Impedancja cewki określa całkowity opór, jaki cewka stawia prądowi przemiennemu. Rzeczywista cewka nie jest elementem idealnym: ma rezystancję uzwojenia R oraz reaktancję indukcyjną XL wynikającą z indukcyjności.
Dla modelu szeregowego cewki:
- R odpowiada za straty cieplne w uzwojeniu,
- XL ogranicza prąd przemienny, ale idealnie nie powoduje strat mocy czynnej,
- impedancja ma wartość: Z = sqrt(R^2 + XL^2).
Cewka przy zasilaniu AC
Przy napięciu przemiennym prąd zależy od impedancji:
IAC = U / Z
Jeżeli R = XL, to:
Z = sqrt(R^2 + R^2) = R sqrt(2)
Prąd jest więc mniejszy niż przy zasilaniu tylko przez rezystancję R.
Straty mocy w uzwojeniu wynoszą:
P = I^2 R
Cewka przy zasilaniu DC
Po podłączeniu do napięcia stałego w stanie ustalonym reaktancja indukcyjna nie ogranicza prądu, ponieważ dla prądu stałego częstotliwość f = 0, więc XL = 0. Prąd ogranicza wtedy tylko rezystancja uzwojenia:
IDC = U / R
Dlatego cewka przeznaczona do pracy przy AC może pobierać znacznie większy prąd po podłączeniu do DC o tej samej wartości napięcia.
Przykład z egzaminu
Dla cewki, w której R = XL:
- przy AC: PAC = U^2 / (2R),
- przy DC: PDC = U^2 / R.
Stosunek strat:
PDC / PAC = 2
Straty mocy wzrosną więc 2 razy. W praktyce takie podłączenie może doprowadzić do przegrzania cewki.