¿Cómo conduce el voltaje a la corriente en un circuito inductivo? ¿CÓMO? ¿Cómo físicamente? No estoy buscando la declaración inútil del libro de texto del cortador de galletas.

Answer 1

Comience con cómo funcionan el voltaje y la corriente en un circuito resistivo.

La corriente comienza a fluir tan pronto como se aplica voltaje a través de la carga. La resistencia limita la cantidad de corriente que puede fluir, pero no impide que la corriente fluya. Entonces, la corriente fluye exactamente a medida que cambia el voltaje, y en cualquier instante la corriente es exactamente proporcional al voltaje, en una cantidad determinada por la cantidad de resistencia.

Ahora cambie la carga de una resistencia a un indicador. Para fines prácticos, el inductor no tiene resistencia. Es solo un trozo de cable largo, atrapado en una bobina por conveniencia (y otras razones también, pero mantengamos esto simple). Entonces, en teoría, no debería haber nada que limite la corriente (Oh, está bien, la resistencia muy pequeña del cable, pero vamos a ignorar eso por ahora).

Pero algo más sucede. A medida que la corriente comienza a fluir, crea un campo magnético alrededor del cable. Si el cable estuviera completamente estirado, el campo magnético también se estiraría y habría pocos impedimentos para que se acumulara y cayera, a medida que la onda de voltaje subía y bajaba.

Pero envolvimos el cable en una bobina. Ahora, el campo magnético alrededor del cable se dirige hacia abajo en la mitad de una parte del cable, y se dirige hacia arriba en la mitad del cable que se encuentra al lado (es decir, el cable que forma el siguiente bucle de la bobina )

Visualice esto como si estuviera mirando los cables de extremo a extremo; entonces, lo que ves son dos círculos adyacentes, cada uno de ellos la sección transversal de un pedazo de alambre. El campo magnético será como pequeñas flechas curvas, que rodean los cables individuales.

Y si lo piensa, verá que si hay 50 o 100 cables tendidos uno al lado del otro en la bobina, el campo magnético hacia abajo en el lado derecho de cada cable es exactamente opuesto por el campo hacia arriba igual en el lado izquierdo del cable a su lado. Todos esos pequeños campos magnéticos parciales se cancelan entre sí. Excepto por el primer cable en el interior y el último cable en el exterior.

Pero ese magnetismo no ha desaparecido, oh no. Las fuerzas opuestas en cada lado de cada cable simplemente empujan el magnetismo hacia el exterior del cable. Terminamos con un gran remolino de campo magnético, que rodea a todos estos 50 o 100 cables. Y ese campo combinado es, lo adivinó, exactamente 50 o 100 veces la cantidad de campo alrededor de un solo cable, si no hubiera nada más cerca.

Por supuesto, se vuelve más complicado. No solo tenemos los 50 o 100 cables tendidos uno al lado del otro, sino que hay una capa idéntica arriba y abajo. Y otras capas por encima y por debajo de esas. Y así sucesivamente … Tal vez la bobina tiene 100 capas de ancho y 100 capas de alto.

En cada lugar donde los cables se encuentran adyacentes, ya sea arriba y abajo o uno al lado del otro, los campos magnéticos se cancelan mutuamente, empujando los campos hacia el exterior. Finalmente, lo que sucede es que todas esas pequeñas piezas individuales de campo magnético son empujadas hacia el exterior del paquete, y hay un solo campo magnético alrededor de todo. Y ese campo externo es exactamente la suma de todos los campos individuales, o en este ejemplo 100 x 100 = 10,000 veces más grande.

¿Aún conmigo? ¿Ves cómo construimos un campo magnético compuesto, enrollando un montón de bucles, y otro montón de bucles alrededor de esos, y más alrededor de esos, y así sucesivamente? Y ese campo compuesto, que rodea todo el haz de cables en cada punto, existe alrededor del conjunto de cables. Lo que tenemos es un campo magnético que tiene la forma de una dona exactamente, con la bobina de alambre dentro de la dona.

