Inductor en circuito de CA

La respuesta a su pregunta radica en el hecho de que está tratando con dos campos eléctricos diferentes que compiten entre sí y que el campo eléctrico no conservativo producido por el inductor debe su existencia a un flujo magnético cambiante producido por una corriente cambiante en el circuito.
Un campo eléctrico producido por la fuente de voltaje está tratando de cambiar la corriente y el otro campo eléctrico producido por el inductor está tratando de detener el cambio en la corriente, pero el cambio en la corriente tiene que ocurrir porque si no fuera así, el campo eléctrico producido por el inductor dejaría de existir.

La definición de autoinducción$L$es$L=\frac {\Phi}{I}$dónde$\Phi$es el flujo magnético y$I$es el actual

Derivando la ecuación definitoria con respecto al tiempo y luego reorganizando la ecuación se obtiene$\frac{d\Phi}{dt} = L\frac{dI}{dt} \Rightarrow \mathcal E_{\rm L} = - L\frac{dI}{dt}$después de aplicar la ley de Farday donde$\mathcal E_{\rm L}$es la fem inducida que intentará evitar cualquier cambio en la corriente.

Considere un circuito en serie que consta de una fuente de voltaje alterno y un inductor ideal.
La fuente de voltaje alterno está tratando de cambiar la corriente en el circuito variando el campo eléctrico en el circuito.
El inductor está tratando de oponerse a cualquier cambio en la corriente y, por lo tanto, en el flujo magnético al producir un campo eléctrico no conservativo en oposición al campo producido por la fuente de voltaje.
La fuerza del campo no conservativo que se opondrá al campo eléctrico que intenta cambiar la corriente en el circuito está determinada por la tasa de cambio de corriente en el circuito.

Suponga que la corriente y la tensión de alimentación están en fase con otra como en el gráfico 1 .
Justo después del tiempo A , el campo eléctrico debido a la tensión de alimentación aumenta, lo que conduce a un aumento de la corriente en el circuito.
El inductor necesita generar un campo eléctrico que intente anular el pequeño campo eléctrico producido por la fuente de voltaje.
Sin embargo, en este momento la tasa de cambio de corriente es máxima.
En el momento B , el campo eléctrico producido por la fuente de voltaje es grande y para anular su efecto, el inductor debe producir un campo eléctrico grande en la dirección opuesta; sin embargo, en este momento la tasa de cambio de la corriente es casi cero.

Suponga que la corriente se adelanta al voltaje de suministro por$90^\circ$como en el gráfico 2 .
Justo después del tiempo A , el campo eléctrico debido a la tensión de alimentación aumenta, lo que conduce a un aumento de la corriente en el circuito.
El inductor necesita generar un campo eléctrico que intente anular el pequeño campo eléctrico producido por la fuente de voltaje.
La buena noticia es que en este momento la tasa de cambio de la corriente es muy pequeña, pero el campo eléctrico producido por el inductor estaría en la misma dirección que el campo eléctrico producido por la fuente de voltaje.
En el momento B , hay una gran tasa de cambio de corriente, de modo que el inductor produciría un gran campo eléctrico para anular el campo eléctrico producido por el voltaje, pero nuevamente ese campo está en la dirección incorrecta.

Podría continuar así hasta llegar al gráfico 3 , donde la tensión de alimentación se adelanta a la corriente en$90^\circ$y encontrará que en todo momento la magnitud del campo eléctrico producido por el inductor es un espejo del producido por la fuente de voltaje pero es de dirección opuesta.

En términos de energía, los gráficos de voltaje de suministro, corriente y potencia producida por la fuente de voltaje se ven así. si la diferencia de fase si$90^\circ$.

Las áreas verdes más oscuras representan la energía que fluye desde la fuente de voltaje al inductor y las áreas verdes más claras representan la energía que fluye desde el inductor a la fuente de voltaje.
Un gráfico de potencia correspondiente para el inductor sería la imagen especular del de la fuente de voltaje.

En general, lo importante a tener en cuenta es que incluso si dos fem en un circuito parecen que se niegan entre sí, todavía puede haber una transferencia de energía entre las dos fuentes de fem.

A medida que aumenta la fem de la fuente alterna, se induce una fem opuesta de igual magnitud en el inductor debido a la autoinducción. Pero si este es el caso, ¿cómo puede fluir la corriente?

Pero la fem inducida no está ahí a menos que la corriente a través del inductor esté cambiando . Del artículo de Wikipedia Inductancia :

En electromagnetismo y electrónica, la inductancia es la propiedad de un conductor eléctrico por la cual un cambio en la corriente eléctrica a través de él induce una fuerza electromotriz (voltaje) en el conductor.

Su primera oración en su cita anterior es esencialmente correcta, pero también debe comprender que la fem opuesta, debido a la autoinducción, implica que la corriente está cambiando.

Para un inductor ideal con un voltaje distinto de cero, la corriente a través puede ser finita solo si el voltaje y la fem inducida son iguales en magnitud. Dado que la fem es cero cuando la corriente que pasa es constante, se deduce que cuando hay un voltaje en el inductor, hay una corriente que cambia.

Puede encontrar mi respuesta aquí útil.

La explicación matemática es

que es solo la definición matemática del término inductor .

Si le das la vuelta a esto,

Si esto te dice que, por ejemplo si$I$es negativo, y comienza a aplicar una corriente positiva, la corriente solo entonces comenzará a tener una tendencia positiva. Y en realidad no alcanzará un valor positivo hasta un tiempo finito después de haber aplicado el voltaje positivo.

Luego, una vez que la corriente se vuelve positiva, sucede lo mismo cuando aplica un voltaje negativo: debe esperar antes de obtener una corriente negativa.

imagine que el inductor es una masa, y el voltaje es una fuerza que actúa sobre esa masa, y la corriente es la velocidad de la masa.

empezamos con la masa (inductor) en reposo, con velocidad (corriente) igual a cero. aplicas una fuerza (voltaje) a la masa (inductor). en el instante en que aplica esa fuerza (voltaje), la velocidad (corriente) de la masa (inductor) es cero. y a medida que acelera, la velocidad (corriente) en la masa (inductor) aún va a la zaga de la fuerza (voltaje).

Su pregunta implica que el voltaje a través de un inductor es igual a la diferencia entre el voltaje aplicado (fem) y el voltaje opuesto (fem posterior) y, dado que la fem posterior es igual al voltaje aplicado, el voltaje resultante en el inductor debe ser cero.

En realidad, si aplica algún voltaje a un inductor y lo mide con un voltímetro, verá que el voltaje no es cero, sino que, de hecho, es igual al voltaje aplicado, lo que hace que la corriente en el inductor disminuya. crecen de acuerdo con la conocida ecuación:$V_{appl}= L \frac {di} {dt}$.

Entonces, aunque el concepto de "fuerza contraelectromotriz" es muy útil, no debe tratarse como un voltaje real, ya que eso llevaría a la conclusión incorrecta de que el voltaje neto a través de un inductor es siempre cero. No lo es.

Una posible analogía mecánica es la segunda ley de Newton,$F_{appl}=ma=m \frac {dv} {dt}$. Podríamos llamar$ma$una fuerza trasera y tratarla como una fuerza real que actúa sobre un cuerpo en respuesta a la fuerza aplicada$F_{appl}$, en cuyo caso podríamos, erróneamente, concluir que la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo es cero y, por lo tanto, el cuerpo no debería acelerar.