Algunas preguntas sobre campos B/E en circuitos prácticos

¿La energía se transfiere desde la batería a través de la carga a través de campos B, es decir, "corriente electromagnética" y no a través de ningún otro medio?

La gran mayoría de la transferencia de energía proviene de los campos electromagnéticos (campos E y B que están acoplados). Puede haber algunas situaciones marginales en las que la transferencia de iones o electrones (-e) contribuya a la transferencia total de energía, pero no se me ocurre ninguna. Ese es el punto principal de la página que ha vinculado, y el diagrama de POYNTING en la figura 7 debería mostrarle la transferencia de energía (eso es lo que hacen). Observe que muestra todas las flechas que apuntan a la carga y lejos de la fuente.

¿Es la "Electricidad" simplemente campos electromagnéticos fuertemente concentrados cuando fluye a través de un conductor? Por ejemplo, un arco entre dos electrodos de alto voltaje es la energía electromagnética que salta la brecha, ¿el calor y la luz del arco son solo subproductos de esto?

Bueno, esta pregunta no está bien formulada, así que supondré que está preguntando cuál es el método principal de transferencia de energía, que es lo mismo que su primera pregunta.

Hablando directamente, la electricidad es el flujo de partículas cargadas. El otro punto a destacar aquí es que los campos electromagnéticos fluyen ALREDEDOR de un conductor, no a través de él. Alguien podría criticar esto, pero es esencialmente cierto.

En cuanto al arco, es causado por los campos electromagnéticos que excitan los átomos de aire hasta el punto en que se ve una reacción. Esto es similar a preguntar: "¿Qué es el fuego? ¿Es solo un subproducto de la combinación del oxígeno con el carbono?". Sí, lo es, pero lo que ves es una excitación de moléculas de gas alrededor de esa combustión.

¿Qué pasaría si el camino fuera algo así como un cable rodeado por un aislante magnético, el campo electrónico sería inútil o no "importaría" que algo lo bloquee simplemente existiendo en cualquier lado para crear una diferencia de potencial?

¿Habría menos energía disponible? Estoy muy interesado en cómo se transfiere la energía a través del cable, al menos correctamente.

Aquí debe comprender que los campos E y B están ACOPLADOS. Entonces, no, el E-Field no (doble negativo, lo siento) no se "importaría", se vería afectado y también el flujo de electrones en respuesta. ¡Lo que ha mencionado aquí en realidad sería un elemento inductivo pasivo en el circuito! Busque la teoría sobre los inductores y obtendrá una buena idea de lo que está sucediendo aquí.

¿El aislamiento del cableado (es decir, el plástico) también ayuda a reflejar parte de la energía para que no caiga a lo largo de la distancia? Esto podría detectarse, ya que un cable expuesto puede recoger energía en el aire y un cable aislado la mantiene fuera.

No estoy exactamente seguro de cómo responder a eso. El verdadero trabajo del aislamiento es mantener el circuito aislado del medio ambiente, por lo que su segunda oración tiene sentido, pero reflejar energía no es la forma adecuada de pensar en lo que está logrando.

Si por "electricidad" te refieres a "julios de energía eléctrica", entonces sí, "electricidad" no es más que campos e y campos b concentrados. Es lo mismo que las señales de audio y video que viajan a través de cables coaxiales. Con los cables, la energía puede saltar a lo largo de una columna de portadores de carga móviles, mientras que los portadores de carga solo se mueven de un lado a otro.

¿Cable de lámpara con aislamiento de plástico? Sí, el plástico tendería a concentrar el campo eléctrico entre los cables. También cambiaría la velocidad a la que se mueve la energía EM. Pero la mayoría de los campos se concentran al colocar los dos cables muy juntos. Básicamente, así es como funcionan los cables de "par trenzado" de Ethernet. Los cables se comportan como las dos placas de un condensador, o como un inductor de una sola vuelta muy estirado. ¿Dónde están los campos fuertes en un capacitor? Entre los platos. ¿Y en un inductor? En el agujero de la rosquilla.

Pero los pares de cables son muy buenos para guiar la energía electromagnética, y las pérdidas habituales no se deben a la radiación. Los campos EM no abandonan los cables y vuelan al espacio. En cambio, las pérdidas son "friccionales", de los ohmios del metal (y quizás de las pérdidas dieléctricas de alta frecuencia en el plástico).

Una chispa que salta no es un salto de energía EM. Después de todo, una chispa es una resistencia, los portadores en el plasma no fluyen cerca de la velocidad c, y la energía electromagnética en realidad fluye hacia la chispa desde todas las direcciones.

Tenga en cuenta que este artículo fue escrito en base a la siguiente idea: explicar el material en los textos de física de pregrado al público en general basándose en ecuaciones. Tira de un estilo de libro rojo de Feynman. Siente a los niños y diga "mira, así es como realmente funciona". Curiosamente, la descripción EM correcta de circuitos simples realmente solo se enseña en cursos de campo/ondas de pregrado, textos de ingeniería de diseño de antenas, etc., pero rara vez se menciona en cursos de diseño de circuitos. Todos pretendemos que los amperios equivalen a vatios y que la energía fluye dentro del metal. No, mal.

Así que tomé la información básica de EM, eliminé las matemáticas y la describí usando palabras y algunos diagramas de campo. El diagrama de Poynting nos muestra la ubicación de los julios que fluyen. La idea central es simple: las descripciones de las ondas EM que se propagan en una guía de ondas de 2 hilos son idénticas a las descripciones de circuitos simples, ya que las guías de ondas de 2 hilos no tienen límite en baja frecuencia y las matemáticas funcionan bien hasta CC. Hasta donde yo sé, ningún autor de libros de texto intentó esto en los libros de K12. Si no lo ha encontrado antes, se ve muy extraño... y muchos de nosotros no lo hemos encontrado antes. (JD Kraus hace un poco de eso en su texto "Electromagnetismo", pero incluso la mayoría de los textos de campos/ondas evitan Poynting e imágenes, y se apegan a las matemáticas).

¿Un transmisor de HF que envía potencia de RF a lo largo de un par de conductores a una carga ficticia distante? Eso es idéntico a un generador de 60 HZ que alimenta un calentador eléctrico. O en su lugar, use una batería y una bombilla, y no es diferente: la energía no está dentro de los electrones ni atrapada dentro del metal.

¿No será esto confuso para los niños? ¡SÍ! Esto no es para el trabajo de clase. No deberías intentar memorizarlo para los exámenes. En cambio, es para cualquiera que piense que la electricidad básica es contradictoria y confusa, o que piense que los libros de grado K12 no cuentan la historia clara. He descubierto repetidamente que muchas de las contradicciones son causadas por información física simple que se declara "demasiado avanzada" y se omite.

Parece que tienes una confusión general. Parte de esto puede deberse al hecho de que está tratando de agrupar los campos eléctricos (E) y magnéticos (B). Definitivamente están vinculados, pero en los circuitos ordinarios es más sencillo comprender lo que sucede al observar el campo E, excepto cuando se trabaja con inductores. Cosas como cables, resistencias y condensadores son más simples de entender desde el punto de vista del campo E.

Comience por comprender las fuentes de voltaje y las resistencias. Estos definidos por la ley de Ohm. A partir de eso, también puede rastrear cómo se mueven las cargas (la corriente es el movimiento de carga por tiempo) y el movimiento de energía. El flujo de carga (corriente) y el flujo de energía no son lo mismo.

Sería útil si hiciera preguntas específicas o preguntara sobre ejemplos específicos. Sin eso es difícil saber qué responder.