Ahora, si estás un poco confundido en este punto, será mejor que pares y vuelvas sobre esto. Hágalo suficientes veces y piense en ello, hasta que vea y comprenda por completo cómo obtenemos un pequeño campo magnético que rodea un filamento de alambre, en un enorme campo compuesto que rodea una bobina de alambre al igual que la corteza exterior de una rosquilla. todas las cosas pastosas dentro.

Todo bien. Construir ese campo magnético requiere trabajo y tiempo. La corriente se ralentiza, por la razón. No comienza a aumentar justo cuando el voltaje comienza a aumentar, porque se ralentiza por el tiempo que lleva construir este campo magnético gigante. A medida que el valor instantáneo del voltaje aumenta, el valor instantáneo de la corriente también aumenta, en proporción exacta al voltaje. PERO, esto sucede más tarde que el voltaje. No simultáneamente, como vimos con la resistencia.

Cuantas más vueltas de cable tenga, más capas tendrá, mayor será el campo magnético. En consecuencia, más retrasará la ola actual. No construye un gran campo magnético sin pagarlo, y la forma en que lo paga es retrasando la onda de corriente, en relación con la onda de voltaje. Cuantas más vueltas de cable, mayor es el campo y mayor es el retraso.

Eso es lo que significa inductancia. Así es como funciona la inductancia.

Si coloca un núcleo de hierro en la bobina, puede construir un campo magnético más grande y más concentrado. Tienes más inductancia, con un núcleo de hierro. Y paga por ese campo más grande con un retraso aún mayor en la ola actual.

Bien, ahora digamos que lo has revisado varias veces y crees que entiendes lo que está sucediendo con un inductor; y cómo un inductor hace que la corriente retrase el voltaje.

Ahora que está más o menos cómodo con esto, se le ocurrirá preguntar qué sucede realmente con un condensador. ¿Por qué es diferente y de hecho opuesto?

En un condensador, la corriente no se retrasa por el tiempo que lleva construir un campo. En un condensador, los electrones realmente se adelantan a la onda de voltaje, para construir una gran pila de electrones en una placa del condensador. Un fenómeno igual ocurre en la otra placa, pero en ese caso no es la acumulación, sino el agotamiento de los electrones. Eso se llama, por razones obvias, agujeros. Se producen tantos agujeros en una placa, ya que hay electrones excedentes en la otra.

Por supuesto, dado que estamos hablando de corriente alterna, medio ciclo más tarde ocurre lo contrario. La acumulación y los agujeros ocurren en las placas opuestas. Pero en todo momento, el flujo de electrones va por delante de los cambios de voltaje, por lo que la onda de corriente conduce a la onda de voltaje.

Comprender estas cosas y aceptar que así es como funcionan realmente las resistencias, los inductores y los condensadores es fundamental para comprender cómo funcionan todos los dispositivos eléctricos y electrónicos. Controla si puede resolver problemas sobre ellos y diseñarlos en circuitos y dispositivos prácticos.

Por lo tanto, este pequeño esquema no es algo que pueda pasar por alto e intente saltar a otra cosa que pueda parecer más divertida. Revise esto suficientes veces para que realmente lo entienda, o renuncie a la ingeniería eléctrica y vaya a tomar cursos en el lado agrícola del campus.

Answer 2

No estoy satisfecho con las respuestas dadas, vamos por una explicación laica.

La declaración, “el voltaje conduce a la corriente” simplemente habla sobre el tiempo.

Significa que cuando aumenta el voltaje a través de un inductor, la corriente tarda un momento (y viceversa).

Este retraso se puede ver en un gráfico:

Verá, estamos aumentando la presión (voltaje) a través del inductor, pero la corriente a través del inductor tarda un momento en coincidir con ese cambio.

¿Cómo?

El inductor resiste cambios en la corriente. Cuando la corriente intenta aumentar para igualar el voltaje, el inductor toma parte de la energía de la corriente y la convierte en magnetismo. Cuando el voltaje disminuye, la corriente también intentará disminuir, pero el campo magnético colapsará y se liberará como corriente.

Este efecto de carga y descarga crea un retraso, que se puede ver en el gráfico anterior.

Answer 3

Comencemos con una simplificación.

