Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Струм зміщення





Повернемося ще раз до причини виникнення магнітного поля. Ми говорили про те, що причиною виникнення магнетизму є рух електричних зарядів. А що ж відбувається у випадку розімкненого електричного кола, коли відсутній сам провідник (наявність конденсатора означає по суті розрив кола)? Як пояснити наявність змінного струму в такому колі?

 
 

Фізичне пояснення дав видатний фізик Джеймс Кларк Максвелл (1831–1879 рр). Це пояснення ба­зу­ється на понятті стру­мів зміщен­ня, які є свого роду про­дов­жен­ням звичних стру­мів провідності. Максвелл припустив, що маг­нітне поле може збуджува­тись не тіль­ки елект­рич­ним струмом, а й змінним електричним по­­­лем.

Знайдемо вираз для сили струму зміщення. Для цього розглянемо проходження змін­ного струму по колу, в яке увімкнений конденсатор (мал. 4.39). Конденсатор не перешкоджає протікан­ню змінного струму і можна вважати, що зви­чайний струм провідності Iпр замикається в конден­са­торі струмом зміщення Iзм:

Iзм = Iпр = dq/dt.

Заряд на обкладках плоского конденсатора

.

Тоді сила струму зміщення в конденсаторі

,

а густина струму зміщення (jзм = Ізм/S):

, (4.81)

або, враховуючи зв’язок між векторами напруженності Е й індукції електричного поля (4.3),

. (4.82)

Отже, густина струму зміщення дорівнює швидкості зміни з часом індукції електричного поля. Із (4.81) випливає, що вектор jзм направлений в той самий бік, що й d E /dt. Тобто, якщо конденсатор заряджається (d E /dt > 0), то вектори E і jзм мають однаковий напрям, якщо ж d E /dt < 0, то вектори Е і jзм протилежні за напрямом.

Пригадаємо, що у діелектрику вектор індукції електричного поля пов’язаний з векторами напруженості E і поляризації P співвідно­шен­ням

.

Тоді густина струму зміщення в діелектрику складаєть­ся з двох доданків:

. (4.83)

Перший доданок має місце і у вакуумі, другий доданок характеризує зміщення електричних зарядів у діелектрику, яке й зумовлює нагрівання діелектрика.

Найголовніша властивість струму зміщення полягає в тому, що він, як і струм провідності, створює вихрове маг­ніт­не поле.

Струм зміщення виникає завжди, коли змінюється з часом електричне поле. Він може бути і в провідниках, і в діелектриках, і в вакуумі. Густина повного струму дорів­нює сумі густин струмів провідності і зміщення:

jпов = jпр + jзм = s E + e e 0 d Е / dt. (4.84)

Залежно від електропровідності середовища і швидкості зміни поля (частоти) доданки в рівнянні (4.84) відіграють різну роль. При­пустимо, що напруженість поля змінюється за гармонічним законом E = Е 0 sinw t, тоді густина струму зміщення: jзм = e e 0 w E 0 cos w t; гус­ти­на струму провідності jпр = sE 0 sin w t. Відношення максимальних (амплітудних) значень густини струму провідності та зміщення: jзм/jпр=e 0 ew / s. Для біологічних тканин ( ) при частотах, близьких до 105 Гц, амплітудні зна­чен­ня цих струмів є величинами одного порядку. Із збіль­шенням частоти електромагнітних коливань зростає вклад струму зміщення в повний струм.

Проходження струму зміщення в різних середовищах супроводжується виділенням теплоти, яка може бути розрахована за законом Джоуля–Ленца (4.41):

. (4.85)

Якщо напруженість поля змінюється за гармонічним законом , то , а . Тобто

. (4.86)

У випадку однорідного діелектрика кількість теплоти мо­же бути розрахована за формулою:

, (4.87)

де d – кут між вектором напруженості E та вектором поля­ри­зації P, його називають кутом діелектричних втрат, а k – деякий сталий коефі­ці­єнт.







Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 830. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...


Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...


Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...


Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит...

Кран машиниста усл. № 394 – назначение и устройство Кран машиниста условный номер 394 предназначен для управления тормозами поезда...

Приложение Г: Особенности заполнение справки формы ву-45   После выполнения полного опробования тормозов, а так же после сокращенного, если предварительно на станции было произведено полное опробование тормозов состава от стационарной установки с автоматической регистрацией параметров или без...

В эволюции растений и животных. Цель: выявить ароморфозы и идиоадаптации у растений Цель: выявить ароморфозы и идиоадаптации у растений. Оборудование: гербарные растения, чучела хордовых (рыб, земноводных, птиц, пресмыкающихся, млекопитающих), коллекции насекомых, влажные препараты паразитических червей, мох, хвощ, папоротник...

Типовые примеры и методы их решения. Пример 2.5.1. На вклад начисляются сложные проценты: а) ежегодно; б) ежеквартально; в) ежемесячно Пример 2.5.1. На вклад начисляются сложные проценты: а) ежегодно; б) ежеквартально; в) ежемесячно. Какова должна быть годовая номинальная процентная ставка...

Выработка навыка зеркального письма (динамический стереотип) Цель работы: Проследить особенности образования любого навыка (динамического стереотипа) на примере выработки навыка зеркального письма...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия