Cuando suministramos una tensión a un inductor, la diferencia de fase entre la tensión y la corriente es de 90 grados (idealmente).
Matemáticamente, he visto cómo se convierten en 90 grados, pero ¿alguien puede ayudarme a entenderlo de una manera intuitiva?
Debido a que los inductores están hechos para reaccionar contra el cambio en la corriente, esto hace que se quede atrás del voltaje. Cuando aplicas un voltaje a un inductor, creas un campo magnético. De aquí en adelante, si el campo magnético varía con respecto al tiempo, hay un campo eléctrico que se opone al campo magnético dentro del inductor. En otras palabras, el campo eléctrico generado por el voltaje se comporta como una pared al campo magnético generado por la corriente.
Este comportamiento está descrito por la Ley de Len'z.
\ $ \ displaystyle EMF = - \ frac {\ partial \ Phi_B} {\ partial t} \ $, que resulta ser el negativo de la Ley de Inducción de Faraday.
No dibujé esto, lo encontré en Wikipedia. Pero como puede ver, el campo magnético \ $ B \ $ se está retrasando.
Los 90 grados en los que estás pensando provienen de la función seno ... La función seno representa la corriente reactiva. Cuando traza las funciones coseno y seno, los gráficos son 90 grados de una diferencia de fase.
Si estás preguntando por qué es de 90 grados en lugar de otra cosa como 45 grados, entonces nuevamente, es debido a las funciones de seno y coseno.
Entonces, ¿por qué hay una función senoidal? Porque cuando se habla del voltaje y la corriente, hay una relación derivada.
\ $ \ displaystyle V (t) _L = L \ frac {di (t) _L} {dt} \ rightarrow \ cos (t) = \ frac {d \ sin (t)} {dt} = \ sin (t-90 °) \ $
El voltaje de CA típico se describe mediante una función coseno sinusoidal.
El voltaje a través de un inductor es la derivada de la corriente. Entonces, cuando la corriente es 0, su derivada está en un máximo. Cuando la corriente está en el pico de una sinusoide, la derivada es 0.
Si tiene un voltímetro, una bobina de cable y un imán y coloca estáticamente el imán cerca de la bobina, no obtendrá ninguna tensión de CC que se muestra en el voltímetro. Sin embargo, si mueve el imán a su alrededor, obtendrá un voltaje inducido en la bobina cuya magnitud es proporcional al cambio en el flujo magnético experimentado por la bobina. En otras palabras: -
$$ V = N \ dfrac {d \ phi} {dt} $$
Pero puede reemplazar el imán con una fuente de corriente. Si aplica una forma de onda de corriente de rampa a la bobina, se producirá un flujo magnético de rampa y, a través de los terminales del inductor, el voltaje será constante. Esa tensión constante es proporcional a la tasa de cambio del flujo.
Es posible que pueda ver que se trata de una diferenciación matemática, por lo que la aplicación de una corriente sinusoidal a través de la bobina (desde la fuente de corriente) produce un voltaje que es el diferencial de la onda sinusoidal a través de los terminales. Eso significa que el voltaje es un coseno y, por lo tanto, en el análisis de CA, el voltaje y la corriente se desplazan 90 grados.
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