Electrones dentro de un circuito LC

Primero, hay tantos electrones libres en el metal en comparación con el número de electrones involucrados en un ciclo dado de corriente que el comportamiento de los electrones individuales tiene un efecto minúsculo. Es mejor pensar en la "carga" como una cantidad continua de cosas y en la "corriente" como un flujo. Hay lugares donde esto no es cierto (me vienen a la mente los fotodiodos de luz tenue), pero este no es uno de ellos.

Con respecto a 4 , sí, los electrones son atraídos hacia la placa positiva del capacitor. Pero la falta de electrones atrae más electrones desde más abajo en el cable, etc., y fluye la corriente. La "señal" que inicia el flujo de corriente se propaga por el cable aproximadamente a la velocidad de la luz, por lo que, a menos que su circuito sea más pequeño que aproximadamente 1/10 de longitud de onda en su frecuencia de interés, puede suponer que la corriente comienza a fluir simultáneamente. , en todos lados.

Con respecto a 5 , sí, pero te estás confundiendo tratando de contar electrones.

Con respecto a 6 , no estoy seguro de dónde vienes. En el circuito tal como lo describe, la corriente en la bobina alcanzará su valor máximo cuando el voltaje en la tapa sea cero. Esto sucede cuando las cargas en las placas están balanceadas. Debido a que la corriente se mueve en la bobina, ha creado un campo magnético y esa energía regresa al capacitor en forma de voltaje.

El circuito LC es análogo a un péndulo oscilante. Cuando carga el condensador, es equivalente a tirar del péndulo hacia un lado.

Cuando conectas el condensador a la bobina, es equivalente a soltar el péndulo. Se balancea hacia la posición de reposo, pero cuando llega allí, tiene una velocidad distinta de cero y este impulso lo lleva a la misma altura en el otro lado.

La energía cinética de la lenteja del péndulo es equivalente a la energía almacenada en la bobina del campo magnético por el flujo de corriente. Este flujo continúa hasta que la carga en el capacitor es lo suficientemente alta como para detenerlo, y esta carga da como resultado un voltaje igual pero opuesto al que comenzó.

Tan pronto como la corriente deja de fluir en la primera dirección, la nueva carga en el capacitor comienza a empujarlo en la otra dirección, al igual que la lenteja del péndulo inmediatamente comienza a oscilar hacia usted.

En el circuito LC, usted intercambia continuamente energía almacenada en el campo eléctrico del capacitor por energía almacenada en el campo magnético del inductor. Con el péndulo, estás intercambiando la energía potencial de levantar la lenteja en un campo de gravedad por la energía cinética de su movimiento en el punto más bajo de su oscilación.

Mi pregunta principal es cómo la sobrecarga de una placa puede crear una sobrecarga en la otra.

Creo que entiendo tu pregunta. Las condiciones iniciales son con el capacitor completamente cargado (toda la energía en el sistema está presente como energía potencial en el capacitor y no como energía potencial en el inductor) antes de la conexión a un "tanque" ideal de capacitor/inductor. Creo que quiere saber por qué el capacitor logra obtener una carga dispuesta de manera opuesta.

No es terriblemente complejo (si me salteo algunos detalles, de todos modos). Todo esto tiene lugar en cuatro fases. Pongamos un esquema para simplificar un poco la discusión:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Tenga en cuenta que he "conectado a tierra" un extremo de las cosas y simplemente etiqueté el lado opuesto$V$. También hay una corriente en el inductor que he etiquetado$I$.

Fase 1: al comienzo de la fase 1, digamos que el voltaje del capacitor está en su magnitud máxima, llamada$+V_\text{MAX}$, y la corriente del inductor es$I=0\:\text{A}$. Como probablemente ya sepa, el capacitor intenta descargarse a través del inductor, pero el inductor limita la velocidad de cambio de la corriente. Entonces, la corriente comienza en cero y se acumula gradualmente con el tiempo, lo que permite que el capacitor se descargue, pero lentamente al principio y luego aumenta a medida que pasa el tiempo. Mientras tanto, a medida que el capacitor se descarga, el voltaje restante disminuye y esto reduce gradualmente la tasa de aumento de la corriente del inductor. Esa corriente sigue aumentando en la fase 1, pero a medida que el capacitor se descarga, la tasa de aumento es de una magnitud cada vez menor. Eventualmente, el voltaje del capacitor es cero y la tasa de cambio en la corriente del inductor alcanza su valor máximo,$I=+I_\text{MAX}$.

Fase 2: El inductor ahora ha alcanzado$I=+I_\text{MAX}$justo en el punto donde el voltaje del capacitor es$V=0:\text{V}$. En este punto, toda la energía potencial almacenada en el capacitor al comienzo de la fase 1 ahora está presente como energía potencial almacenada en el inductor. Ahora, la corriente del inductor no puede simplemente detenerse. Entonces continúa y, mientras lo hace, comienza a cargar el capacitor nuevamente. Pero debe recordar que dado que la corriente sigue siendo positiva en el inductor, el cambio en el voltaje en el capacitor continúa en la misma dirección que antes: continúa en la dirección negativa. Así que ahora el voltaje del capacitor en$V$se mueve hacia territorio negativo. (Simplemente continúa con su cambio anterior, que estaba "disminuyendo"). A medida que el capacitor se carga hacia su voltaje máximo invertido, ahora hay un voltaje cada vez más negativo en$V$y esto invierte el signo del cambio de corriente en el inductor, por lo que la corriente del inductor ahora disminuye y se acerca a cero. Eventualmente, el voltaje inverso del capacitor reduce completamente la corriente del inductor de modo que$I=0\:\text{A}$, de nuevo. Pero ahora, en este punto, el voltaje del capacitor es$V=-V_\text{MAX}$.

Fase 3: Esto es como la fase uno, excepto que el capacitor se descarga de manera opuesta a través del inductor, cambiando la dirección de la corriente creciente del inductor,$I$.

Fase 4: Esto es como la fase dos, excepto que los signos se invierten.

Al final de la fase 4, vuelves al comienzo de la fase 1.

Esa es la visión cualitativa. El cuantitativo tendría algunas matemáticas involucradas. Pero la idea básica no cambia.