¿Fluye corriente en una línea de transmisión abierta?

Tómese un momento para mirar el siguiente diagrama:

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La pregunta es si la bombilla parpadeará momentáneamente cuando se cierre el interruptor. Creo que lo hará, pero tengo la sensación de que estoy equivocado.

La razón por la que creo que parpadeará es porque cuando el interruptor está cerrado, el potencial eléctrico del cable de la línea de transmisión debe ser el mismo que el potencial eléctrico que se encuentra en el terminal de la batería y para que eso suceda, los electrones deberán fluir a través del alambre hasta alcanzar el equilibrio de potencial eléctrico. A medida que los electrones fluyen a través del cable, deberán atravesar el filamento de la bombilla para que la luz se encienda.

Por cierto, me doy cuenta de que la bombilla no iluminará una habitación o que incluso se iluminará en absoluto, solo estoy usando una bombilla aquí para ilustrar mi pregunta y no pretendo representar algún tipo de experimento de la vida real.

Gracias.

¿Qué haría que los electrones se movieran?
La corriente no fluye, la carga sí.
Esto no es muy diferente a una antena. Un voltaje de CC conmutado hará que una onda viaje por la línea.

Respuestas (4)

Sí, habrá un breve pulso de corriente a través de la bombilla a medida que la parte de la línea de transmisión (es decir, su capacitancia) a la derecha de la bombilla se carga al voltaje de suministro.

Mencionaría algunos factores que afectan cuánto fluiría, es decir, si depende de la masa del cable a la derecha de la bombilla, cualquier diferencia de carga inicial, etc.
@ user2813274: En realidad, la masa del cable no tiene nada que ver con eso, y el OP especificó las condiciones iniciales. Consulte esta respuesta para obtener más detalles, pero los parámetros clave son la resistencia de la bombilla R, la impedancia característica de la línea de transmisión Z0 y la longitud de la línea. Si R = Z0, habrá un claro pulso rectangular de corriente cuya magnitud es V/2R, y dura lo suficiente para que el transitorio se propague hasta el final de la línea y regrese.

Habrá un ligero pulso de corriente en el encendido, incluso si considera que el circuito es un circuito de elementos agrupados, es decir, sin recurrir a la teoría de la línea de transmisión. Solo tenga en cuenta que en un circuito real, la capacitancia parásita siempre está presente, por lo tanto, puede modelar el extremo abierto de la línea de transmisión como un capacitor (con una capacitancia pequeña, digamos ~ 1-10pF). Por lo tanto, tiene un circuito RC agrupado, donde R es el filamento. Por lo tanto, cuando cierra el interruptor, está cargando ese pequeño condensador a través del filamento.

Asumiendo algunas cifras aproximadas como R = 100 Ω , C = 10 pag F y V D C = 10 V obtienes una corriente inicial yo = V D C / R = 100 metro A decreciente exponencialmente con una constante de tiempo τ = R C = 100 Ω × 10 pag F = 1 norte s .

Por supuesto, la energía transferida al filamento antes de que se apague la corriente es tan pequeña que una lámpara normal no podrá emitir ninguna luz detectable.

No y sí y depende de tu punto de vista.

No, si lo ve como una representación de símbolo esquemático. Esto es típicamente lo que la mayoría de los ingenieros ven cuando hacen cálculos o diseñan la mayor parte de su trabajo: el esquema. En esta vista, la corriente fluye cuando tiene una conexión continua impulsada por un voltaje, pero aquí no hay una conexión continua, por lo que no fluye corriente.

Sí, si lo ves como una línea de transmisión. Como mencionan @Andyaka y @DaveTweet, un cambio en el voltaje se propagará a través de la línea de transmisión y en cada punto de la transmisión donde haya un cambio de voltaje, tendrá un flujo de corriente (corriente de desplazamiento). Sin embargo, se estabilizará relativamente rápido, hasta que ya no haya ningún cambio en el voltaje.

Como una analogía cruda, puedes pensar que si te quedas quieto y no te mueves, ¿te estás moviendo? Si es en relación con la tierra, entonces no, no lo estás, pero en relación con el sol, te estás moviendo, bastante rápido en realidad.

La electricidad tiene que fluir o, de lo contrario, ¿cómo podría saber la fuente de energía que no había una carga al final? Todo esto está incorporado en la teoría de la línea de transmisión. La corriente que fluye se basa en la impedancia de entrada de la línea de transmisión. Por cierto, se llama impedancia característica. Otro efecto secundario interesante es que una línea de transmisión infinitamente larga y sin pérdidas conducirá la corriente indefinidamente según el voltaje suministrado y la impedancia característica del cable.

Si observa detenidamente al enchufar un cable de extensión largo, puede que se produzca una pequeña chispa sin nada enchufado en el otro extremo. AC introduce algunas otras consideraciones (potencia reactiva en una línea de transmisión bastante capacitiva...)