Algunas preguntas básicas sobre circuitos eléctricos simples

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Para empezar, perdón por mi inglés y por un post largo. Pero tal vez sería útil para otros novatos. Estoy tratando de entender las cosas básicas sobre los circuitos eléctricos por mi cuenta, y en el momento que me siento confundido, tengo que pedir ayuda.

Primero, me gustaría describir cómo entiendo los procesos en el circuito de CC, y luego hacer una pregunta sobre la CA que causa confusión.

Por lo tanto, tenemos un circuito simple que consta de batería, interruptor, par de cables y resistencia.

Cuando se cierra el interruptor, comienza la fase transitoria, comienza a fluir la corriente en ambos cables simultáneamente:

Alprincipiopenséquelacorrienteeslacorriente"normal" que medimos con un amperímetro, pero luego me doy cuenta de que esta es la corriente de "carga". Debido a que para "crear" el potencial en algún lugar, necesitamos mover la carga en el lugar (es decir, necesitamos una corriente). Y la cantidad de carga necesaria para crear cierto voltaje depende de la capacitancia. Por lo tanto, esta pequeña corriente no es la corriente "principal", y se requiere solo para crear cargas superficiales en los cables, es decir, voltaje.

Eventualmente, en unos pocos nanosegundos, quizás después de algunas reflexiones, se establece el estado estacionario. No más corriente de carga. Ahora, estas cargas superficiales crean un campo eléctrico no solo entre los cables sino también dentro de los cables y la resistencia. Y este campo eléctrico interno hace que los electrones se muevan, por lo que obtuvimos la corriente "principal", que obedece la ley de Ohm:

LaimagendeMateriaeInteraccionesporRuthW.Chabay,BruceA.Sherwood.

OpuedeleeracercadelascargasdesuperficieenelartículodeJ.D.Jackson"Las cargas de superficie en cables de circuito y resistencias desempeñan tres roles"

Ahora, si la batería se reemplaza con la fuente de voltaje de CA, me confundo. Por lo tanto, hay, aproximadamente, dos tipos de corrientes: carga / descarga y corriente "principal".

Desafortunadamente, no puedo encontrar en ninguna parte una descripción tan detallada de AC, así que tengo algunas preguntas.

Pregunta 1:

Primero, ¿mi descripción de DC es correcta? Porque si mi entendimiento es incorrecto, no tiene sentido seguir avanzando.

Pregunta 2:

Ahora, si me imagino AC como sigue:

En el circuito abierto, solo hay corrientes de carga / descarga constantes y "principal" está ausente.

Si alguna carga está conectada, habría corrientes constantes de carga / descarga Y, junto con ella, la corriente "principal". Es decir. La redistribución constante de las cargas superficiales debidas a las corrientes de carga crearía un aumento constante, una disminución y un movimiento del campo eléctrico dentro de los cables y la resistencia . Nuevamente, como resultado, obtuvimos la corriente "principal" debido a este campo eléctrico interno. Pero como el campo está cambiando constantemente ahora, los electrones solo se mueven de un lado a otro.

Supongo que esto es una vista simplificada, ya que en este caso los cambios en la corriente "principal" siempre ocurrirán después de la redistribución de la carga en el circuito.

De todos modos, ¿es esta descripción incorrecta o aceptable?

O sería apropiado solo para frecuencias bajas (porque si la frecuencia es realmente alta y el potencial del cable es diferente, no puedo ni imaginar la imagen, el desorden total).

Pregunta 3:

En general, ¿se ignoran estas corrientes de carga / descarga constantes por simplicidad en la teoría de circuitos, a pesar del hecho, siempre están presentes?

Quiero decir, si mido la corriente en el circuito de CA o miro el gráfico, por ejemplo, del circuito de CA RC, donde la curva de la corriente conduce la tensión en 90 grados, siempre está relacionada con la corriente "principal" y no con estas corrientes de carga / descarga.

Pregunta 4:

¿Estas corrientes de carga / descarga fluyen en la superficie de los conductores (ya que crean carga en la superficie)?

Gracias por cualquier ayuda.

    
pregunta Steve T.

2 respuestas

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Puedo ver que esto va a ser como los tres ciegos que describen un elefante: cada respuesta enfatizará un detalle particular y será difícil obtener una buena comprensión de los principios subyacentes. Pero aquí va ...

Sí, su comprensión de los detalles físicos de bajo nivel de lo que sucede en un circuito de CC es correcta, pero es demasiado detalle para el análisis diario de circuitos.

En cambio, generalmente hacemos un análisis simplificado utilizando elementos de circuitos agrupados e ignoramos los efectos asociados con la carga y descarga de los nodos del circuito. Esta es la base de las leyes de voltaje y corriente de Kirchoff.

El análisis de CA es simplemente una cuestión de permitir que el valor de la (s) fuente (s) de voltaje (o corriente) varíe con el tiempo. Esto aún ignora los efectos del cableado, pero ahora debe tener en cuenta las propiedades reactivas de los condensadores e inductores reales en el circuito.

    
respondido por el Dave Tweed
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Primero, ¿mi descripción de DC es correcta? Porque si mi   la comprensión es incorrecta, no tiene sentido seguir avanzando.

Técnicamente, ambos son circuitos de CA, no hay corriente de estado estable, lo que los convertiría en CA. DC es 0Hz, AC es todo lo demás (o más asociado con las ondas sinusoidales, pero no tiene que serlo).

  

Si alguna carga está conectada, habría una carga constante /   descargando corrientes Y, junto con ello, la corriente "principal". Es decir. constante   Redistribución de cargas superficiales debido a las corrientes de carga crearían   Constantemente aumentando, disminuyendo y volteando el campo eléctrico en el interior.   Cables y resistencias. Nuevamente, como resultado, obtuvimos la corriente "principal" debido a esto   Campo eléctrico interior. Pero ya que el campo está cambiando constantemente ahora,   Los electrones solo chapotean de un lado a otro.

     

De todos modos, ¿es esta descripción incorrecta o aceptable?

Aquí es donde te confundes: El portador en un circuito de CA no es el electrón es el campo eléctrico en el interior (corrientes de superficie) y fuera del cable. Aquí es donde se transfiere la mayor parte de la energía, el cable actúa como una guía de onda. Si integras toda la energía transportada por los electrones frente al campo eléctrico en el exterior del cable, muy poco de eso es transferido por los mismos electrones. Los electrones no son necesarios para transportar energía electromagnética, o las radios no funcionarían, el portador es el fotón.

La razón de esto es la inductancia del cable en sí, con frecuencias más altas, prefieren una impedancia más baja del exterior del cable. Esto se denomina efecto de piel


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respondido por el laptop2d

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