Tenemos el siguiente circuito:
Una lámpara de neón y un inductor están conectados en paralelo a una batería de 1.5 . El inductor tiene 1000 bucles, una longitud de , un área de y una resistencia de . La lámpara brilla cuando el voltaje es .
Cuando el interruptor está cerrado, en el inductor es .
El flujo entonces es
(calculado yo mismo, ambas aproximaciones).
Abres el interruptor. Durante hay inducción. Calcule qué tan grande es la corriente a través de la lámpara.
Mi libro de texto me da la siguiente respuesta:
.
Mis preocupaciones:
Cómo lo sabemos es ? Este es el flujo en el inductor mientras el interruptor está cerrado, pero cuando lo abre, ¿la inducción no aumenta/disminuye el flujo? ¿O el flujo simplemente se convertirá en 0 y por lo tanto nos dará ?
¿Por qué tenemos que tomar el ? ¿Qué tiene que ver la resistencia del inductor con la lámpara?
pd: esta pregunta no se puede hacer en electronics SE, ya que su sitio no permite esa pregunta.
Cuando cierra el interruptor, el inductor se "carga", ganando energía magnética y, por lo tanto, un flujo asociado. Cuando abre el interruptor, hay una energía potencial asociada con el inductor y, por lo tanto, se "descargará", generando una corriente en el circuito. Entonces, bajo el supuesto de que todo el flujo se descarga, entonces será .
Ahora que hay una corriente que fluye en el circuito, la corriente verá todas las resistencias en el circuito, no solo las que están frente a él (ya que el circuito está cerrado y las sumas de las fuentes y las caídas de potencial alrededor de todo el circuito deben ser cero .)
Solo se puede considerar la resistencia de la lámpara si la resistencia del inductor fuera cero. Pero dado que tiene una resistencia finita (podría pensar en ella como la resistencia interna de una batería ), deberá considerar la resistencia interna del inductor en serie con la resistencia de la lámpara.
Sí, está bien, este problema es, como dije, un poco tonto. Parece que debe asumir que la corriente cae a cero en el tiempo dado y, por lo tanto, también lo hace el flujo. Esto le da la primera parte, el voltaje inducido a través del inductor. Para la segunda parte, parece que simplemente tenemos que aplicar la regla del primer bucle de Kirchoff y la ley de Ohm para encontrar la corriente en el bucle. Todo esto me parece muy extraño, porque asumimos que la corriente está cambiando para inducir un voltaje, pero también un valor único para la corriente. En realidad, la corriente debería depender del tiempo y la inducción ocurre todo el tiempo, no simplemente una cantidad finita. En aras de completar este problema de tarea, hemos terminado, pero en realidad tenemos que resolver una ecuación diferencial y terminar con un comportamiento exponencial.
Creo que las otras respuestas cubren su pregunta sobre el cambio en el flujo. Como qué se utiliza en lugar de ... no está del todo claro si se espera que encuentre la corriente en un punto particular del circuito, o en qué punto podría ser. Si tuviera que elegir una corriente para caracterizar el circuito, sería la corriente a través de un trozo de cable que no tiene contrapartes paralelas (o, de manera equivalente, la suma de las corrientes a través de un conjunto de cables paralelos). La caída de tensión tiene que ser igual tanto en la lámpara como en el inductor, por lo que la corriente es . Si después de esto está interesado en la corriente a través de la lámpara, puede encontrarla fácilmente calculando la corriente a través del inductor individualmente ( ), entonces .
En su pregunta original, no dice nada sobre la necesidad de encontrar la corriente a través de la lámpara, pero en uno de sus comentarios implica que esa es la cantidad que busca: ¿es eso realmente lo que pide la declaración del problema original?
Coito Ylyk
PatEugene