- •7.09.08.03 - «Електронні системи»
- •1. Векторний аналіз
- •Основні рівняння электромагнитного поля
- •2. Основні характеристики середи
- •3. Повний електричний струм
- •4. Дивергенція щільності струму провідності (рівняння безперервності)
- •5. Безперервність повного струму
- •6. Основні характеристики поля
- •7. Рівняння електромагнітного поля Форми запису рівнянь Максвела
- •Інтегральні рівняння електромагнітного поля
- •Диференційні рівняння електромагнітного поля
- •Рівняння Максвела в комплексній формі записи
- •Повна система рівнянь електромагнітного поля
- •8. Граничні умови
- •9. Теорема умова - пойнтінга
- •10.Теорема умова - пойнтінга в комплексній формі
- •11. Теорема о єдиному рішенні рівнянь максвела
- •12. Запізнюючі або узагальнені електродінамічні потенціали
- •13. Окремі види електромагнітного поля
- •Визначення потенційних полів
- •14. Статичні поля
- •14.1. Рівняння електростатичного поля
- •14.2. Магнітностатичне поле
- •15. Стаціонарне поле
- •15.1. Рівняння стаціонарного поля
- •15.2. Енергія магнітного поля постійного струму. Власна і взаємна індуктивності.
- •15.3. Електричне поле постійного струму в провідному середовищі. Електричний опір.
- •15.4. Передача енергії стаціонарним полем
- •Аналогія між полями
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.