Cewka indukcyjna

Cewka indukcyjna - bierny element elektroniczny wykonany z określonej liczby zwojów przewodnika (drutu) owiniętego wokół rdzenia, który może być powietrzny, żelazny albo wykonany z materiału ferromagnetycznego. Rdzeniem może być walec (cewka cylindryczna), pierścień (cewka toroidalna) lub płaszczyzna (cewka płaska lub spiralna). 

Działanie

Cewki indukcyjne przeciwstawiają się zmianom natężenia prądu. Przepływający przez cewką prąd wytwarza pole magnetyczne wokół nawiniętego przewodnika. Zmianom natężenia prądu w obwodzie towarzyszyć będą zmiany strumienia magnetycznego indukowanego wokół cewki, co z kolei wywoła w cewce indukcję napięcia wstecznego. Napięcie to powoduje przepływ prądu w kierunku przeciwnym do głównego strumienia płynącego przez obwód. Cewka indukcyjna próbuje zatem uniemożliwić zbyt szybką zmianę prądu źródłowego. W przypadku prądu stałego, prąd wsteczny w stosunku do prądu źródłowego jest coraz słabszy, aż w końcu strumień prądu stabilizuje się. Pole magnetyczne przestaje się wahać i oddziaływanie cewki na przepływ prądu w obwodzie przestaje mieć znaczenie - cewka zachowuje się jak zwykły przewodnik.

W obwodzie prądu przemiennego indukujące się w cewce napięcie zależy od jej indukcyjności oraz od zmiany w czasie płynącego przez nią prądu. Przy prądzie sinusoidalnym, w stanie ustalonym, napięcie na cewce wyprzedza o 90° prąd płynący przez cewkę - przy maksimum napięcia prąd wynosi 0 (przesunięcie w fazie).

Zastosowania

Cewka jest elementem gromadzącym energię w wytwarzanym polu magnetycznym. W połączeniu z kondensatorem tworzy niezwykle istotny dla obwodów elektronicznych układ zwany obwodem rezonansowym. Cewki wykorzystywane są do filtracji zakłóceń napięcia stałego (filtrują składową zmienną, a „przepuszczają” prąd stały). Opór cewki względem prądu stałego jest niewielki, dla prądu przemiennego znacznie większy. Przy współpracy z kondensatorami tworzą filtry. 

Cewki zasilane prądem stałym (elektromagnesy), są wykorzystywane do generowania pola magnetycznego albo do jego kompensacji, m.in. przy rozmagnesowaniu i pomiarach pola magnetycznego.

Parametry

Podstawowym parametrem charakteryzującym cewkę jest indukcyjność. Jednostką indukcyjności jest 1 henr [H]. Indukcyjność zależy od strumienia i prądu oraz właściwości materiałów (kształtu cewki, liczby zwojów, grubości użytego drutu). Dla prądu stałego odpowiednikiem indukcyjności jest stała cewki będąca ilorazem natężenia pola magnetycznego i natężenia prądu płynącego przez obwód cewki.

Dla prądu stałego cewka jest elementem rezystancyjnym o rezystancji przewodnika (drutu), z którego jest wykonana. Dla prądu zmiennego wykazuje opór nazywaną reaktancją indukcyjną. Reaktancja jest wprost proporcjonalna do indukcyjność i pulsacji prądu.

Do innych parametrów cewki należą: dobroć cewki (związana z występującymi stratami), impedancja (będąca wartością zespoloną rezystancji czynnej oraz reaktancji indukcyjnej i zależną od częstotliwości prądu) oraz pojemność własna cewki (będąca wypadkową średnicy uzwojenia oraz odległości pomiędzy zwojami cewki).