Corriente a través del inductor

Question

Conozco la derivación de la fórmula que dice que la integral del voltaje a través de un inductor da la corriente a través, pero soy incapaz de construir una abstracción en mi mente / incapaz de imaginarlo físicamente en mi mente que cómo puede la suma instantánea de voltajes resultar en una corriente instantánea

Answer 1

No es así como funciona la física, pero un modelo mental útil de un inductor en un circuito es que añade inercia a la corriente. El voltaje empuja la corriente. La corriente se acumula en función de la fuerza con la que se empuja (el voltaje) y del tiempo que se empuja (el tiempo que se aplica ese voltaje).

Matemáticamente, esa combinación de la fuerza y la duración de la presión es la integral de tiempo de la tensión.

Ten en cuenta que hay un factor de proporcionalidad. ¿Cuánta corriente se obtiene exactamente para un determinado voltaje durante un tiempo conocido? Ahí es donde entra la inductancia. Al igual que más masa requiere un empuje más fuerte o más largo para llegar a la misma velocidad, más inductancia requiere un empuje más fuerte y más largo para llegar a la misma corriente. El factor de proporcionalidad para obtener la corriente a partir de la integral de la tensión es, por tanto, el recíproco de la inductancia.

Este modelo mental de la inductancia también ayuda a racionalizar cómo se puede hacer una alta tensión con un inductor. Se crea una corriente en el inductor y luego se abre un interruptor para forzar que la corriente se detenga rápidamente. Al igual que cuando se detiene rápidamente una masa en movimiento, se genera una gran fuerza (tensión). Esta es la base de un tipo de fuente de alimentación conmutada llamada convertidor de potencia funciona. Se acumula repetidamente la corriente en un inductor, y luego trata de apagar esa corriente rápidamente. Esto hace que se produzcan pequeñas ráfagas de alto voltaje, que se capturan y se transfieren a la salida.

Answer 2

Así es como va y espero poder satisfacer su curiosidad con mi explicación. Tan pronto como la corriente pasa a través de la bobina, cuya abstracción a nivel de circuito lumped es su inductor, crea un campo magnético porque una corriente a través de una bobina crea un campo a través del área encerrada de la bobina. Este campo magnético no estaba allí inicialmente y por lo tanto este cambio de flujo obliga a una emf inversa a través de la bobina para equilibrar el cambio de flujo y crear una emf inversa igual al potencial aplicado en los extremos de la bobina. Entonces, si la fuente de emf es una fuente variable en el tiempo, también lo es la corriente a través de la bobina, también lo es el campo a través del centro de la bobina, también lo es el flujo a través de la bobina, también lo es la emf inversa, también lo es la corriente. Si tienes algún problema para entenderlo mejor, siempre puedes ponerlo en la sección de comentarios más abajo.

Answer 3

Es más fácil de entender si se toma una derivada: el voltaje es proporcional al cambio en la corriente. Esto significa que un inductor es como un grupo de personas que pasan por un control de seguridad a un ritmo constante. Los guardias de este puesto de control son muy cortos de miras, están bien con cualquier tasa constante de personas que pasan por la puerta, se aclimatan a ella. Pero cuando el ritmo parece disminuir, como para mantener su número, notan la disminución y empiezan a agarrar y empujar a más gente a través de las puertas, hasta que esto se equilibra con el flujo de gente y se aclimatan y ya no ven el cambio de corriente. Entonces dan algo de energía si eso hace que pase más gente, pero sólo si la corriente disminuye. Del mismo modo, si la tasa constante empieza a aumentar, se adelantarán y empujarán a la gente, ralentizándola un poco, recogiendo su energía y almacenándola para más adelante. Intentan mantener el flujo constante empujando a la gente, pero no les importa cuál es esa constante, y almacenan energía cuando la corriente está aumentando, que utilizan para impulsar más corriente cuando está disminuyendo.

En cuanto a las tensiones, el problema es un poco más complicado. La complicación es que una diferencia de voltaje puede provenir de un campo eléctrico, o de un potencial vectorial cambiante. Cuando la corriente cambia, el campo magnético en el inductor cambia, por lo que el potencial vectorial alrededor de la espira también cambia.