Cievka (elektrotechnika)
Cievka je pasívny elektrický (elektrotechnický) prvok, ktorý je reálnou reprezentáciou indukčnosti v elektrickom obvode.
Cievka sa v elektrotechnike využíva trojako:
- pre vytvorenie magnetického poľa elektrického prúdu, pričom sa využíva vzniknutá magnetická sila, vťahujúca jadro (kotvu). Cievka slúži ako elektromagnet. Variantom je ovládanie zariadení, elektrický zvonček, elektromotor a pod.
- pre vytvorenie indukcie elektrického prúdu magnetickým poľom – cievka slúži ako induktor (nositeľ indukčnosti). Vlastnosť indukcia sa využíva v LC obvodoch, rádiotechnike a pod.
- pre transformáciu napätia v transformátoroch. Indukcia vytvorí striedavé magnetické pole v primárnej cievke, ktoré v druhej cievke transformátora (sekundárne vinutie) generuje elektrické napätie, pričom pomer napätia je priamo úmerný pomeru počtu závitov cievok.
Konštrukcia
Technicky sa cievka skladá z izolovaného vodiča navinutého na nevodivú nosnú kostru. Vinutie môže byť jednovrstvové alebo viacvrstvové. Navinutý vodič môže byť konštrukčne aj samonosné – bez kostry, závity cievky sú navzájom zlepené. Vlastnosti cievky výrazne ovplyvňuje prítomnosť magnetického jadra (jeho permeabilita) (cievka bez jadra sa nazýva aj vzduchová cievka).
Základnou fyzikálnou veličinou pri cievke je indukčnosť (meraná v jednotkách henry), ktorá závisí od rozmerov cievky, počtu závitov a permeability jadra. Vzhľadom na konečnú vodivosť vodiča, z ktorého je cievka zhotovená, má táto aj odpor, ktorý sa vo výpočtoch nahrádza sériovým rezistorom. V mnohých aplikáciách, kde nepretekajú veľké prúdy, však možno tento odpor cievky zanedbať. Vodič v cievke má mať čo najmenší odpor, aby v cievke nedochádzalo k veľkým tepelným stratám. Najčastejšie používaným materiálom je meď. Závity cievky musia byť navzájom izolované. Izolácia je väčšinou tvorená vrstvou izolačného laku.
Na zväčšenie magnetických vlastností sa do vnútra cievky vkladá jadro z magneticky mäkkej ocele, tzn. z feromagnetickej látky. Kvôli obmedzeniu vzniku vírivých prúdov v magnetickom jadre cievky sa jadro skladá z niekoľkých vrstiev (transformátorových plechov) oddelených elektrickým izolantom alebo z jemných železných čiastočiek spojených izolačnou hmotou (tzv. feritové jadro).
Vlastnosti
V realite treba uvažovať aj s ďalšími neideálnymi vlastnosťami cievok. Pri veľmi vysokých pracovných frekvenciách sa môže (v závislosti od jej vlastností) cievka začať javiť pre striedavý prúd ako kondenzátor. Podobne treba zohľadniť aj magnetické nasýtenie jadra cievky a ďalšie vplyvy. Odpor cievky závisí aj od frekvencie napätia. S rastúcou frekvenciou rastie jej odpor lineárne, podľa vzťahu (kde f je frekvencia, L je indukčnosť cievky). Na rozdiel od iných elektrických súčiastok je možné cievku (ak nie sú potrebné špičkové vlastnosti) vyrobiť v prípade potreby aj v amatérskych podmienkach.
Zdroje
- Křišťan, L., Vachala, V.: Příručka pro navrhování elektronických obvodů. Praha, SNTL 1982, s. 80 – 97