Esta é uma questão mais profunda do que parece. Até os físicos discordam sobre o significado exato de armazenar energia em um campo, ou mesmo se essa é uma boa descrição do que acontece. Não ajuda que os campos magnéticos sejam um efeito relativístico e, portanto, inerentemente estranho.
Eu não sou um físico de estado sólido, mas tentarei responder sua pergunta sobre elétrons. Vamos olhar para este circuito:
simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab
Para começar, não há voltagem ou corrente através do indutor. Quando o interruptor fecha, a corrente começa a fluir. À medida que a corrente flui, cria um campo magnético. Isso requer energia, que vem dos elétrons. Existem duas maneiras de analisar isso:
Teoria do circuito: Em um indutor, uma corrente variável cria uma tensão no indutor . A tensão vezes a corrente é potência. Assim, mudar uma corrente de indutor requer energia.(V=Ldidt)
Física: Um campo magnético variável cria um campo elétrico. Esse campo elétrico empurra os elétrons de volta, absorvendo energia no processo. Assim, a aceleração de elétrons consome energia acima do que você esperaria apenas da massa inercial do elétron.
Eventualmente, a corrente atinge 1 amp e fica lá devido ao resistor. Com uma corrente constante, não há tensão no indutor . Com um campo magnético constante, não há campo elétrico induzido.(V=Ldidt=0)
Agora, e se reduzirmos a fonte de tensão para 0 volts? Os elétrons perdem energia no resistor e começam a desacelerar. Ao fazer isso, o campo magnético começa a entrar em colapso. Isso novamente cria um campo elétrico no indutor, mas desta vez pressiona os elétrons para mantê-los funcionando, dando- lhes energia. A corrente finalmente pára quando o campo magnético desaparece.
E se tentarmos abrir o interruptor enquanto a corrente estiver fluindo? Todos os elétrons tentam parar instantaneamente. Isso faz com que o campo magnético entre em colapso de uma só vez, o que cria um enorme campo elétrico. Esse campo geralmente é grande o suficiente para empurrar os elétrons para fora do metal e através do espaço de ar no comutador, criando uma faísca. (A energia é finita, mas a potência é muito alta.)
O back-EMF é a tensão criada pelo campo elétrico induzido quando o campo magnético muda.
Você pode estar se perguntando por que essas coisas não acontecem em um resistor ou em um fio. A resposta é: sim - qualquer fluxo de corrente produzirá um campo magnético. No entanto, a indutância desses componentes é pequena - uma estimativa comum é de 20 nH / polegada para traços em uma PCB, por exemplo. Isso não se torna um grande problema até você entrar na faixa de megahertz, quando começa a usar técnicas especiais de design para minimizar a indutância.