Esta es una pregunta más profunda de lo que parece. Incluso los físicos no están de acuerdo sobre el significado exacto de almacenar energía en un campo, o incluso si esa es una buena descripción de lo que sucede. No ayuda que los campos magnéticos sean un efecto relativista y, por lo tanto, inherentemente extraños.
No soy un físico de estado sólido, pero intentaré responder a tu pregunta sobre los electrones. Veamos este circuito:
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
Para empezar, no hay voltaje ni corriente a través del inductor. Cuando el interruptor se cierra, la corriente comienza a fluir. A medida que fluye la corriente, crea un campo magnético. Eso requiere energía, que proviene de los electrones. Hay dos maneras de ver esto:
Teoría del circuito: en un inductor, una corriente cambiante crea un voltaje a través del inductor . El voltaje por la corriente es potencia. Por lo tanto, cambiar una corriente inductora requiere energía.( V= L dyoret)
Física: un campo magnético cambiante crea un campo eléctrico. Este campo eléctrico empuja hacia atrás a los electrones, absorbiendo energía en el proceso. Por lo tanto, la aceleración de electrones requiere energía, más allá de lo que cabría esperar de la masa inercial del electrón solo.
Finalmente, la corriente alcanza 1 amperio y permanece allí debido a la resistencia. Con una corriente constante, no hay voltaje a través del inductor . Con un campo magnético constante, no hay campo eléctrico inducido.( V= L dyoret= 0 )
Ahora, ¿qué pasa si reducimos la fuente de voltaje a 0 voltios? Los electrones pierden energía en la resistencia y comienzan a disminuir. Mientras lo hacen, el campo magnético comienza a colapsar. Esto nuevamente crea un campo eléctrico en el inductor, pero esta vez empuja los electrones para mantenerlos en funcionamiento, dándoles energía. La corriente finalmente se detiene una vez que el campo magnético se ha ido.
¿Qué pasa si intentamos abrir el interruptor mientras la corriente fluye? Todos los electrones intentan detenerse instantáneamente. Esto hace que el campo magnético colapse de una vez, lo que crea un campo eléctrico masivo. Este campo a menudo es lo suficientemente grande como para empujar los electrones fuera del metal y atravesar el espacio de aire en el interruptor, creando una chispa. (La energía es finita pero el poder es muy alto).
El EMF posterior es el voltaje creado por el campo eléctrico inducido cuando cambia el campo magnético.
Tal vez se pregunte por qué esto no sucede en una resistencia o un cable. La respuesta es que sí: cualquier flujo de corriente producirá un campo magnético. Sin embargo, la inductancia de estos componentes es pequeña: una estimación común es de 20 nH / pulgada para trazas en una PCB, por ejemplo. Esto no se convierte en un gran problema hasta que entras en el rango de megahercios, momento en el que comienzas a tener que usar técnicas de diseño especiales para minimizar la inductancia.