Máy tính độ tự cảm cuộn dây xoắn là gì?
Công cụ này ước tính độ tự cảm của một cuộn dây xoắn — hay còn gọi là cuộn solenoid — dựa trên ba thông số vật lý: số vòng dây, bán kính cuộn dây và chiều dài cuộn dây. Máy tính sử dụng phép gần đúng cho solenoid dài, một phương pháp được dùng phổ biến trong điện tử, thiết kế RF và giảng dạy vật lý để tính toán cuộn cảm lõi không khí.
Cách sử dụng
Bạn nhập số vòng dây (\(N\)), bán kính cuộn dây tính bằng milimét và chiều dài cuộn dây tính bằng milimét. Máy tính sẽ tự động đổi các kích thước sang đơn vị mét, tính diện tích tiết diện rồi trả về độ tự cảm theo ba đơn vị: micrôhenry (µH), milihenry (mH) và henry (H).
Giải thích công thức
Độ tự cảm của cuộn solenoid một lớp được tính theo công thức:
$$L = \frac{\mu_0 \times N^{2} \times A}{l}, \quad \text{trong đó} \quad A = \pi r^{2}$$Ở đây \(\mu_0\) là độ từ thẩm của chân không (\(4\pi \times 10^{-7}\ \text{H/m}\)), \(N\) là số vòng dây, \(A\) là diện tích tiết diện của cuộn dây tính bằng mét vuông, còn \(l\) là chiều dài trục của phần quấn dây tính bằng mét. Công thức lý tưởng này giả định cuộn dây có lõi không khí và có chiều dài lớn hơn nhiều so với đường kính; với những cuộn dây ngắn, cần dùng thêm hệ số hiệu chỉnh (ví dụ hệ số Nagaoka) để có độ chính xác cao hơn.
Ví dụ minh họa
Giả sử một cuộn dây có \(N = 100\) vòng, bán kính \(r = 10\ \text{mm}\) (\(0{,}01\ \text{m}\)) và chiều dài \(l = 50\ \text{mm}\) (\(0{,}05\ \text{m}\)). Diện tích tiết diện \(A = \pi \times 0{,}01^{2} \approx 3{,}1416 \times 10^{-4}\ \text{m}^2\). Khi đó $$L = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 100^{2} \times 3{,}1416 \times 10^{-4}}{0{,}05} \approx 7{,}896 \times 10^{-5}\ \text{H} \approx 78{,}96\ \text{µH}$$
Câu hỏi thường gặp
Công cụ này chỉ dùng cho cuộn lõi không khí phải không? Đúng vậy — nếu muốn mô phỏng cuộn có lõi từ, bạn hãy nhân kết quả với độ từ thẩm tương đối \(\mu_r\) của lõi.
Vì sao cuộn dây thực tế của tôi cho giá trị khác? Công thức solenoid dài thường cho kết quả cao hơn thực tế đối với những cuộn dây ngắn và to. Hãy xem nó như điểm khởi đầu khi thiết kế.
Tôi nên nhập theo đơn vị nào? Bán kính và chiều dài nhập theo milimét; máy tính sẽ tự xử lý việc quy đổi sang hệ SI.
