Поляризационные и сторонние токи

Под действием внешнего электрического поля напряженностью в процессе поляризации диэлектриков происходит направленное движение заряженных частиц. Такое направленное движение зарядов в диэлектрике представляет собой поляризационный ток. Отметим, что принципиальной разницы между поляризационным током и током проводимости не существует.

Поляризационный ток характеризуют плотностью поляризационного тока, которая определяется формулой

. (1.63)

Ранее мы выяснили физический смысл плотности токов проводимости и смещения. Поэтому теперь мы можем более подробно записать формулу закона полного тока , где – суммарная плотность тока и представляет собой сумму всех существующих типов плотности тока. Таким образом, можно записать

. (1.64)

Следует также учесть плотность стороннего тока , который возникает вследствие действия сторонних электродвижущих сил. Рассмотрим действие сторонних электродвижущих сил более подробно.

Ток проводимости обусловлен действием внешнего электрического поля на свободные заряженные частицы с силой . Сила, действующая со стороны поля на частицу, совершает работу по ее перемещению на расстояние , т.е. работа, совершаемая электрическим полем, определяется . При этом происходит затрата энергии со стороны электрического поля. Для пополнения энергии поля необходимо наличие сил, которые не имеют никакого отношения к электромагнитному полю и перемещают заряды против сил поля. Такие силы называются сторонними электродвижущими силами. Работа сторонних сил на участке отрицательна, т. е. сторонние силы увеличивают энергию электромагнитного поля. Роль сторонних сил могут играть любые силы неэлектрической природы. Ими могут быть механические силы, силы химического взаимодействия и другие.

Учитывая плотность тока сторонних электродвижущих сил, закон полного тока в дифференциальной форме следует записать так:

.

Учитывая, что , окончательно уравнение Максвелла запишется в виде

. (1.65)

Это уравнение получило название первое уравнение Максвелла.