Cewka, obok kondensatora i rezystora, jest trzecim fundamentalnym elementem biernym wykorzystywanym w elektryce, elektronice i energetyce. W przeciwieństwie do kondensatora, który magazynuje energię w polu elektrycznym, cewka magazynuje ją w polu magnetycznym. To właśnie ta właściwość sprawia, że cewki są niezastąpione w filtrach, transformatorach, przetwornicach impulsowych, zasilaczach, sterowaniu silników, układach przeciwzakłóceniowych, antenach radiowych i sterownikach automatyki przemysłowej.
Podstawą działania cewki jest zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Gdy przez przewód płynie prąd, wokół niego powstaje pole magnetyczne. Jeśli przewód zostanie zwinięty w zwoje, pole magnetyczne tych zwojów sumuje się, tworząc silny strumień magnetyczny. Energia zgromadzona w polu magnetycznym jest proporcjonalna do kwadratu prądu. Cewka przeciwstawia się zmianom prądu — zjawisko to określa jej indukcyjność, oznaczana symbolem L i wyrażana w henrach. W praktyce oznacza to, że cewka „nie lubi”, gdy prąd zmienia się szybko: gdy prąd próbuje wzrosnąć, cewka generuje siłę przeciwną (SEM) przeciwstawiającą się wzrostowi, a gdy prąd próbuje spaść — podtrzymuje jego przepływ. To naturalne zjawisko bezwładności magnetycznej jest wykorzystywane w układach dużej mocy, przetwornicach i systemach filtracji.
Choć zasada działania jest wspólna, cewki przybierają dziesiątki form — od mikroskopijnych elementów SMD o indukcyjności rzędu nanohenrów, po wielotonowe dławiki i transformatory pracujące w sieciach wysokiego napięcia. Różnice wynikają z konstrukcji, zastosowanego rdzenia, liczby zwojów, średnicy przewodu, częstotliwości pracy i wymagań dotyczących strat. Najprostsze cewki powietrzne, bez rdzenia, stosuje się w radiotechnice oraz obwodach wysokiej częstotliwości. Brak rdzenia oznacza mniejsze straty, ale także mniejszą indukcyjność przy tej samej liczbie zwojów. Tego typu cewki są stabilne, odporne na nasycenie i nie wprowadzają zniekształceń magnetycznych.
W elektronice częściej stosuje się cewki na rdzeniach ferrytowych. Ferryt umożliwia uzyskanie dużej indukcyjności przy niewielkiej liczbie zwojów i minimalizuje straty w zakresie średnich i wysokich częstotliwości. W dławikach zasilaczy impulsowych stosuje się rdzenie proszkowe, które mają zdolność pracy przy dużych prądach bez wchodzenia w nasycenie. Rdzenie te działają jak materiał rozproszony, co sprawia, że straty są mniejsze, a cewka zachowuje stabilność parametrów w szerokim zakresie prądowym. Dławiki znajdują zastosowanie w każdej przetwornicy DC-DC, falowniku fotowoltaicznym, sterowniku LED i systemie UPS.
W energetyce wykorzystuje się duże cewki, które pełnią funkcję dławików ograniczających prąd zwarcia. Dławiki zwarciowe montowane są w rozdzielniach średniego napięcia i mają kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa oraz stabilności systemu. W systemach HVDC i elektrowniach stosuje się wielkie dławiki wygładzające, stabilizujące przepływ energii w liniach przesyłowych. Z kolei w instalacjach domowych i przemysłowych można znaleźć dławiki przeciwzakłóceniowe w filtrach EMC — chroniąc urządzenia przed zakłóceniami przewodzonymi i promieniowanymi.
Jedną z najważniejszych konstrukcji opartych na cewkach są transformatory. Transformator to nic innego jak dwie lub więcej cewek umieszczonych na wspólnym rdzeniu, pomiędzy którymi zachodzi indukcja wzajemna. Służą do zmiany wartości napięcia, separacji obwodów, dopasowania impedancji i dystrybucji energii. Od najmniejszych transformatorów impulsowych na rdzeniach ferrytowych pracujących w przetwornicach, po ogromne transformatory sieciowe ważące kilkadziesiąt ton — to cewki są fundamentem całej światowej energetyki.
Parametry cewek zależą w dużej mierze od konstrukcji. Rezystancja przewodu ogranicza prąd i generuje straty mocy. Ważnym parametrem jest również Q, czyli dobroć cewki, określająca stosunek energii zgromadzonej do energii traconej w jednym cyklu pracy. W obwodach radiowych i filtrach rezonansowych wysoka dobroć jest kluczowa do uzyskania precyzyjnych częstotliwości. Z kolei w przetwornicach impulsowych liczy się przede wszystkim niski ESR, wysoka wytrzymałość termiczna i odporność na nasycenie rdzenia.
Cewki pracujące z dużymi prądami muszą być wykonane z grubego przewodu lub z taśmy miedzianej, a w przypadku wysokich częstotliwości — przewodu typu Litz. Prąd o dużej częstotliwości płynie głównie przy powierzchni przewodnika wskutek zjawiska naskórkowości, co zwiększa straty. Drut Litz, złożony z wielu cienkich, izolowanych żył, minimalizuje to zjawisko i jest powszechnie stosowany w indukcji, przetwornicach i układach rezonansowych.
Istnieją również cewki specjalne, takie jak dławiki common-mode — dwie cewki na wspólnym rdzeniu, które tłumią zakłócenia wspólne, nie wpływając na prąd roboczy. Stosuje się je w zasilaczach, falownikach PV, automatyce budynkowej i urządzeniach AGD. W przemyśle spotyka się także cewki pomiarowe, cewki Rogowskiego do pomiaru prądów zwarciowych, cewki antenowe oraz elektromagnesy — będące w rzeczywistości cewkami o bardzo dużej sile magnetycznej.
W codziennej elektronice cewki pełnią funkcję filtrów, stabilizatorów, elementów oscylatorów oraz części układów dopasowujących impedancję. W nowoczesnych urządzeniach mobilnych, gdzie przestrzeń jest na wagę złota, stosuje się mikrodławiki SMD o indukcyjnościach od kilku nH do kilku µH. W przemyśle energetycznym pracują ogromne cewki prądu stałego lub przemiennego, a w technice medycznej — cewki rezonansowe w aparatach MRI, tworzące silne pola magnetyczne do obrazowania ciała człowieka.
Niezależnie od rozmiaru i przeznaczenia, cewka jest elementem, który łączy fizykę pola magnetycznego z praktyką techniczną. Od mikroukładów w smartfonach po stacje transformatorowe — wszędzie tam cewki odgrywają kluczową rolę w kształtowaniu, przetwarzaniu i przesyłaniu energii oraz sygnałów. Bez nich współczesna elektronika, automatyka i energetyka nie mogłyby istnieć.