Ini adalah pertanyaan yang lebih dalam dari yang terdengar. Bahkan fisikawan tidak setuju tentang arti sebenarnya dari menyimpan energi dalam suatu bidang, atau bahkan apakah itu deskripsi yang baik tentang apa yang terjadi. Itu tidak membantu bahwa medan magnet adalah efek relativistik, dan karenanya secara inheren aneh.
Saya bukan ahli fisika keadaan padat, tetapi saya akan mencoba menjawab pertanyaan Anda tentang elektron. Mari kita lihat sirkuit ini:
mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab
Untuk mulai dengan, tidak ada tegangan melintasi atau arus melalui induktor. Ketika saklar ditutup, arus mulai mengalir. Saat arus mengalir, ia menciptakan medan magnet. Itu membutuhkan energi, yang berasal dari elektron. Ada dua cara untuk melihatnya:
Teori sirkuit: Dalam sebuah induktor, arus yang berubah menciptakan tegangan melintasi induktor . Tegangan kali saat ini adalah daya. Jadi, mengubah arus induktor membutuhkan energi.(V=Ldidt)
Fisika: Medan magnet yang berubah menciptakan medan listrik. Medan listrik ini mendorong kembali elektron, menyerap energi dalam proses. Jadi, percepatan elektron membutuhkan energi, melebihi dan di atas yang Anda harapkan dari massa inersia elektron saja.
Akhirnya, arus mencapai 1 amp dan tetap di sana karena resistor. Dengan arus konstan, tidak ada tegangan di induktor . Dengan medan magnet konstan, tidak ada medan listrik terinduksi.(V=Ldidt=0)
Sekarang, bagaimana jika kita mengurangi sumber tegangan menjadi 0 volt? Elektron kehilangan energi dalam resistor dan mulai melambat. Ketika mereka melakukannya, medan magnet mulai runtuh. Ini lagi-lagi menciptakan medan listrik dalam induktor, tetapi kali ini ia mendorong elektron untuk membuat mereka terus berjalan, memberi mereka energi. Arus akhirnya berhenti begitu medan magnetnya hilang.
Bagaimana jika kita mencoba membuka sakelar saat arus mengalir? Elektron semua mencoba berhenti secara instan. Ini menyebabkan medan magnet runtuh sekaligus, yang menciptakan medan listrik masif. Bidang ini seringkali cukup besar untuk mendorong elektron keluar dari logam dan melintasi celah udara di sakelar, menciptakan percikan api. (Energi terbatas tetapi daya sangat tinggi.)
Back-EMF adalah tegangan yang diciptakan oleh medan listrik terinduksi ketika medan magnet berubah.
Anda mungkin bertanya-tanya mengapa hal ini tidak terjadi pada resistor atau kawat. Jawabannya adalah ya - aliran apa pun akan menghasilkan medan magnet. Namun, induktansi komponen ini kecil - perkiraan umum adalah 20 nH / inci untuk jejak pada PCB, misalnya. Ini tidak menjadi masalah besar sampai Anda masuk ke rentang megahertz, di mana Anda mulai harus menggunakan teknik desain khusus untuk meminimalkan induktansi.