C I E V K A

Ľubovoľný obvod, ktorým preteká elektrický prúd I, vytvára cez plochu ním ohraničenú magnetický tok F. Podľa Biotovho-Sarartovho-Laplaceovho zákona je plo lineárnwe úmerné prúdu (B ~ I), a preto platí:

(1)

kde L je koeficient samoindukcie (indukčnosť) obvodu. Môžeme ho vypočítať ako podiel F/I, pričom F sa rovná integrálu cez uzavretú plochu S z magnetického poľa B tvoreného vodičom. Keď sa mení geometrický tvar vodiča, alebo keď I je funkciou času, bude aj F funkciou času a do obvodu sa bude indukovať napätie:

(2)

Najvýznamnejšie prispievajú k samoindukčnosti cievky, transformátory atď., ktoré sú v ňom zaradené. Vplyv dlhých prívodov k cievke nebýva pri malých L zanedbateľný, podobne ako ich kapacita pri malých C. Obvykle sa L pri konštrukcii cievok počíta iba približne a jej hodnota sa spresňuje meraní.

Ako príklad nájdeme zjednodušeným postupom výraz pre L dlhého solenoidu. Ak uplatníme predpoklad, že B v celom priereze solenoidu sa rovná B na osi:

(3)

potom pre tok obklopený všetkými závitmi a pre indukčnosť L platí

(4)

z čoho

(5)

Pre cievky d > 10 R má tento vzťah presnosť asi na 10%. Je zrejmé že indukčnosť takýchto cievok je úmerná druhej mocnine počtu závitov.

.

Cievka je pasívny elektrický prvok, ktorý je reálnou reprezentáciou induktora. Technicky ide o zvinutý vodič (obvykle drôt), ktorý môže byť navinutý na jadre s vhodnými magnetickými vlastnosťami (cievka bez jadra sa nazýva vzduchová cievka).

Schematická značka cievky

Základnou fyzikálnou veličinou je pri cievke indukčnosť L (meraná v jednotkách henry H), ktorá závisí od rozmerov cievky, počtu závitov
a permeability jadra. Vzhľadom ku konečnej vodivosti vodiča, z ktorého je cievka zhotovená, má táto aj odpor, ktorý sa modeluje sériovým rezistorom. V mnohých aplikáciách však možno tento sériový odpor zanedbať.

V realite treba uvažovať aj s ďalšími neideálnymi vlastnosťami cievok. Pri veľmi vysokých frekvenciách sa môže (v závislosti od jej vlastností) cievka začať javiť pre striedavý prúd ako kondenzátor. Podobne treba uvážiť aj magnetické nasycovanie jadra a mnohé iné vplyvy. Na rozdiel od iných elektrických súčiastok je možné cievku (ak nie sú potrebné špičkové vlastnosti) vyrobiť v prípade potreby aj v amatérskych podmienkach.

Cievky sa v elektronike a mikroelektronike používajú minimálne pre neefektívnosť sériovej výroby, relatívne veľké rozmery a hmotnosť. Dosiahnuť stabilitu indukčnosti s teplotou je obtiažne. Preto sa v moderných zariadeniach vo vysokofrekvenčných rezonančných obvodoch používajú kryštálové rezonátory, v nízkofrekvenčných zapojeniach dá sa cievka nahradiť operačným zosilňovačom s vhodnou spätnou väzbou.

Tam, kde je to nevyhnutné, môžeme použiť :

a) cievky vzduchové,

b) cievky s feritovým otvoreným magnetickým obvodom (f_max<20 MHz),

c) cievky s feritovým uzatvoreným magnetickým obvodom (f_max < 2 MHz),

d) cievky so železným alebo zliatinovým uzatvoreným magnetickým obvodom (f_max < 20 kHz).

Podľa uvedeného zaradenia postupne rastie dosiahnuteľná maximálna hodnota indukčnosti. Rastú však aj magnetizačné straty úmerne frekvencii. Klesá maximálna použiteľná frekvencia.

Indukčnosť je tiež možné počítať pomocou vzťahu

(6)

kde R_m je napr. pri konštrukciách po a) a b) ťažko určiť lebo tvar magnetického poľa je značne zložitý. Preto sa používa experimentálna metóda návrhu cievky: na dané jadro navinieme skusmo určitý počet závitov, zmeriame indukčnosť a vypočítame magnetický odpor R_m a z neho potrebný počet závitov pre zadanú hodnotu indukčnosti. Indukčnosti cievok nie sú normalizované, ale sa musia pre každé konkrétne použitie zhotovovať podľa vypočítaných hodnôt.