Què és el corrent de desplaçament: derivació i les seves propietats

Què és el corrent de desplaçament: derivació i les seves propietats

En teoria electromagnètica, el fenomen del camp magnètic es pot explicar en relació amb un canvi en el camp elèctric . El camp magnètic es produeix a l’entorn del corrent elèctric (corrent de conducció). Atès que el corrent elèctric pot estar en estat estacionari o variable. El concepte corrent de desplaçament depèn de la variació de temps del camp elèctric E, desenvolupat pel físic britànic James Clerk Maxwell al segle XIX. Va demostrar que el corrent de desplaçament és un altre tipus de corrent, proporcional a la velocitat de canvi dels camps elèctrics i que també s’explica matemàticament. Analitzem la fórmula i la necessitat actual de desplaçament en aquest article.



Què és el corrent de desplaçament?

El corrent de desplaçament es defineix com el tipus de corrent produït a causa de la velocitat del camp de desplaçament elèctric D. És una quantitat variable en el temps introduïda a Equacions de Maxwell . S’explica en les unitats de densitat de corrent elèctric. S'introdueix a la llei dels circuits d'Ampere.
El Unitat SI de corrent de desplaçament és Ampere (Amp). La dimensió d'aquesta es pot mesurar en la unitat de longitud, que pot ser la màxima, mínima o igual a la distància real recorreguda des d'un punt inicial fins al punt final.


Derivació

La fórmula, les dimensions i el corrent de desplaçament actuals derivació del corrent de desplaçament es pot explicar tenint en compte el circuit bàsic, que dóna el corrent de desplaçament en un condensador.





Penseu en un condensador de placa paral·lela amb una font d'alimentació necessària. Quan es subministra el condensador al subministrament, aquest comença a carregar-se i no hi haurà conducció de corrent inicialment. Amb l’augment del temps, el condensador es carrega contínuament i s’acumula per sobre de les plaques. Durant la càrrega d'un condensador amb el temps, hi haurà un canvi en el camp elèctric entre les plaques que indueixi el corrent de desplaçament.

A partir del circuit donat, considereu l’àrea del condensador de placa paral·lela = S



Corrent de desplaçament = Id


Jd = densitat de corrent de desplaçament

d = € E és a dir, relacionat amb el camp elèctric E

€ = permitivitat del medi entre les plaques d’un condensador

La fórmula del corrent de desplaçament d’un condensador es dóna com,

Id = Jd × S = S [dD / dt]

Des de Jd = dD / dt

A partir de l’equació de Maxwell, podem concloure que el corrent de desplaçament tindrà la mateixa unitat i efecte sobre el camp magnètic del corrent de conducció.

▽ × H = J + Jd

On,

H = camp magnètic B as B = μH

μ = permeabilitat del medi entre les plaques d’un condensador

J = densitat de corrent conductora.

Jd = densitat de corrent de desplaçament.

Com ho sabem ▽ (▽ × H) = 0 i ▽ .J = −∂ρ / ∂t = - ▽ (∂D / ∂t)

En utilitzar la llei de Gauss que és ▽ .D = ρ

Aquí, ρ = densitat de càrrega elèctrica.

Per tant, podem concloure que, Jd = ∂D / ∂t densitat de corrent de desplaçament i que és necessari equilibrar RHS amb LHS de l’equació.

La necessitat del corrent de desplaçament

No hi ha flux de portadors de càrrega a través de les dues plaques d’un condensador i el corrent de conducció no té lloc a través d’aquest aïllament. Els efectes de camp magnètic continu entre les plaques donen el corrent de desplaçament. La mida d’aquest es pot calcular a partir del corrent de càrrega i descàrrega d’un circuit que és igual a la mida del corrent de conducció d’un cable conductor que connecta un condensador (punt de partida a punt final)

La necessitat d’això es pot explicar tenint en compte els següents factors:

  • En la radiació electromagnètica, com les ones de llum i les ones de ràdio es propaguen a l’espai.
  • Quan el camp magnètic variable és directament proporcional a la velocitat de canvi del camp elèctric.
  • El corrent de desplaçament és necessari per produir el camp magnètic entre les dues plaques d’un condensador.
  • S’utilitza al circuit d’Ampers.
  • El corrent de desplaçament és possible entendre com les ones electromagnètiques es propaguen per espais buits.

Corrent de desplaçament en un condensador

Un condensador sempre depèn del corrent de desplaçament i no del corrent de conducció quan hi ha una diferència de potencial inferior al voltatge màxim entre les plaques. Com que ho sabem, el flux d’electrons dóna el corrent de conducció. Tot i que aquest corrent en un condensador es deu a la velocitat de canvi de camp elèctric que equival al corrent que circula per les plaques.

Corrent de desplaçament en un condensador

Corrent de desplaçament en un condensador

Quan s'aplica la tensió màxima al condensador, aquest comença a carregar-se i conduir-se. Quan la tensió supera, actua com un conductor i dóna lloc a un corrent de conducció. En aquesta etapa, es diu que es descompon un condensador.

Diferència entre el corrent de conducció i el corrent de desplaçament

La diferència entre el corrent de conducció i el corrent de desplaçament inclou el següent.

Corrent de conducció

Corrent de desplaçament

Es defineix com el corrent real produït al circuit a causa del flux d’electrons a una tensió aplicada.Es defineix com la velocitat de canvi del camp elèctric entre les plaques d’un condensador a una tensió aplicada.
Es produeix a causa del flux de portadors de càrrega (electrons) de manera uniforme, mentre que el camp elèctric és constant amb el tempsEs produeix a causa del moviment dels electrons amb la velocitat de canvi del camp elèctric
Accepta la llei d’ohmNo accepta llei d’ohm
Es dóna com I = V / REs dóna com Id = Jd x S
Es representa com a corrent realEs representa com a corrent aparent produït a causa del camp elèctric en un temps variable

Propietats

El propietats del corrent de desplaçament s’esmenten a continuació,

  • És una quantitat vectorial i obeeix la propietat de la continuïtat en un camí tancat.
  • Canvia amb la velocitat de canvi de corrent en un camp de densitat elèctrica.
  • Dóna magnituds zero quan el corrent en un camp elèctric d’un cable és constant
  • Depèn del temps variable d’un camp elèctric.
  • Tenia direcció i magnitud, que poden ser un valor positiu, negatiu o zero
  • La longitud d'aquesta es pot prendre com la distància mínima des del punt d'inici fins al punt final, independentment del camí.
  • Es pot mesurar en una unitat de longitud
  • Té una magnitud mínima o màxima o igual de desplaçament durant un temps determinat fins a la distància real del punt.
  • Depèn d’un camp electromagnètic.
  • Dóna valor zero quan el punt de partida i el punt final són els mateixos

Per tant, tot es tracta una visió general del corrent de desplaçament - fórmula, derivació, importància, necessitat i corrent de desplaçament en un condensador. Aquí teniu un qi per a vosaltres: 'Què és el corrent de conducció en un condensador? '