什么是位移电流:导数及其性质
在电磁场理论中,磁场现象可以用磁场强度的变化来解释电场. 磁场是在电流(传导电流)的周围产生的。因为电流可能处于稳定状态或变化状态。位移电流的概念取决于电场E的时间变化,这是19世纪英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出的。他证明了位移电流是另一种电流,与电场的变化率成正比,并从数学上进行了解释。本文讨论位移电流公式及其必要性。
位移电流是多少?
位移电流定义为,由电场位移率D产生的电流类型。它是一个随时间变化的量麦克斯韦方程. 它是用电流密度的单位来解释的。它是在安培电路定律中引入的。
这个位移电流的国际单位制是安培。它的尺寸可以用长度单位来测量,长度单位可以是最大、最小或等于从起点到终点的实际行驶距离。
推导
位移电流公式、尺寸和位移电流的推导可以通过考虑基本电路来解释,它给出了电容器中的位移电流。
考虑具有所需电源的平行板电容器。当给电容器供电时,电容器开始充电,最初不会导通电流。随着时间的增加,电容器不断充电并在极板上方累积。充电过程中电容器随着时间的推移,极板之间的电场会发生变化,从而产生位移电流。
从给定电路中,考虑平行板电容器的面积=S。
位移电流=Id
Jd=位移电流密度
d=€与电场有关
€ = 电容器极板间介质的介电常数
电容器的位移电流公式如下:,
Id=Jd×S=S[dD/dt]
自Jd=日/日
由麦克斯韦方程可知,位移电流对传导电流的磁场具有相同的单位和影响。
▽×H=J+Jd
哪里,
H=磁场B asB=μH
μ=电容器极板之间介质的渗透率
J=传导电流密度。
Jd=位移电流密度。
我们都知道▽(▽×H)=0和▽.日本=−∂ρ/∂t型=−▽(∂D级/∂(吨)
利用高斯定律▽.D=ρ
这里,ρ=电荷密度。
因此我们可以得出结论,Jd=∂D级/∂t位移电流密度,有必要平衡方程的RHS和LHS。
位移电流的必要性
电容器的两个极板之间没有载流子流动,传导电流也不会通过这个绝缘层。极板之间的连续磁场效应产生位移电流。其大小可由电路的充放电电流计算得出,该电路的充放电电流等于连接电容器的导线的传导电流大小(起点到终点)
其必要性可以从以下几个方面来解释:,
- 在电磁辐射中,像光波和无线电波一样被传播到太空中。
- 当变化的磁场与电场的变化率成正比时。
- 在电容器的两个极板之间产生磁场需要位移电流。
- 用于安培电路。
- 位移电流可以用来理解电磁波是如何通过空腔传播的。
电容器中的位移电流
当极板之间的电位差低于最大电压时,电容器总是依赖于位移电流而不是传导电流。因为我们知道,电子的流动产生了传导电流。而电容器中的电流是由电场变化率引起的,电场变化率相当于流过极板的电流。
当对电容器施加最大电压时,电容器开始充电和导电。当电压超过时,它就像导体一样,产生传导电流。在这个阶段,它被称为电容器故障。
导通电流与位移电流之差
传导电流和位移电流的区别包括以下几点。
传导电流 |
位移电流 |
它被定义为在外加电压下由于电子流在电路中产生的实际电流。 | 它被定义为施加电压时电容器极板间电场的变化率。 |
它是由于电荷载流子(电子)均匀流动而产生的,而电场是随时间恒定的 | 它是由于电子随电场变化率的运动而产生的 |
它接受欧姆定律 | 它不接受欧姆定律 |
它表示为I=V/R | 其表示为Id=Jd x S |
它表示为实际电流 | 它表示为电场在不同时间产生的视在电流 |
属性
这个位移电流特性如下所述,
- 它是一个向量量,在封闭路径上服从连续性。
- 它随电流在电场中的变化率而变化。
- 当导线电场中的电流稳定时,它给出零量级
- 它取决于电场的变化时间。
- 它有方向和大小,可以是正值、负值或零值
- 其长度可以作为从起点到终点的最小距离,而与路径无关。
- 它可以用长度单位来测量
- 在给定的时间内,它与点的实际距离具有最小或最大或相等的位移量。
- 它取决于电磁场。
- 当起点和终点相同时,它给出零值
因此,这就是位移电流概述–公式、推导、意义、必要性和电容器中的位移电流。这里有一个qi给你,“电容器的传导电流是多少?”