Máy tính độ tự cảm cuộn solenoid là gì?
Cuộn solenoid là một cuộn dây được quấn theo hình xoắn ốc khít nhau. Khi có dòng điện chạy qua, nó tích trữ năng lượng trong từ trường — đặc tính này được đặc trưng bởi độ tự cảm (\(L\)), đo bằng đơn vị henry (H). Công cụ này ước tính độ tự cảm của một cuộn solenoid dài, lõi không khí dựa trên ba đại lượng hình học đơn giản: số vòng dây, tiết diện ngang và chiều dài của cuộn dây.
Cách sử dụng
Nhập số vòng dây (\(N\)), tiết diện ngang của cuộn dây tính bằng mét vuông (\(A\)) và chiều dài toàn bộ phần quấn dây tính bằng mét (\(l\)). Máy tính sẽ cho ra độ tự cảm tính bằng henry, đồng thời quy đổi sang milihenry (mH) và microhenry (µH) để bạn dễ tham khảo.
Giải thích công thức
Độ tự cảm được tính bằng công thức:
$$L = \frac{\mu_0 \, \text{N}^{2} \cdot \text{A}}{\text{l}}$$
Trong đó \(\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}\) H/m là độ từ thẩm của chân không. Độ tự cảm tăng theo bình phương số vòng dây, tăng khi tiết diện lớn hơn và giảm khi cuộn dây được kéo dài ra. Công thức "solenoid lý tưởng" này giả định chiều dài lớn hơn nhiều so với đường kính và lõi là vật liệu không từ tính (không khí). Đối với lõi sắt từ, hãy nhân kết quả với độ từ thẩm tương đối \(\mu_r\).
Ví dụ minh họa
Giả sử một cuộn dây có \(N = 100\) vòng, tiết diện ngang \(A = 0{,}001\) m² và chiều dài \(l = 0{,}1\) m. Khi đó:
$$L = \frac{(4\pi \times 10^{-7})(100^{2})(0{,}001)}{0{,}1} = \frac{(1{,}2566 \times 10^{-6})(10000)(0{,}001)}{0{,}1} \approx 1{,}2566 \times 10^{-4} \text{ H} \approx 0{,}1257 \text{ mH} \approx 125{,}7 \text{ µH}.$$
Câu hỏi thường gặp
Công thức này có dùng được cho cuộn dây lõi sắt không? Không trực tiếp được. Công thức này áp dụng cho lõi không khí. Với lõi từ tính, hãy nhân kết quả với độ từ thẩm tương đối của lõi.
Tôi nên dùng đơn vị nào? Hãy dùng đơn vị SI — mét vuông cho tiết diện và mét cho chiều dài — để có độ tự cảm tính bằng henry.
Tại sao công thức yêu cầu cuộn dây phải dài? Công thức giả định từ trường bên trong đồng đều, điều này đúng nhất khi chiều dài lớn hơn nhiều so với đường kính. Các cuộn dây ngắn có hiệu ứng ở mép làm giảm độ tự cảm.
