Pregunta súper básica, pero estoy luchando por descubrir cómo decir esto: en el escenario habitual, la corriente en un circuito eléctrico es inducida por un diferencial de voltaje (tal vez este último término sea redundante). El voltaje se basa en las diversas fuerzas electrostáticas, que se representan como un campo. El campo no tiene que permanecer dentro de los límites del cable del circuito (ya que es un campo), mientras que la corriente sí lo hace (sé que hay excepciones en los casos de alto voltaje). ¿Eso significa que la disposición del circuito (es decir, qué tan cerca están colocados los componentes / cable) podría afectar su capacidad para operar como se espera? Por ejemplo, ¿podría reducir un circuito de trabajo a un tamaño realmente pequeño y descubrir que dos cables diferentes están realmente muy juntos, causando algún tipo de interacción basada en los campos electrostáticos que vienen? ¿Podría este efecto inhibir el correcto funcionamiento del circuito? (¿Quizás podría crear inadvertidamente algo como un condensador primitivo?) ¿Hay un límite en cuanto al tamaño / dispersión que podría tener un circuito determinado?
Relación entre la fuerza electrostática y el diseño / dimensiones del circuito
3 respuestas
Si escala todas las dimensiones, la capacitancia disminuye de forma lineal con la escala: -
Si d mitades y las dimensiones de las placas también se dividen en dos, entonces A se reduce en 4. Por lo tanto, las mitades de capacitancia para un reescalado de 2: 1.
Es lo mismo para el acoplamiento inductivo perdido también.
Creo que las respuestas publicadas aquí faltan el punto principal de la pregunta: en resumen, la respuesta es no, es decir, no como usted piensa: el potencial en los cables no se debe a un campo electrostático en el espacio circundante; esto se debe a que, a diferencia de los ejercicios de clase electrostática, los cables crean condiciones de contorno que restringen el campo eléctrico a ser muy débil en la proximidad de los cables: solo el componente paralelo al cable desempeña un papel en el desplazamiento de los electrones a lo largo del cable, por lo que , por sí mismo, el campo eléctrico que causa el movimiento del electrón no afecta a los otros cables.
PERO
como se señaló en las respuestas anteriores, aquí se reproducen otros efectos: en primer lugar, hay un efecto capacitivo entre los cables y entre los otros componentes del circuito: todo tiene una autocapacitación, y dos cables cerrados también tienen una mutua capacidad. Esto a menudo crea un circuito acoplado capacitivamente, como si hubiera colocado un condensador entre los dos cables.
Segundo, también hay efectos magnéticos: si su circuito contiene un cable que forma un bucle, entonces la corriente que se mueve en el bucle creará un fuerte campo magnético, que inducirá corrientes en otros cables. Por eso es importante evitar los circuitos en bucle (y también porque forma una antena de lazo que capta las ondas electromagnéticas). De hecho, incluso un simple cable recto causa un campo magnético en el espacio circundante.
Finalmente, hay efectos de emisión electromagnética, que se vuelven extremadamente molestos a medida que aumentan las frecuencias. Cada cable sujeto a una corriente alterna de alta frecuencia se comporta como una antena. Y cualquier otro cable puede recibir esta señal. Aquí, esto es diferente del campo eléctrico del que habló en su pregunta y está relacionado con la teoría de la onda EM. Una onda EM es una combinación de un campo eléctrico con un campo magnético que se propaga en un medio, debido a la superposición de las oscilaciones de dipolos eléctricos infinitesimales.
Estos temas son un asunto complicado, conocido como "ruido electromagnético" en los circuitos (ruido EMI). Hay muchas cosas que hacer para reducir el ruido (buen diseño del circuito, reducción de la longitud de los cables, blindaje, etc.).
El punto final: más o menos, en la medida en que las frecuencias dentro de su circuito sean bajas y en la medida en que el circuito no sea de alta precisión, no debe preocuparse por el ruido EMI: incluso si su circuito está cableado en una De una manera horrible, probablemente funcionará. Para circuitos de precisión o alta frecuencia, esto ya no es cierto y debe tener en cuenta el ruido EMI en su diseño.
Considere la posibilidad de una capacitancia de cable sobre placa: Schaums Outline proporciona una fórmula:
$$ Capacitancia / metro = 2 * pi * E0 / ln (2 * distancia / wireradius) $$
Compare con la fórmula de placa paralela:
$$ Capacitancia / metro = E0 * Er * PlateWidth / PlateSeparation $$
El cable sobre la placa tiene una capacitancia que disminuye en 1 / ln (2 * distancia) mientras que la placa paralela es 1 / distancia. [El autor de Schaums Outline advierte que su fórmula no es precisa cuando el cable está muy cerca de la placa.]
Si desea jugar con distancias de circuito integrado (distancia de 100 micrones entre OpAmps, la metalización IC colocó 1 micrómetro sobre "gnd" (nominalmente sustrato), luego descargue la herramienta gratuita Signal Chain Explorer del sitio web robustcircuitdesign.com y compile usted mismo una cadena de señal. Haga clic en las Gárgolas (los agresores del campo eléctrico y magnético), haga clic en "actualizar" y observe cómo cambia la SNR a medida que edita (1) las Interconexiones Globales (haga clic en el botón derecho "I / C", o (2) las RAZAS individuales entre etapas. Para ver las huellas, asegúrese de que se haga clic en "Mostrar interconexiones". En el Asistente para cableado, puede modificar las distancias nominales para que sean distancias de silicio, o incluso subatómicas.
Aquí hay un ejemplo
Lea otras preguntas en las etiquetas physics circuit-analysis circuit-design