Aplicamos un paso de voltaje a un inductor: el voltaje en un extremo pasa instantáneamente de 0 a 10 voltios. Inmediatamente, una corriente comienza a fluir, lo llamaremos dI. A medida que fluye esta corriente, crea un campo magnético ascendente. Ahora, cuando tiene un campo magnético cambiante en presencia de un conductor, induce una corriente en ese inductor y, según la Ley de Lenz, esa corriente fluye de manera tal que se opone al campo magnético . Lo cual, no por casualidad, significa que también se opone al dI actual original . Si el circuito fuera perfecto y el cable no tuviera resistencia, las corrientes energizantes y opuestas serían iguales y nunca fluiría corriente en el inductor. En la vida real, la resistencia agota parte de la energía del sistema, dando a la corriente de conducción una ligera ventaja. dI ahora puede ser un poco más grande, y así los aumentos aumentan exponencialmente hacia un valor final determinado por la resistencia a una velocidad determinada por L / R, la inductancia dividida por la resistencia.

Ahora, en lugar de un paso, apliquemos un voltaje de onda sinusoidal. En realidad no, hagámoslo un voltaje coseno, que es exactamente el mismo, excepto que comienza en voltios pico como nuestro voltaje de paso anterior, en lugar de cero.

De nuevo, una corriente comienza a fluir. Nuevamente, se opone a la corriente inducida por el aumento del campo magnético. Pero esta vez, el voltaje de conducción está cayendo. La corriente aún aumenta, pero el punto máximo al que apunta sigue cambiando, por lo que la tasa de cambio del campo magnético también cambia, cayendo, mientras el coseno se dirige a su primer cero. El campo magnético continúa aumentando, aunque no exponencialmente, siempre que el voltaje de activación sea positivo. Sin embargo, en el cruce por cero, este voltaje se vuelve negativo, ayudando a la corriente inducida opuesta. Entonces el campo magnético comienza a caer. En ese punto, la corriente inducida por la caída del campo magnético cambia de dirección, y la corriente neta, la suma de la corriente de conducción y la corriente inducida, comienza a caer. A medida que el voltaje (co) seno pasa por su ciclo completo, la corriente neta lo sigue, pero 90 grados por detrás. Cuando el voltaje del variador es máximo, la corriente es mínima, cambiando de dirección. Cuando el voltaje del variador es mínimo, cambiando su dirección, la corriente neta es máxima.

La corriente neta es proporcional a la tasa de cambio de voltaje, I = L.dV / dt, que es el primer diferencial de voltaje, y el diferencial de una onda sinusoidal es una onda cosenoidal. Una onda coseno se retrasa una onda sinusoidal en 90 grados. Entonces decimos que el voltaje conduce a la corriente, y la corriente va a la zaga del voltaje.

Answer 4

Creo que tal vez la palabra plomo es lo que te está causando problemas. Sugiere que de alguna manera algo está sucediendo antes de lo que sea que esté causando que suceda. Es mejor pensarlo como la corriente que está retrasando el voltaje: el voltaje está tratando de hacer que la corriente fluya, pero la corriente no puede mantenerse.

Para mí, la mejor analogía para esto es un volante grande y pesado con una manivela. La fuerza que aplica al mango para hacer girar el volante es equivalente al voltaje aplicado al inductor. La velocidad de rotación del volante es equivalente a la corriente a través del inductor.

Entonces, comencemos con el volante en reposo. Desea que comience a girar, por lo que tira del asa. Esto ejerce una fuerza, pero la rueda no gira a toda velocidad al principio; tienes que acelerarlo, y mientras se acelera, estás almacenando energía en la rueda en forma de momento angular.

Después de unos segundos de tirar, la rueda comienza a aumentar su velocidad. Ahora cambia de dirección y comienza a empujar la manivela. La rueda comienza a disminuir, pero una vez más, el cambio no es instantáneo; Toma tiempo desacelerar.

Entonces, la fuerza máxima (voltaje) que ejerce ocurre cuando la velocidad de la rueda cambia más. Pero la velocidad máxima (actual) ocurre cuando la velocidad de la rueda cambia menos. Por lo tanto, la fuerza y ​​la velocidad (voltaje y corriente) están desfasadas 90 °, con los máximos de fuerza 90 ° por delante de los máximos de velocidad resultantes.

