cảm có chức năng như một bộ lọc thông thấp, do trở kháng của một cuộn cảm sẽ tăng lên khi tần số của một tín hiệu tăng lên. Khi được kết hợp với một tụ điện, thì trở kháng giảm khi tần số của một tín hiệu tăng, sẽ thành một bộ lọc thông dải chỉ cho phép một dải tần số nhất định có thể vượt qua. Bằng cách kết hợp tụ điện, cuộn cảm và điện trở có thể tạo ra những bộ lọc tiên tiến với rất nhiều ứng dụng. Các bộ lọc được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử, mặc dù tụ thường được sử dụng chứ không phải là cuộn cảm vì chúng nhỏ hơn và rẻ hơn.
Cảm biến tiếp xúc được đánh giá cao về độ tin cậy và dễ dàng hoạt động và cuộn cảm có thể được sử dụng để cảm nhận từ trường hay sự hiện diện của vật liệu từ tính lan truyền từ một khoảng cách. Cảm biến cảm ứng được sử dụng ở hầu hết các giao lộ với một đèn giao thông để phát hiện số lượng lưu lượng và điều chỉnh tín hiệu cho phù hợp. Những cảm biến này làm việc đặc biệt tốt cho xe ô tô và xe tải, nhưng một số xe gắn máy và các loại xe khác không có đủ đáp ứng để được phát hiện bởi các cảm biến mà không có một chút tăng thêm bằng cách thêm một nam châm h3 để dưới cùng của chiếc xe. Cảm biến cảm ứng được giới hạn trong hai cách, một trong hai đối tượng để được cảm nhận phải có từ tính và gây ra một dòng điện chạy trong các bộ cảm biến hoặc cảm biến phải được hỗ trợ để phát hiện sự hiện diện của vật liệu tương tác với từ trường. Điều này hạn chế các ứng dụng của cảm biến cảm ứng và có ảnh hưởng lớn về thiết kế sử dụng chúng.
Tổ hợp phần điện cảm trong quỹ đạo từ trường sẽ tạo ra một máy biến áp. Các biến áp là một thành phần cơ bản của lưới điện quốc gia và được trang bị trong nhiều nguồn cung cấp điện cũng như để tăng hoặc giảm điện áp đến một mức độ mong muốn. Kể từ khi từ trường được tạo ra bởi một sự thay đổi của dòng điện, thay đổi làm dao động của dòng điện nhanh hơn (tăng tần số) sẽ làm máy biến áp hoạt động hiệu quả hơn. Tuy nhiên, khi tần số của đầu vào tăng, trở kháng của cuộn dây bắt đầu hạn chế hiệu quả của máy biến áp.
Động cơ điện (Motor)
Thông thường cuộn cảm luôn đặt ở một vị trí cố định và không được phép di chuyển để bố trí thẳng hàng với bất kỳ các linh phụ kiện có thể tạo ra từ trường ở xung quanh. Động cơ cảm ứng lực momen từ trường tác động biến năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Động cơ cảm ứng được thiết kế sao cho từ trường quay được tạo ra đồng bộ với một nguồn điện xoay chiều đầu vào. Kể từ khi tốc độ quay được điều khiển bởi các tần số đầu vào, động cơ cảm ứng thường được sử dụng trong các mức tốc độ cố định từ nguồn trang bị trực tiếp có tần số 50/60 hz. Ưu điểm lớn nhất của động cơ cảm ứng so với các thiết kế khác là không cần có tiếp xúc điện giữa trục quay rotor và phần còn lại của động cơ làm cho động cơ cảm ứng rất mạnh mẽ và đáng tin cậy.
Lưu trữ năng lượng
Giống như tụ điện, cuộn cảm có thể được sử dụng để lưu trữ năng lượng. Điểm khác với tụ điện là cuộn cảm có giới hạn về thời gian lưu trữ năng lượng, vì khi ngắt nguồn thì nguồn năng lượng dưới dạng từ trường sẽ bị mất đi một cách nhanh chóng. Việc sử cuộn cảm cho chức năng lưu trữ năng lượng chủ yếu được dùng trong bộ chuyển đổi nguồn cung cấp, như việc cung cấp nguồn điện trong máy tính. Trong các cách cung cấp nguồn đơn giản hơn, không cách ly chuyển đổi nguồn cung cấp, một cuộn cảm duy nhất được sử dụng như là thành phần biến áp và lưu trữ năng lượng. Trong các mạch loại này, tỷ lệ số vòng giữa cuộn dây sơ cấp (được cung cấp nguồn) và cuộn thứ cấp (không được cung cấp nguồn) xác định tỷ lệ điện áp đầu vào và đầu ra.
Cuộn cảm cũng được sử dụng để truyền điện không dây và rơle điện cơ.