3. Повний електричний струм

Електричний струм в середі, що проводить, був визначений, як упорядкований рух електричних зарядів під дією сили поля.

Такий струм називають струмом провідності. Щільність струму провідності пропорційний напруженості електричного поля і залежить від провідності середи :

Якщо заряджені тіла або частки рухаються в непровідній середі або в вакуумі зі швидкістю , то вони утворять струм, що називається струмом перенесення. Щільність струму перенесення пропорційна об'ємній щільності заряду і залежить від швидкості руху

В молекулах діелектрика, що вноситься в зовнішнє електричне поле, під дією сили поля зв'язані заряди будуть переміщатися і утворять струм поляризації. Щільність струму поляризації пропорційна швидкості зміни вектору поляризації .

Для серед, в яких поляризація пропорційна напруженості поля, щільність струму поляризації буде рівна:

Всі три перераховані вигляди струму подають собою переміщення електричних зарядів. Кожний з цих струмів супроводжується магнітним полем.

Максвел запропонував називати також електричним струмом зміну в часі електричного поля в вакуумі, бо при цьому також утвориться магнітне поле. Цей вигляд струму називають струмом зміщення у вакуумі. Щільність його пропорційна швидкості зміни напруженості електричного поля

Відміна струму зміщення у вакуумі від інших видів струму полягає в тому, що він не викликає теплових втрат.

Струм провідності і струм перенесення можуть мати місце і в постійних і в змінних в часу електричних полях.

Струм поляризації і струм зміщення в вакуумі можуть мати місце тільки в змінних в часі електричних полях.

Таким чином, електричним струмом називають два фізичні різнорідних явища - рух електричних зарядів і зміна електричного поля в часі. Основною якістю будь-якого струму є його спроможність збуджувати магнітне поле.

Повним електричним струмом називається сукупність всіх явищ, при яких утвориться магнітне поле.

В загальному випадку щільність повного струму рівній сумі щільностей струму провідності, перенесення, поляризації та зміщення у вакуумі

Суму струму поляризації та струму зміщення в вакуумі називають струмом зміщення в діелектрикові або просто струмом зміщення.

Щільність струму зміщення в діелектрикові дорівнює:

Струму зміщення притаманна властивість розповсюджуватися в діелектрикові, так же як струму провідності притаманна властивість розповсюджуватися по провіднику.

В подальшому ми не будемо розглядати струмів перенесення. Тому під повним струмом ми будемо мати на увазі суму струмів провідності та зміщення.

Щільність повного струму в цьому випадку буде рівна.

(1.20)

Повний струм може виникнути як в середі, що проводить, так і в середі, що не проводить.

В середі, що добре проводить, струми провідності настільки більше струмів зміщення, що останніми можна зневажити.

В діелектрикові з малими втратами, навпаки, струми зміщення значно більше струмів провідності і тому струми провідності можна не враховувати.

В напівпровідній середі струми провідності і струми зміщення сумірні, тому обидві складові повного струму повинні бути враховані.

Припущення Максвела про те, що в діелектрикові збуджуються струми зміщення подібно тому, як в провіднику струми провідності, пояснює той факт, що електричні прилади можуть випромінювати в навколишній простір енергію, що розповсюджується в діелектрикові разом з електромагнітними хвилями.