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!




Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...


ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...


Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...


Логические цифровые микросхемы Более сложные элементы цифровой схемотехники (триггеры, мультиплексоры, декодеры и т.д.) не имеют...

Законы Генри, Дальтона, Сеченова. Применение этих законов при лечении кессонной болезни, лечении в барокамере и исследовании электролитного состава крови Закон Генри: Количество газа, растворенного при данной температуре в определенном объеме жидкости, при равновесии прямо пропорциональны давлению газа...

Ганглиоблокаторы. Классификация. Механизм действия. Фармакодинамика. Применение.Побочные эфффекты Никотинчувствительные холинорецепторы (н-холинорецепторы) в основном локализованы на постсинаптических мембранах в синапсах скелетной мускулатуры...

Шов первичный, первично отсроченный, вторичный (показания) В зависимости от времени и условий наложения выделяют швы: 1) первичные...

Основные разделы работы участкового врача-педиатра Ведущей фигурой в организации внебольничной помощи детям является участковый врач-педиатр детской городской поликлиники...

Ученые, внесшие большой вклад в развитие науки биологии Краткая история развития биологии. Чарльз Дарвин (1809 -1882)- основной труд « О происхождении видов путем естественного отбора или Сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь»...

Этапы трансляции и их характеристика Трансляция (от лат. translatio — перевод) — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК...

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