Un inductor funciona de la misma manera. La aplicación de un voltaje intenta forzar la corriente a través del inductor. Pero un inductor, como un volante, es un dispositivo de almacenamiento de energía, y empujar más corriente a través de él hace que almacene más energía en forma de campo magnético.

Answer 5

En primer lugar, bien hecho por preferir entender que ser contado.

El “argumento inútil del cortador de galletas” está tratando de responder a su pregunta. Realmente espero que hayas probado más de un libro de texto, por cierto.

El objetivo de un inductor es que tiene inductancia. El campo magnético creado por la corriente intenta oponerse a esa corriente, por un proceso llamado, en ese inútil libro de texto de Cookie Cutter, la ley de Lenz [1]. Debería haber una descripción en su libro de texto inútil de cómo aumenta la corriente en un circuito de CC cuando el interruptor está cerrado. La corriente tarda un tiempo en alcanzar un valor final.

Pruébelo usted mismo, con un suministro de banco de CC, un interruptor, un inductor y un osciloscopio. Si no tiene una sonda de corriente, coloque una resistencia de 1 Ohm en serie y mida el voltaje a través de ella. Inténtalo de nuevo con un inductor diferente.

Las curvas y las matemáticas están en el circuito de la serie LR – resistencia de inductor de la serie. No puedo molestarme en reproducirlos aquí, porque los descartarán como cortadores de galletas. Es por eso que tu único camino a seguir es hacerlo tú mismo en el banco.

Ahora reemplace la fuente DC con AC.

El punto sobre AC es que el voltaje está cambiando todo el tiempo. Si toma tiempo para que la corriente se ponga al día, no habrá alcanzado su pico positivo final (digamos) antes de que el voltaje aplicado sea negativo, y en su lugar está tratando de perseguirlo. El retraso de tiempo para alcanzar un estado estable, combinado con la determinación de la tensión del voltaje para seguir cambiando el estado final significa que la corriente nunca se pone al día: siempre está por detrás de lo que el voltaje lo insta a hacer. [2]

Ahora vete y prueba eso en el banco con tu osciloscopio. Puedes verlo sucediendo ante tus propios ojos.

[1] no puedes esperar el tipo de comprensión que buscas de una versión aplicada de la física como la alimentación de CA sin haber absorbido completamente lo básico. Y las matematicas.

[2] la corriente es una sinusoide retardada en el tiempo simplemente porque el diferencial de una onda sinusoidal es una onda cosenoidal, y un coseno es un seno sinusoidal desplazado en el tiempo [1]. El cortador de galletas revelará los detalles.

Answer 6

Sí, solo averigua los condensadores, ¡luego cambia el voltaje y la corriente!

🙂

Así es como lo descubrí. Si alimentamos una señal de voltaje de onda cuadrada en un inductor ideal, la primera parte de la onda cuadrada hará que la corriente de la bobina aumente en una pendiente continua. Luego, la parte opuesta de la onda cuadrada hará que la pendiente actual regrese a donde comenzó. Físicamente: conecte una batería a una bobina grande. El voltaje de la batería obligará a los electrones móviles de la bobina a comenzar a moverse cada vez más rápido. (Las bobinas son como volantes. Las baterías son como bombas de electrones sin fricción). Luego mueva instantáneamente las conexiones de la batería, sin romper el circuito, y el voltaje invertido de la batería detendrá lentamente los electrones que se mueven rápidamente. Luego voltea las conexiones nuevamente. (Y, por supuesto, los electrones rápidos equivalen a la corriente alta y los electrones detenidos equivalen a la corriente cero).

La ola actual es azul a continuación:

¿Ves lo que está pasando? Si la onda cuadrada se redondeó en un seno, y se eliminó la punta del triángulo, entonces tendríamos una corriente de onda sinusoidal que se retrasa un voltaje de onda sinusoidal.

Así que esa es realmente la respuesta: si desea comprender intuitivamente los inductores, ¡solo tenga en cuenta que el voltaje no conduce, en cambio, los retrasos de corriente!

