Ток смещения

Ток смещения присутству­ет в проводнике наряду с обычным током, если по­следний меняется во вре­мени, так как в этом слу­чае меняется во времени и электрическое поле в проводнике, но для квазистационарных токов ток смещения много меньше тока проводимости. Поэ­тому в случае квазистационарных токов он оказы­вается существенным лишь в местах разрыва проводника. Но если токи меняются достаточно бы­стро, ток смещения следует учитывать наряду с током проводимости.

Если внутри конденсатора провести пло­скость, параллельную пластинам, то поток вектора индукции электрического поля через эту плоскость будет равен

N_D = ∫D̅ × n̅ • dS = DS = (q / S) • S = q.

Этот результат следует и из первого уравнения Максвелла. (Поток вектора D вычисляется так же, как и магнитный по­ток Ф.)

При изменении заряда на конденсаторе будет меняться и поток, и скорость его изменения определится как

ΔN_D / Δt = Δq / Δt.

Если конденсатор включен в разрыв проводника, по кото­рому на него натекает заряд, то за время Δt на пластину на­течет заряд Δq = IΔt, а скорость изменения потока вектора D будет равна силе тока в проводнике:

ΔN_D / Δt = Δq / Δt = I.

Эту величину Максвелл назвал силой тока смещения, а скорость изменения вектора индукции D во времени: D̅ = ΔD̅ / Δt — плот­ностью тока смещения.

Таким образом решается проблема с незамкнутыми токами: ток смещения замыкает ток движущихся зарядов в разомкну­том проводнике, так как в месте разрыва всегда появляется меняющееся со временем электрическое поле, и, как мы виде­ли, сила тока смещения равна силе тока в проводнике. Материал с сайта http://worldof.school

До введения тока смеще­ния в качестве источника магнитного поля теория электричества была, по существу, теорией даль­нодействия. Поля были привязаны к зарядам и токам и менялись син­хронно с их изменением. Ток смещения «сделал» эту теорию замкнутой по­левой теорией, в которой всякое изменение поля распространяется от точ­ки к точке с конечной ско­ростью. Важнейшим и неожидан­ным следствием теории оказалась возможность существования свободно­го электромагнитного по­ля в пустом пространстве, т. е. поля, не связанного с зарядами и токами.