Trả lời nhanh
Cảm kháng của cuộn cảm cho biết mức độ cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm đó. Vì vậy phương án “cho biết mức độ cản trở dòng điện một chiều” là SAI. Cảm kháng được tính bằng ZL = ωL = 2πfL, đơn vị ôm (Ω), và chỉ xuất hiện khi dòng điện biến thiên theo thời gian.
Đề bài và hướng xét
Câu hỏi thường gặp: “Cảm kháng của cuộn cảm cho ta biết điều gì?”, trong đó có phương án A: “Cho biết mức độ cản trở dòng điện một chiều”. Phương án này là bẫy quen thuộc. Ta cần nhớ cảm kháng gắn với dòng xoay chiều, không gắn với dòng một chiều.
Cảm kháng là gì?
Khi dòng điện qua cuộn cảm thay đổi, trong cuộn xuất hiện suất điện động tự cảm chống lại sự thay đổi đó. Hiệu ứng này làm cuộn cảm “cản trở” dòng điện xoay chiều. Đại lượng đo mức cản trở ấy gọi là cảm kháng.
- Công thức: ZL = ωL = 2πfL
- L: độ tự cảm (H); f: tần số (Hz); ω: tần số góc (rad/s)
- Đơn vị: ôm (Ω)
- Định luật Ôm cho đoạn chỉ có cuộn cảm thuần: I = U/ZL
Vì sao phương án “dòng điện một chiều” sai?
- Dòng một chiều không đổi có f = 0 nên ω = 0. Khi đó ZL = 0, tức cuộn cảm thuần không có cảm kháng với dòng một chiều.
- Dòng không đổi thì không có suất điện động tự cảm (sau khi đã ổn định), nên không có hiệu ứng cản trở kiểu cảm kháng.
- Cuộn dây thật có điện trở thuần r. Với dòng một chiều, nó cản trở bằng r, không phải bằng cảm kháng. Đừng lẫn hai khái niệm này.
Cảm kháng phụ thuộc những gì?
| Yếu tố | Thay đổi | Cảm kháng |
|---|---|---|
| Độ tự cảm L | Tăng | Tăng tỉ lệ thuận |
| Tần số f | Tăng | Tăng tỉ lệ thuận |
| Dòng một chiều (f = 0) | — | Bằng 0 |
Mẹo nhớ: cuộn cảm “chê” dòng nhanh. Dòng đổi chiều càng nhanh (f lớn) thì càng bị cản nhiều. Ngược lại tụ điện thì “chê” dòng chậm, vì dung kháng ZC = 1/(ωC) giảm khi f tăng.
Ví dụ minh hoạ (tự đặt)
Cuộn cảm thuần có L = 0,2/π H, mắc vào nguồn xoay chiều tần số 50 Hz.
- ω = 2π·50 = 100π rad/s
- ZL = 100π · 0,2/π = 20 Ω
- Nếu tăng tần số lên 100 Hz thì ZL = 40 Ω, gấp đôi.
Lỗi sai thường gặp
- Nghĩ rằng cuộn cảm cản trở mọi loại dòng điện như điện trở.
- Quên đổi đơn vị L (mH → H) khi tính ZL.
- Nhầm cảm kháng với điện trở thuần của dây quấn.
- Nhầm chiều biến thiên: cuộn cảm cản trở tăng khi f tăng, còn tụ điện thì ngược lại.
Bài luyện tập
Bài 1. Cuộn cảm thuần L = 1/π H, f = 50 Hz. Tính cảm kháng. Nếu điện áp hiệu dụng 200 V thì cường độ hiệu dụng là bao nhiêu?
Đáp án: ZL = 100π · 1/π = 100 Ω; I = 200/100 = 2 A.
Bài 2. Giữ nguyên L, tăng tần số lên 3 lần thì cảm kháng thay đổi thế nào?
Đáp án: ZL tỉ lệ thuận với f nên tăng 3 lần.
Bài 3. Một cuộn cảm thuần có cảm kháng 50 Ω ở f = 50 Hz. Tính L.
Đáp án: L = ZL/ω = 50/(100π) = 0,5/π H ≈ 0,159 H.
Kết luận
Cảm kháng cho biết mức độ cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm. Nó tăng theo L và f, bằng 0 với dòng một chiều. Gặp phương án nhắc “dòng một chiều” trong câu hỏi về cảm kháng, em có thể loại ngay.
Câu hỏi thường gặp
Cảm kháng của cuộn cảm cho ta biết điều gì?
Cảm kháng cho biết mức độ cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm. Giá trị tính bằng Z_L = ωL = 2πfL, đơn vị ôm (Ω).
Cuộn cảm thuần có cản trở dòng điện một chiều không?
Không. Với dòng một chiều f = 0 nên cảm kháng bằng 0. Cuộn dây thật chỉ cản trở bằng điện trở thuần r của dây quấn.
Cảm kháng phụ thuộc vào đại lượng nào?
Cảm kháng tỉ lệ thuận với độ tự cảm L và tần số f của dòng điện xoay chiều.
Đơn vị của cảm kháng là gì?
Đơn vị của cảm kháng là ôm (Ω), giống như điện trở.