Название: Курс физики - Трофимова Т.И.

Жанр: Физика

Рейтинг:

Просмотров: 15633


                                    (137.3)

Сравнивая выражения (137.1) и (137.3), видим, что между рассматриваемыми полями (ЕB и EQ) имеется принципиальное различие: циркуляция вектора ЕB в отличие от циркуляции вектора EQ не равна нулю. Следовательно, электрическое поле ЕB, возбуждаемое магнитным полем, как и само магнитное поле (см. § 118), является вихревым.

 

§ 138. Ток смещения

 

Согласно Максвеллу, если всякое переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, то должно существовать и обратное явление: всякое изменение электрического поля должно вызывать появление в окружающем пространстве вихревого магнитного поля. Для установления количественных соотношений между изменяющимся электрическим полем и вызываемым им магнитным полем Максвелл ввел в рассмотрение так называемый ток смещения.

Рассмотрим цепь переменного тока, содержащую конденсатор (рис. 196). Между обкладками заряжающегося и разряжающегося конденсатора имеется переменное электрическое поле, поэтому, согласно Максвеллу, через конденсатор «протекают» токи смещения, причем в тех участках, где отсутствуют проводники.

 

                                      Рис. 196

 

Найдемколичественную связь между изменяющимся электрическим и вызываемым им магнитным полями. По Максвеллу, переменное электрическое поле в конденсаторе в каждый момент времени создает такое магнитное поле, как если бы между обкладками конденсатора существовал ток смещения, равный току в подводящих проводах. Тогда можно утверждать, что токи проводимости (I) и смещения (Iсм) равны: Iсм = I.

Ток проводимости вблизи обкладок конденсатора

                                  (138.1)

 (поверхностная плотность заряда s на обкладках равна электрическому смещению D в конденсаторе (см. (92.1)). Подынтегральное выражение в (138.1) можно рассматривать как частный случаи скалярного произведения  , когда   и dS взаимно параллельны. Поэтому для общего случая можно записать

 Сравнивая это выражение    (см. (96.2)), имеем

                                                 (138.2)

 Выражение (138.2) и было названо Максвеллом плотностью тока смещения.

                                      Рис. 197

 

Рассмотрим, каково же направление векторов плотностей токов проводимости и смещения j и jсм. При зарядке конденсатора (рис. 197, а) через проводник, соединяющий обкладки, ток течет от правой обкладки к левой; поле в конденсаторе усиливается; следовательно,  > 0, т. е. вектор  направлен в ту же сторону, что и D. Из рисунка видно, что направления векторов  и j совпадают. При разрядке конденсатора (рис. 197, б) через проводник, соединяющий обкладки, ток течет от левой обкладки к правой; поле в конденсаторе ослабляется; следовательно,   <0, т. е. вектор  направлен противоположно вектору D. Однако вектор  направлен опять так же, как и вектор j. Из разобранных примеров следует, что направление вектора j, а следовательно, и вектора jсм совпадает с направлением вектора , как это и следует из формулы (138.2).

Подчеркнем, что из всех физических свойств, присущих току проводимости, Максвелл приписал току смещения лишь одно — способность создавать в окружающем пространстве магнитное поле. Таким образом, ток смещения (в вакууме или веществе) создает в окружающем пространстве магнитное поле (линии индукции магнитных полей токов смещения при зарядке и разрядке конденсатора показаны на рис. 197 штриховыми линиями).


Оцените книгу: 1 2 3 4 5