Nella teoria elettromagnetica, il fenomeno del campo magnetico può essere spiegato riguardo a un cambiamento nel campo elettrico . Il campo magnetico viene prodotto nelle vicinanze della corrente elettrica (corrente di conduzione). Poiché la corrente elettrica potrebbe essere allo stato stazionario o variabile. Il concetto di corrente di spostamento dipende dalla variazione del tempo del campo elettrico E, sviluppato dal fisico britannico James Clerk Maxwell nel XIX secolo. Ha dimostrato che la corrente di spostamento è un altro tipo di corrente, proporzionale alla velocità di variazione dei campi elettrici e ha anche spiegato matematicamente. Discutiamo l'attuale formula di spostamento e la necessità in questo articolo.
Qual è la corrente di spostamento?
La corrente di spostamento è definita come il tipo di corrente prodotta a causa della velocità del campo di spostamento elettrico D.È una quantità variabile nel tempo introdotta in Le equazioni di Maxwell . È spiegato nelle unità della densità della corrente elettrica. È introdotto nella legge dei circuiti di Ampere.
Il Unità SI della corrente di spostamento è Ampere (Amp). La dimensione di questo può essere misurata nell'unità di lunghezza, che può essere la distanza massima, minima o uguale alla distanza effettiva percorsa da un punto iniziale a un punto finale.
Derivazione
La formula corrente di spostamento, le dimensioni e derivazione della corrente di spostamento può essere spiegato considerando il circuito di base, che fornisce la corrente di spostamento in un condensatore.
Considera un condensatore a piastre parallele con un'alimentazione richiesta. Quando viene fornita l'alimentazione, il condensatore inizia a caricarsi e inizialmente non ci sarà conduzione di corrente. Con l'aumentare del tempo, il condensatore si carica continuamente e si accumula sopra le piastre. Durante la ricarica di un condensatore con il tempo si avrà una variazione del campo elettrico tra le piastre che induce la corrente di spostamento.
Dal circuito dato, considera l'area del condensatore a piastre parallele = S
Corrente di spostamento = Id
Jd = densità di corrente di spostamento
d = € E cioè, relativo al campo elettrico E
€ = permettività del mezzo tra le piastre di un condensatore
La formula della corrente di spostamento di un condensatore è data come,
Id = Jd × S = S [dD / dt]
Da Jd = dD / dt
Dall'equazione di Maxwell, possiamo concludere che la corrente di spostamento avrà la stessa unità e lo stesso effetto sul campo magnetico della corrente di conduzione.
▽ × H = J + Jd
Dove,
H = campo magnetico B as B = μH
μ = permeabilità del mezzo tra le piastre di un condensatore
J = densità di corrente conduttrice.
Jd = densità di corrente di spostamento.
Come lo sappiamo ▽ (▽ × H) = 0 e ▽ .J = −∂ρ / ∂t = - ▽ (∂D / ∂t)
Usando la legge di Gauss che è ▽ .D = ρ
Qui, ρ = densità di carica elettrica.
Quindi possiamo concludere che, Jd = ∂D / ∂t densità di corrente di spostamento ed è necessario bilanciare RHS con LHS dell'equazione.
La necessità della corrente di spostamento
Non c'è flusso di portatori di carica attraverso le due piastre di un condensatore e la corrente di conduzione non avviene attraverso questo isolamento. Gli effetti del campo magnetico continuo tra le piastre danno la corrente di spostamento. La dimensione di questo può essere calcolata dalla corrente di carica e scarica di un circuito che è uguale alla dimensione della corrente di conduzione di un filo conduttore che collega un condensatore (punto iniziale e punto finale)
La necessità di ciò può essere spiegata considerando i seguenti fattori,
- Nelle radiazioni elettromagnetiche come le onde luminose e le onde radio si propagano nello spazio.
- Quando il campo magnetico variabile è direttamente proporzionale alla velocità di variazione del campo elettrico.
- La corrente di spostamento è necessaria per produrre il campo magnetico tra le due piastre di un condensatore.
- Utilizzato nel circuito Amperes.
- La corrente di spostamento permette di capire come le onde elettromagnetiche si propagano negli spazi vuoti.
Corrente di spostamento in un condensatore
Un condensatore dipende sempre dalla corrente di spostamento e non dalla corrente di conduzione quando c'è una differenza di potenziale inferiore alla tensione massima tra le piastre. Poiché lo sappiamo, il flusso di elettroni fornisce la corrente di conduzione. Mentre questa corrente in un condensatore è dovuta alla velocità di variazione del campo elettrico che è equivalente alla corrente che scorre attraverso le piastre.
Corrente di spostamento in un condensatore
Quando la tensione massima viene applicata al condensatore, inizia a caricarsi e condurre. Quando la tensione supera, si comporta come un conduttore e si traduce in una corrente di conduzione. In questa fase, si parla di rottura di un condensatore.
Differenza tra corrente di conduzione e corrente di spostamento
La differenza tra corrente di conduzione e corrente di spostamento include quanto segue.
Corrente di conduzione | Corrente di spostamento |
| È definita come la corrente effettiva prodotta nel circuito a causa del flusso di elettroni a una tensione applicata. | È definito come la velocità di variazione del campo elettrico tra le piastre di un condensatore a una tensione applicata. |
| Viene prodotto grazie al flusso dei portatori di carica (elettroni) in modo uniforme mentre il campo elettrico è costante nel tempo | È prodotto a causa del movimento degli elettroni con la velocità di variazione del campo elettrico |
| Accetta la legge di Ohm | Non accetta legge di Ohm |
| È dato come I = V / R | È dato come Id = Jd x S |
| È rappresentato come corrente effettiva | È rappresentata come corrente apparente prodotta a causa del campo elettrico in un tempo variabile |
Proprietà
Il proprietà della corrente di spostamento sono menzionati di seguito,
- È una quantità vettoriale e obbedisce alla proprietà della continuità in un percorso chiuso.
- Cambia con la velocità di variazione della corrente in un campo di densità elettrica.
- Fornisce zero magnitudini quando la corrente in un campo elettrico di un filo è costante
- Dipende dal tempo variabile di un campo elettrico.
- Aveva sia la direzione che la magnitudine, che può essere un valore positivo, negativo o zero
- La lunghezza di questo può essere considerata come la distanza minima dal punto iniziale al punto finale indipendentemente dal percorso.
- Può essere misurato in un'unità di lunghezza
- Ha una grandezza di spostamento minima o massima o uguale per un dato tempo alla distanza effettiva dal punto.
- Dipende da un campo elettromagnetico.
- Dà valore zero quando il punto iniziale e il punto finale sono gli stessi
Quindi, questo è tutto una panoramica della corrente di spostamento - formula, derivazione, significato, necessità e corrente di spostamento in un condensatore. Ecco un qi per te, 'Cos'è la corrente di conduzione in un condensatore? '
