8. Ток смещения. Закон полного тока с учетом тока смещения.

Ток смещения.

Если замкнуть ключ (Рис. 14.1), то лампа при постоянном токе – гореть не будет: емкость C – разрыв в цепи постоянного тока. Но вот в моменты включения лампа будет вспыхивать.

При переменном токе – лампа горит, но в то же время нам ясно, что электроны из одной обкладки в другую не переходят – между ними изолятор (или вакуум). А вот если бы взять прибор, измеряющий магнитное поле, то в промежутке между обкладками мы обнаружили бы магнитное поле (Рис. 14.2).

Рис. 14.1

Рис. 14.2
Переменное электрическое поле Максвелл назвал током смещения.

Максвелл сделал вывод: всякое переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле.

Токи проводимости в проводнике замыкаются токами смещения в диэлектрике или в вакууме. Переменное электрическое поле в конденсаторе создает такое же магнитное поле, как если бы между обкладками существовал ток проводимости, имеющий величину равную току в металлическом проводнике.

Это утверждение позволяет (на базе нашего примера с конденсатором) найти величину тока смещения. В свое время мы с вами доказали, что поверхностная плотность поляризационных зарядов σ равна D – вектору электрического смещения:
σ = Eεε₀, D = E εε₀, D = σ. Полный заряд на поверхности диэлектрика и, следовательно, на обкладках конденсатора q = σS (S – площадь обкладки)


Тогда

т. е. ток смещения пропорционален скорости изменения вектора электрического r смещения D.


Плотность тока смещения

Вихревое магнитное поле ( B ) образующееся при протекании тока смещения связано с направлением вектора правилом правого винта.

Закон полного тока.

Если в каком либо проводнике течет переменный ток – ток проводимости, то внутри есть и переменное электрическое поле, т.е. ток смещения.

Магнитное поле проводника определяется полным током:

В зависимости от электропроводности среды и частоты (поля) оба слагаемых играют разную роль:

в металлах и на низких частотах j_см << j_пров (в скин-эффекте j_см не играет заметной роли).

в диэлектриках и на высоких частотах j_см играет основную роль.

Оба члена в уравнении полного тока могут иметь одинаковые знаки и противоположные. Поэтому j_полн может быть как больше, так и меньше тока проводимости или равен нулю.

Если мы имеем разомкнутый проводник, то на его концах обрывается лишь ток проводимости. Поэтому если под током понимать полный ток, то окажется что в природе все переменные электрические токи – замкнуты. Этот вывод сделан Дж. Максвеллом.

8. Симметрия закона полного тока и закона индукции Фарадея. Электромагнитное поле.

Интегральная форма закона полного тока применяется, когда может быть использована симметрия в поле. Так, например, напряженность поля в некоторой точке А в поле уединенного прямого провода с током / ( рис. 3 - 2) по закону полного тока определится следующим образом: проведем через точку А окружность радиуса R в плоскости, перпендикулярной оси провода, так что центр ее находится на оси провода. [1]

Здесь интегральная форма гипотетического усреднения соответствует аналоговой операции, а сумма - обычно числовой, хотя не исключено использование суммирования и аналоговых сигналов. Интегральная форма гипотетического усреднения обеспечивает усреднение по времени. [2]

Интегральная форма записи уравнения неизотермической деструкции удобна для анализа влияния различных факторов на процесс разложения, а для числового решения задачи удобнее пользоваться записью этого уравнения в дифференциальной форме. [3]

Интегральную форму модели (4.14), вероятно, следует рассматривать как разновидность записи класса моделей, определяемых импульсной переходной функцией. [4]

Интегральную форму закона полного тока применяют, когда может быть использована симметрия в поле. Так, например, напряженность поля в некоторой точке А в поле уединенного прямого провода с током / ( рис. 21.2) по закону полного тока определяют следующим образом, Проведем через точку А окружность радиусом R в плоскости, перпендикулярной оси провода, так что центр ее находится на этой оси. [5]

Закон электромагнитной индукции Фарадея является основным законом электродинамики, касающимся принципов работы трансформаторов, дросселей, многих видов электродвигателей и генераторов.[1] Закон гласит:

Для любого замкнутого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур.[1]

или другими словами:

ЭДС электромагнитной индукции в контуре равна скорости изменения магнитного потока через контур, взятой с противоположным знаком

независимо от причин, приводящих к изменению этого потока.

Электромагнитное поле— фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, а также с телами, имеющими собственные дипольные и мультипольные электрические и магнитные моменты. Представляет собой совокупность электрического и магнитного полей, которые могут, при определённых условиях, порождать друг друга. Теория электромагнитного поля создана Джеймсом Максвеллом в 1865 г.
Он теоретически доказал, что:
любое изменение со временем магнитного поля приводит к возникновению изменяющегося электрического поля, а всякое изменение со временем электрического поля порождает изменяющееся магнитное поле.
Если электрические заряды движутся с ускорением, то создаваемое ими электрическое поле периодически меняется и само создает в пространстве переменное магнитное поле и т.д.
Источниками электромагнитного поля могут быть:
- движущийся магнит;
- электрический заряд, движущийся с ускорением или колеблющийся ( в отличие от заряда движущегося с постоянной скоростью, например, в случае постоянного тока в проводнике, здесь создается постоянное магнитное поле).
Электрическое поле существует всегда вокруг электрического заряда, в любой системе отсчета, магнитное – в той, относительно которой электрические заряды движутся, 
электромагнитное – в системе отсчета, относительно которой электрические заряды движутся с ускорением.