Cívka

Různé druhy cívek

Cívkajeelektrotechnickásoučástkapoužívaná velektrických obvodech:

• k vytvořenímagnetického poleelektrického proudu,které se dále využívá k působenímagnetickou silou– cívka (s jádrem) slouží jakoelektromagnet,
• kindukcielektrického proudu proměnným magnetickým polem – cívka slouží jakoinduktor(nositelindukčnosti).

Stavba cívky

Na tuto kapitolu jepřesměrovánohesloVinutí.

Cívka se skládá zvodičenavinutého naizolačnínosnou kostru. Vinutí může býtjednovrstvénebovícevrstvé.V případě vícevrstvých vysokofrekvenčních cívek je třeba použít tzv.křížové vinutí,aby se omezila vlastníelektrická kapacitacívky. Navinutý vodič může být isamonosný– bez kostry.

Vodič v cívce má mít co nejmenšírezistivitu,aby v cívce nedocházelo k velkýmtepelnýmztrátám. Nejčastěji používanýmmateriálemjeměď.

Ke zvětšení magnetických vlastností se dovnitř cívky vkládájádrozmagneticky měkké oceli,tzn. zferomagnetické látkys malouremanentní magnetizací.K omezení vznikuvířivých proudův jádře se jádro skládá z několika vrstev oddělených izolantem nebo z jemnýchželeznýchčásteček spojených izolační hmotou (tzv. železné jádro).

Druhy cívek

Podle rozměrů a tvaru lze rozlišit obyčejnou cívku,solenoid– velmi dlouhá cívka,toroid– cívka stočená do kruhu.

Cívky lze rozdělit podlefrekvencestřídavého proudu,pro kterou je určena –nízkofrekvenční cívkyavysokofrekvenční cívky.

Parametry cívky

• Počet závitů
• Geometrické vlastnosti (počet závitů na jednotkudélky,délka,obsahprůřezu)
• Indukčnost– vyjadřuje velikostmagnetického indukčního tokupři jednotkovémelektrickém proudu
• Maximální zatížení – největší možnývýkonelektrického proudu nepoškozující cívku
• Maximální proud – největší proud, který může procházet cívkou
• Činitel jakosti Q

Cívka v elektrickém obvodu

Elektrotechnická značka

Cívka ve stejnosměrném obvodu

V obvodustáléhostejnosměrného prouduse cívka projevuje pouze svýmelektrickým odporem.

Kolem cívky se průchodem stejnosměrného proudu vytvářístálémagnetické pole.Magnetický indukční tokzávisí přímo úměrně naindukčnosticívky a velikostiproudu.Indukčnost cívky a tím i magnetické pole je možno zesílit vložením jádra – magnetického obvodu do cívky.

Cívka ve střídavém obvodu

V obvodustřídavého prouduvzniká kolem cívkyproměnnémagnetické pole, které v cívce indukujenapětí.Indukované napětí působí vždy proti změnám, které je vyvolaly (Lenzův zákon), což má za následek vznikimpedance,u cívky nazývanéinduktance,tj. odpor cívky proti průchodu střídavého proudu.Induktancezávisí přímo úměrně na indukčnosti cívky afrekvencistřídavého proudu.

Cívka rovněž způsobujefázový posuvstřídavého proudu oproti střídavému napětí o π/2 neboli 1/4periody.

Proměnného magnetického pole kolem cívky se využívá také vtransformátorechpři transformaci střídavého elektrického proudu a napětí mezi dvěma obvody. Způsob a velikost transformace ovlivňuje poměr počtu závitůsekundárníaprimárnícívky transformátoru, celková energie transformace je však také výrazně limitována celkovou velikostí a kvalitou magnetického obvodu transformátoru.

Cívka v kmitavém obvodu

Důležitou úlohu hraje cívka uelektromagnetického kmitání(rezonance). To vzniká v obvodu skondenzátorema cívkou (LC obvody), kde se periodicky opakuje přeměnaelektrické energienamagnetickoua opačně. Frekvence elektromagnetického kmitání závisí mj. také na indukčnosti cívky.

Spojování cívek

Podrobnější informace naleznete v článkuVzájemná indukčnost.

Přisériovém zapojenícívek se zvětšuje celková indukčnost:

$L=L_{1}+L_{2}+...$,(za předpokladu, že se cívky vzájemně nevážou, tedy nemají společný tok).

Indukčnost dvou sériově řazených cívek sevzájemnou indukčnostíM = L_1,2= L_2,1:

$L=L_{1}+L_{2}\pm 2M$(znaménko volit podle polarity vzájemné vazby).

Připaralelním zapojeníse celková indukčnost zmenšuje:

${\frac {1}{L}}={\frac {1}{L_{1}}}+{\frac {1}{L_{2}}}+...$

Napětí na cívce

Závislost napětí na cívce na proudu, který jí prochází lze vyjádřit diferenciální rovnicí:

$u_{L}=L{\frac {\mathrm {d} i_{L}}{\mathrm {d} t}}$

Použití cívky

Cívku lze používat jako samostatnou součástku (elektromagnet, tlumivka) nebo jako součást složeného elektrického zařízení (elektromagnetické relé, transformátor, reproduktor).

• Cívka jakoelektromagnet– využívá semagnetická sílamagnetického pole kolem cívky v zařízeních jako např.
  • elektromotor
  • zvonek
  • reproduktor
  • elektromagnetické relé
  • elektromagnetický jeřáb
  • vychylovací cívkyCRT obrazoveknapř. ve starýchmonitorech
  • magnetické hlavy v záznamových zařízeních
  • deprézské měřící přístroje(galvanometr,ampérmetr,voltmetr,ad.)

Výhodou elektromagnetu je to, že magnetické pole jedočasné,dá se snadno měnit jeho velikost, příp. směr.

• Cívka jako induktor – využívá se elektrické napětí indukované proměnným magnetickým polem kolem cívky
  • tlumivka– cívka působí proti prudkým změnám velektrickém obvodu(např. zapnutí/vypnutí obvodu,elektrický výboj,ap.). Změny v elektrickém obvodu vyvolávají změnu magnetického pole kolem cívky a následně se v cívce indukujeelektromotorické napětípůsobící vždy proti změnám, které je vyvolaly.
  • transformátor– obsahuje dvě nebo více cívek na společném jádře. Změnou elektrického proudu (střídavým proudem) v jedné cívce se indukuje elektrický proud v druhé cívce, dochází k transformaci proudu a napětí.
  • čtecí, mazací a zapisovací hlavičky v pevných discích a páskových mechanikách
  • v elektromagnetických oscilačních obvodech – cívka a kondenzátor jsou nezbytné součástky pro vznik elektromagnetických kmitů v obvodu (rezonanční LC obvody).

Odkazy

Literatura

• Faktor Zdeněk: Transformátory a cívky – vlastnosti materiálů a efektivní návrh transformátorů,BEN - technická literatura,2002,ISBN80-86056-49-X
• Faktor Zdeněk: Transformátory a tlumivky pro spínané napájecí zdroje – teorie, příklady návrhu, měření,BEN - technická literatura,2002,ISBN80-86056-91-0

Související články

• Kostra cívky
• Vzduchová cívka

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématucívkanaWikimedia Commons
• Slovníkové heslocívkave Wikislovníku
• KnihaPraktická_elektronika/Lineární_součástky#Cívkave Wikiknihách

Autoritní data	PSH:2183 GND:4182601-2 LCCN:sh85041716 NLI:987007536062305171