Pregunta sobre transformadores e inductores ideales.

Discutamos solo sobre lo que dijiste "He entendido"

No estoy seguro de cómo considera esas cantidades históricas no medibles llamadas EMF, pero el resultado está bien para CC: hay una corriente que aumenta linealmente en una bobina ideal que está conectada a un voltaje de CC constante.

No hay necesidad del EMF. Si algún mecanismo, digamos una fuente de voltaje ideal, obliga a un inductor ideal a tener un voltaje U entre sus terminales, la corriente a través del inductor tiene una tasa de cambio U/L donde L = la inductancia. Así es como funcionan los inductores, de lo contrario, es algo más que un inductor. Ningún EMF necesita ser imaginado para existir.

Con la fuente de voltaje de CA, todavía se puede usar la misma ley. Si el voltaje tiene forma sinusoidal, la corriente que cambia con la tasa = U/L también es sinusoidal, pero tiene un retraso de 90 grados con respecto al voltaje.

Algunos de nosotros seguramente queremos mantener vivo el concepto EMF porque uno puede sentir que es más sistemático de esa manera. Con EMF uno puede tener una razón lógica para la existencia de voltajes actuales y medibles entre los nodos del circuito. Además, se pueden formular muchas leyes de aspecto inteligente con EMF, como "en cualquier bucle de circuito cerrado, la suma de las caídas de voltaje debe ser igual a la suma de los EMF".

Pero una forma alternativa es descartar EMF y formular cómo funcionan algunos componentes ideales con voltajes medibles. Los componentes prácticos bien pueden modelarse como circuitos hechos de componentes ideales. Apliqué ese pensamiento cuando escribí cómo funcionan los inductores.

Para transformadores podemos escribir un par de ecuaciones para corrientes y voltajes primarios y secundarios. El par de ecuaciones establece cómo funciona y nos da la base para encontrar cómo deben variar las corrientes y los voltajes en todo el circuito en el tiempo. No hay leyes federales ni de otro tipo que nos obliguen a llamar EMF a los componentes de voltaje inducido y nos inciten a incluir el término EMF en nuestras charlas y escritos antes de que podamos escribir la ley total para un componente.

He aprendido a descartar el EMF porque todo lo que sucede en los circuitos es finalmente una consecuencia de cómo los campos eléctricos y magnéticos se instalan también dentro de las partes y alrededor de ellas. En las ecuaciones de Maxwell no hay un "campo eléctrico de motivo" y un "campo eléctrico de caída" separados, hay un campo eléctrico como un campo vectorial dependiente del lugar y el tiempo.

Hay muchas publicaciones confusas sobre esto. Parte de esto se debe a que las personas no tienen claro de qué componente de la corriente están hablando:

• La corriente reactiva, 90 grados fuera de fase con el voltaje primario. Es real, es medible, tiene un impacto importante a la hora de diseñar el transformador, pero no transfiere potencia.

• La corriente en fase con el voltaje primario, que transfiere energía al secundario a través de la relación habitual np:ns.

Ambos están ahí, ambos son reales, ambos forman la corriente total. Pero debido a que son independientes, es una aproximación útil hablar de ellos por separado o incluso ignorar uno.

Considere un inductor ideal con una fuente de voltaje sinusoidal,$\small v_S=V\:cos\: \omega t$. La EMF inducida debe coincidir exactamente con esto, por lo tanto tenemos:

resolviendo la ecuación diferencial para$\small i$da:

Esta es la corriente de magnetización, que también está presente en un transformador.

No es que el voltaje y la corriente sean$\small 90^o$fuera de fase, por lo que no hay transferencia de energía.

Comprendí que en un circuito de CC puramente inductivo, el EMF de la fuente es exactamente igual al EMF posterior del inductor en todo momento (debido a KVL) y la corriente aumenta linealmente con el tiempo.

En estado estable de CC, todas las corrientes son constantes, por lo que no hay más EMF inducido en los inductores (sus voltajes son cero). No entiendo por qué dijo que la corriente aumenta linealmente con el tiempo (en estado transitorio de CC, para redes RL, la corriente aumenta/disminuye exponencialmente, no linealmente).

En un transformador ideal, si la bobina secundaria está abierta, la bobina primaria simplemente se comporta como un inductor de núcleo de hierro ideal ya que la bobina secundaria no tiene ningún efecto. Por lo tanto, la corriente en la bobina primaria debe estar retrasada con respecto al voltaje en 90 grados.

No, si el secundario está abierto, el primario no se comportará como un inductor ideal. ¿Por qué? Dado que el transformador es ideal, todo el flujo de una bobina pasa a la otra bobina. Si el secundario está abierto, no fluye corriente a través de él. Esto requiere que tampoco haya corriente primaria. Puedes ver esto analíticamente con la ecuación$N_1 i_1(t) = N_2 i_2(t)$; si$i_2(t) = 0$entonces$i_1(t) = 0$. Un transformador ideal no es solo un par de inductores acoplados magnéticamente, sino un par con coeficiente de acoplamiento unitario .

Si vas a leer Quora para aprender, ten mucho cuidado; Sugiero más bien leer libros de texto que son más seguros. Para una explicación más detallada, quizás los libros de física sobre electromagnetismo sean los mejores (específicamente los capítulos sobre campos magnéticos e inducción electromagnética). Para complementar, lee libros de texto de circuitos eléctricos.