¿Por qué es que cuando un inductor produce un alto voltaje y no una corriente alta?

Cuando un inductor colapsa (por ejemplo, cuando un interruptor en el circuito del inductor se abre de repente), produce un alto voltaje en lugar de una alta corriente. Esto se puede explicar por las propiedades básicas de un inductor y su mecanismo de almacenamiento de energía. A continuación se presenta una explicación detallada:

Propiedades Básicas de un Inductor

La propiedad fundamental de un inductor se puede expresar mediante la siguiente fórmula:

donde:

V es el voltaje a través del inductor.

L es la inductancia del inductor. dI/dt es la tasa de cambio de la corriente con respecto al tiempo.

Esta fórmula indica que el voltaje a través del inductor es proporcional a la tasa de cambio de la corriente. En otras palabras, un inductor resiste los cambios rápidos de corriente.

Almacenamiento de Energía

Un inductor almacena energía cuando la corriente fluye a través de él, y esta energía se almacena en el campo magnético. La energía E almacenada en un inductor se puede expresar mediante la siguiente fórmula:

donde:

• E es la energía almacenada.

• L es la inductancia.

• I es la corriente que fluye a través del inductor.

Cuando el Interruptor se Abre

Cuando un interruptor en el circuito del inductor se abre de repente, la corriente no puede caer instantáneamente a cero porque el campo magnético en el inductor necesita tiempo para liberar su energía almacenada. Dado que la corriente no puede cambiar instantáneamente, el inductor intenta mantener el flujo de corriente existente.

Sin embargo, como el interruptor se ha abierto, el camino para la corriente está cortado. El inductor no puede continuar manteniendo la corriente, por lo que genera un voltaje muy alto a través de sus terminales. Este alto voltaje intenta forzar a la corriente a seguir fluyendo, pero ya que el circuito está roto, la corriente no puede pasar, y el inductor libera su energía almacenada a través del alto voltaje.

Explicación Matemática

Según la relación entre el voltaje y la corriente de un inductor V=L（dI/dt）cuando el interruptor se abre de repente, la corriente I debe caer a cero muy rápidamente. Esto significa que la tasa de cambio de la corriente dI/dt se vuelve muy grande, resultando en un voltaje V muy alto.

Fenómeno Práctico

En circuitos prácticos, este alto voltaje puede causar descargas de chispas o dañar otros componentes en el circuito. Para prevenir esto, a menudo se conecta un diodo (conocido como diodo de flyback o diodo de rueda libre) en paralelo con el inductor. Esto permite que la corriente continúe fluyendo a través del diodo cuando el interruptor se abre, evitando así la generación de voltajes excesivamente altos.

Resumen

Cuando un interruptor en un circuito de inductor se abre de repente, se produce un alto voltaje en lugar de una alta corriente porque el inductor intenta mantener el flujo de corriente existente. Sin embargo, dado que el circuito está roto, la corriente no puede continuar fluyendo, y el inductor libera su energía almacenada generando un alto voltaje. Este alto voltaje se debe a la tasa de cambio de la corriente dI/dt muy grande.