¿por qué la corriente de alta velocidad sigue el camino de menor inductancia? ¿Y cómo son diferentes las formas de las líneas a baja y alta velocidad?

Esta respuesta es una simplificación, pero es la mejor descripción que he visto.

En primer lugar, "la corriente de retorno sigue el camino de menor resistencia" es en realidad un poco engañosa.

Las devoluciones actuales por cualquiera y todos significa que puede . El camino de "menor resistencia", o más exactamente "camino de menor impedancia", simplemente lleva más corriente que cualquier otro camino. Sin embargo, eso puede no ser la mayoría de la corriente. Es decir, la ruta de menor resistencia puede llevar el 25% de la corriente, pero todas las demás rutas pueden llevar el 75% en total.

Esto es realmente cierto independientemente de la frecuencia de la señal.

Sin embargo, cada cable puede ser representado por la imagen de abajo. Cada punto a lo largo del cable tiene una capacidad para el plano de tierra (O a tierra o cualquier otra cosa que esté cerca).

Como ya sabe, con una señal de CC, esos condensadores no tienen ningún efecto y pueden ignorarse.

Sin embargo, imaginemos un flanco ascendente en una señal que corre por esta línea. Cuando pasa por cada capacitor, el voltaje en el extremo inferior del capacitor salta brevemente hasta una fracción del voltaje de la señal.

Los electrones se introducen inmediatamente en el condensador desde el plano para cargar el condensador. Cuando la señal se invierte, lo contrario es cierto.

Estas capacitancias causan la pérdida de la señal, por supuesto, pero también tienen el efecto de crear un pozo potencial o canal en el plano que efectivamente se convierte en el nuevo camino de menor impedancia.

1) esas son NO las líneas del campo electromagnético. Lea el texto, las líneas muestran el significado de ruta actual , la ruta que tomará la corriente de retorno para cerrar el bucle actual.

2) las corrientes de baja frecuencia y CC simplemente toman el camino de la resistencia más baja. No pueden tomar atajos por acoplamiento capacitivo ni son señales de baja frecuencia y de CC afectadas por ninguna inductancia.

3) las señales de alta frecuencia siguen la ruta de la impedancia más baja , puede ser una ruta diferente a la ruta de resistencia más baja ( puede ser diferente, no tiene que ser). La razón para seguir el camino más corto es que tendrá la inductancia más baja y, por lo tanto, también la impedancia más baja . Las señales de alta frecuencia pueden acoplarse entre dos conductores, ya que dos conductores aislados se comportan como un condensador .

Como han indicado otras respuestas, esas líneas no son las líneas de campos electromagnéticos, sino más bien las líneas de densidad de corriente para la ruta de retorno de la corriente.

La corriente generalizada regresará a través de la ruta de menor impedancia. En los casos de CD, la ruta de menor impedancia tiende a ser la ruta menos resistiva, que suele ser la ruta de distancia más corta

En casos de alta frecuencia, la corriente seguirá nuevamente la ruta de menor impedancia, que es la ruta que crea la menor cantidad de impedancia. Para caminos de aspecto inductivo, este camino tiende a ser el camino que crea el bucle con el área más pequeña.

Así, por ejemplo, en la imagen que ha mostrado incluso el aviso en el caso de baja velocidad, aunque la ruta de retorno sea más corta, el área del bucle es más grande que el caso de alta velocidad y, por lo tanto, más inductiva. A alta frecuencia, la ruta de retorno más corta tendrá más impedancia que la forma más larga de seguir la forma de la resistencia.

Además, en casos de alta frecuencia, tendrá un acoplamiento capacitivo que encontraría accesos directos a la corriente en lugares que tienen una capacitancia (condensador real como desacoplamiento o parásitos) que ofrecerá la ruta de menor impedancia.

La naturaleza busca minimizar la energía requerida.

En DC, se exploran todos los caminos posibles.

A aproximadamente 50,000 Hertz, incluso mientras se exploran todos los caminos posibles, la inductancia y la capacidad de las grandes áreas cerradas para almacenar energía en esa inductancia, y la necesidad de que los sistemas físicos minimicen la energía requerida, causa todo ese concurrente Exploración para preferir caminos con área cerrada mínima. Las rutas no preferidas (alta energía almacenada) aún se exploran, pero la energía mínima se almacena, por lo que se produce una interferencia mínima.

Por lo tanto, los cables coaxiales comienzan a ser efectivos para arrastrar los electrones, a 50 KHz.