Estoy tratando de comprender físicamente las respuestas de este par de circuitos (dobles): una fuente de corriente de paso que impulsa un capacitor y una fuente de voltaje de paso que impulsa un inductor.
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
El voltaje de salida del capacitor es una rampa y la corriente de salida del inductor es una rampa, como se esperaba. Entiendo bien cómo derivar matemáticamente estas respuestas, lo que estoy tratando de hacer es explicarlas físicamente.
Lo que tengo para el capacitor es que si asumimos una carga inicial cero en el capacitor, entonces su voltaje inicial es cero porque no hay diferencia de carga. En el momento t = 0, la fuente de corriente pasa a algún . Esto significa que, por definición de corriente, la fuente ahora está transfiriendo carga a las placas del capacitor de tal manera que se desarrolla una separación de carga en las placas con el tiempo. Suponiendo un condensador LTI tal que , el voltaje aumenta debido a que la diferencia de carga en sus placas aumenta a una tasa constante.
No puedo articular una descripción equivalente del circuito inductor. Tengo una comprensión básica del origen/funcionamiento físico de un inductor, pero estoy luchando para armarlo aquí. Tengo entendido que, asumiendo un inductor LTI, está definido por la relación , dónde es el flujo total vinculado en el inductor. También sé que por la ley de Faraday, , por lo que podemos derivar la relación del inductor para obtener (eliminó el signo menos). A partir de aquí, puedo derivar matemáticamente la corriente en función del voltaje, pero ¿por qué esta fuente de voltaje constante (paso) aparentemente causa un cambio constante en el flujo magnético que provoca el cambio finito en la corriente?
Cuando pienso en un cambio en el flujo magnético a través de un bucle de corriente que induce un EMF y una corriente, pienso en algo como esto: no veo cómo la fuente de voltaje crea un voltaje constante en los terminales del inductor.
pero ¿por qué esta fuente de voltaje constante (paso) aparentemente causa un cambio constante en el flujo magnético que causa el cambio finito en la corriente?
Parece que estás cambiando la forma en que expresas las cosas cuando dices esto, así que voy a aclarar esto primero. Parece que estás equiparando: -
En verdad, cualquier cambio en el flujo es también un cambio en la corriente. Los dos son inseparables; uno sigue al otro. Sólo quería aclarar eso. ¡Probablemente quisiste decir lo que reformulé de todos modos!
De un comentario: -
Entonces, ¿cae aproximadamente toda la fem en el inductor porque el inductor es lo que experimenta la mayor parte del cambio del campo magnético?
Eso es correcto y lo que confunde a algunas personas es que si la fuerza contraelectromotriz coincide exactamente con el voltaje aplicado hacia adelante, entonces, ¿cómo es que puede haber corriente? Tal vez eso es lo que te confunde. Si ese es el caso, se puede responder, pero necesita un poco de reflexión. Básicamente se reduce a esto: -
Una cosa más, dices esto: -
Tengo entendido que, asumiendo un inductor LTI, está definido por la relación ϕ=Li
Esto no es completamente cierto. Esto es correcto: -
En otras palabras, inductancia por vuelta = .
Espero que esto ayude.
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