Еще один источник вихревого магнитного поля

(в электродинамике). Ток смещения.

Точно так же, как переменное магнитное поле является источником вихревого электрического поля, переменное электрическое поля является источником вихревого магнитного поля.

В интегральной форме циркуляция вектора магнитной индукции равна

, (18.28)

где первое слагаемое в этом уравнении есть ток проводимости I, связанный с движением зарядов и создающий магнитное поле,

а второе слагаемое - есть " ток смещения в вакууме "

,(18.29)

т. е. скорость изменения потока вектора , умноженная на электрическую постоянную, так как

.(18.30)

Таким образом, в электродинамике появляется ещё один источник вихревого магнитного поля – переменный поток вектора .

В дифференциальной форме:

,(18.31)

где – вектор плотности тока проводимости,

(18.32)

– вектор плотности тока смещения в вакууме.

Пример 1. Рассмотрим процесс зарядки конденсатора.

В процессе зарядки конденсатора: и .

Тогда, в соответствии с уравнением (18.28), переменное электрическое поле,

т. е. ток смещения , создает магнитное поле, ротор которого параллелен вектору напряженности электрического поля, а, следовательно, и вектору (рис. 18.19).

Рис. 18.19. Появление тока смещения при зарядке конденсатора

Пример 2. Рассмотрим процесс разрядки конденсатора.

В процессе разрядки конденсатора: и .

Тогда, в соответствии с уравнением (18.28), переменное электрическое поле, т. е. ток смещения , создает магнитное поле, ротор которого направлен в сторону, противоположную вектору напряженности электрического поля (рис. 18.20).

Рис. 18.20. Появление тока смещения при разрядке конденсатора

В этих примерах ток смещения замыкает через конденсатор ток проводимости и, наряду с током проводимости, создает вихревое магнитное поле.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Покажите, что правило Ленца соответствует закону сохранения энергии для процесса электромагнитной индукции.

2. Покажите, что явление электромагнитной индукции, рассмотренное в различных инерциальных системах отсчета, подтверждает принцип относительности Эйнштейна?

3. Каков принцип получения переменной ЭДС в электрических машинах?

4. Почему сердечники трансформаторов собирают из тонких изолированных друг от друга листов трансформаторной стали?

5. Всегда ли стремятся уменьшить вихревые токи Фуко? Приведите примеры использования токов Фуко.

6. Какое явление лежит в основе работы трансформаторов?

7. Что является источником вихревого электрического поля? Источником вихревого магнитного поля?

8. Почему можно сказать, что индуктивность контура характеризует его инерционные свойства?

9. Что такое по своей сути «ток смещения в вакууме»? Сравните его с током проводимости.