Answer 7

El inductor es el análogo eléctrico de la masa en mecánica. Así como una masa intenta resistir cualquier cambio en su estado de movimiento, el inductor intenta resistir cualquier cambio en el campo magnético a su alrededor. Cuando la corriente que pasa a través de un inductor cambia, el inductor intenta mantenerlo constante para evitar el cambio en el campo magnético. En otras palabras, la corriente del inductor está acoplada al estado del campo magnético a su alrededor.

El mecanismo real por el cual el inductor hace esto es generando una fem (llamada back-emf ), que es opuesta a la polaridad del voltaje aplicado (ley de inducción de Faraday y ley de Lenz). Esto retrasa la acumulación de corriente a través del circuito. Se necesita cierto esfuerzo para que la corriente se mantenga al día con el voltaje aplicado. La corriente, por lo tanto, se retrasa el voltaje aplicado.

Ver también:

La respuesta de Nikhil Panikkar a ¿Qué es la bobina de choque?

Answer 8

Cada conductor como un cable tiene cierta resistencia. Pero esa resistencia aumenta cuando el cable se hace girar en una bobina. Esto se debe a que el área y el número de bobinas que ocupan una cierta longitud han aumentado. Entonces, cuando hay un voltaje en una bobina de cable, la corriente debería verse afectada por esta resistencia. Sin embargo, la amplitud y la magnitud de la corriente no se reducirán porque nada ha tocado el grosor, la longitud o el área del cable original. Las partículas de electrones solo llegarán a su destino más lentamente de lo que deberían debido a la ligera resistencia causada por el enrollamiento del cable. Esta es la razón por la resistencia o reactancia es una función de la frecuencia … es decir, la frecuencia @ que los electrones fluyen dentro de la bobina. Y es esa reactancia / resistencia que causa el retraso en el movimiento de electrones que vemos en las ecuaciones como un cambio / diferencia de fase. Es este retraso o cambio de fase lo que se conoce como retraso.
Entonces, el voltaje de retraso de corriente significa que los electrones están completando todo el circuito inductivo un poco más lento de lo que deberían.
Este es mi pensamiento … demandarme \ U0001f61b

Answer 9

Si de repente empuja con fuerza una pelota de béisbol * (o con electricidad, aplique un voltaje a un circuito), su velocidad comienza a aumentar inmediatamente desde cero (la corriente comienza a aumentar). Pero no cambia de inmediato su velocidad (actual). El salto de voltaje precede, o “conduce”, la corriente. O, el salto en fuerza entre sus dedos y la pelota precede a la velocidad de sus dedos y la pelota.

¿Qué pasa si haces lo contrario, para demostrar que el movimiento conduce, o no conduce, el empuje? No puedes Puede aumentar instantáneamente la fuerza entre sus dedos y la pelota, sin ningún problema. Pero no puede aumentar repentinamente la velocidad de la pelota (o la corriente en el circuito si tiene inductancia).

* Si la analogía del béisbol no funciona para usted, imagínese empujando un automóvil. Gracias y un sombrero para Doug Smith por esta sugerencia.

Answer 10

como recuerdo que la clave es la tasa de cambio de corriente. entonces son las vueltas de amperios las que son la fuerza de magnetización. A medida que fluye la corriente, sabemos que el voltaje generado es proporcional a la tasa de cambio de la corriente. La tasa máxima de cambio es a través de 0 y 180 grados. La tasa mínima de cambio es de 90 y 270 grados. entonces el voltaje es máximo a 0 grados y así conduce la corriente. lo mismo que decir que el voltaje de los retardos de corriente.

Answer 11

Los inductores almacenan energía en una fuente magnética. Son resistentes a la corriente para cambiar. Quieren la corriente La corriente es lo que crea el campo magnético. Cuando un inductor está impreso en el inductor, la corriente tarda en aumentar. entonces el cambio actual toma tiempo y, como tal, el cambio de la corriente demora el cambio en la volatilidad. El desarrollo del campo magnético ralentiza el cambio de corriente. Cuando se elimina el voltaje y el inductor tiene energía en el campo magnético, esa energía quiere ir a algún lado y es por eso que un inductor puede producir un gran voltaje. Esa energía hará cualquier cosa para continuar el flujo de corriente.