Cewka – czym jest?

Cewka to pasywny element obwodu elektrycznego, który emituje pole magnetyczne, kiedy przepływa przez nią prąd elektryczny. Fizycznie, cewka składa się z nawiniętego drutu, często na kształt cylindra, choć możliwe są różne konfiguracje. Właściwość cewki do przeciwstawiania się zmianom natężenia przepływającego prądu nazywana jest indukcyjnością, która jest mierzona w henrach (H). Indukcyjność cewki zależy od liczby zwojów drutu, przekroju cewki, rodzaju materiału rdzenia oraz od obecności materiału ferromagnetycznego w jej wnętrzu. W dalszej dowiesz się więcej na temat cewek, ich zastosowań oraz roli w elektronice i audio.

Jak działa cewka?

Cewka działa na zasadzie indukcji elektromagnetycznej. Kiedy przez cewkę przepływa prąd elektryczny, wokół niej tworzy się pole magnetyczne. Siła tego pola zależy od natężenia prądu oraz od liczby zwojów cewki – im więcej zwojów, tym silniejsze pole.

Jeżeli prąd przepływający przez cewkę jest prądem zmiennym, pole magnetyczne również będzie zmienne. Zmiana pola magnetycznego może indukować napięcie w tej samej cewce (zjawisko samoindukcji) lub w innej, pobliskiej cewce (zjawisko wzajemnej indukcji), co jest podstawą działania transformatorów.

W przypadku, gdy cewka jest częścią obwodu z prądem zmiennym, będzie się ona przeciwstawiać zmianom tego prądu poprzez generowanie przeciwdziałającego napięcia indukowanego (znane jako przeciwnapięcie elektromotoryczne). 

To opóźnienie w reakcji na zmiany prądu jest określane jako indukcyjność cewki i to właśnie ta właściwość jest wykorzystywana w wielu zastosowaniach technicznych, takich jak filtrowanie sygnałów czy magazynowanie energii.

Rodzaje cewek i ich zastosowania

1. Cewka Tesli – która generuje wysokie napięcie przy niskim prądzie, wykorzystywana głównie w celach demonstracyjnych i edukacyjnych.
2. Cewka indukcyjna – służy do indukowania magnetyzmu w ferromagnetykach oraz jako element obwodów elektrycznych w celu generowania indukcyjności.
3. Cewka Rogowskiego – wykorzystywana do pomiaru prądu zmiennego bez konieczności odłączania mierzonego obwodu.
4. Cewka Helmholtza – para cewek, które generują bardzo jednorodne pole magnetyczne w ograniczonej przestrzeni między nimi.
5. Cewka reluktancyjna – wykorzystywana w czujnikach położenia, gdzie zmiana reluktancji spowodowana ruchem metalowego elementu zmienia indukcyjność cewki.
6. Cewka zapłonowa – w samochodach służy do wytwarzania wysokiego napięcia niezbędnego do wytworzenia iskry zapłonowej w świecy zapłonowej.
7. Dławik – rodzaj cewki używany w elektronice do blokowania wysokich częstotliwości, zachowując przy tym przepływ prądu stałego.
8. Cewka transmisyjna – używana w transmisji sygnałów radiowych, często jako element anten lub filtrów.
9. Cewka głośnikowa – element głośnika, który wytwarza dźwięk poprzez wibracje wywołane przepływającym przez nią prądem elektrycznym w polu magnetycznym.

Warto wspomnieć, że podane wyżej przykłady to i tak najpopularniejsze odmiany cewek, co podkreśla, jak szerokie jest ich zastosowanie w świecie elektroniki.

Praktyczne przykłady urządzeń wykorzystujących cewki

1. Wzmacniacze: Wzmacniacze audio wykorzystują cewki w obwodach do filtrowania i wzmacniania sygnałów audio.
2. Głośniki: Cewki głośnikowe przekształcają sygnał elektryczny w dźwięk.
3. Słuchawki: Podobnie jak głośniki, używają cewek do generowania dźwięku.
4. Radioodbiorniki: Zawierają cewki w obwodach rezonansowych do selekcji sygnałów radiowych.
5. Mikrofony: Niektóre typy mikrofonów mają cewki, które zamieniają fale dźwiękowe na sygnały elektryczne.
6. Gitary elektryczne: Cewki w pickupach przetwarzają drgania strun na sygnał elektryczny.

Kto wynalazł cewkę?

Wynalazca cewki jako takiej nie jest jednoznacznie określony, ponieważ cewki jako elementy indukcyjne ewoluowały przez wiele lat dzięki pracy wielu naukowców i inżynierów. Jednakże, można wskazać kilka kluczowych postaci i wynalazków związanych z rozwojem cewek:

• Michael Faraday – Jeden z najważniejszych pionierów w dziedzinie elektromagnetyzmu, który w 1831 roku odkrył zjawisko indukcji elektromagnetycznej, co było fundamentalne dla zrozumienia działania cewek.
• Joseph Henry – Niezależnie od Faradaya, Henry również odkrył zjawisko indukcji elektromagnetycznej i skonstruował jedne z pierwszych praktycznych cewek indukcyjnych.
• Nikola Tesla – Wynalazł cewkę Tesli na przełomie XIX i XX wieku, która jest specjalnym rodzajem transformatora rezonansowego produkującego wysokie napięcie. Co ciekawe z cewką Tesli związany jest też spór o wynalezienie radia, o czym więcej przeczytasz w naszym artykule.