Итак, переменное магнитное поле порождает переменное вихревое электрическое поле. Возник вопрос, не будет ли переменное электрическое поле порождать переменное магнитное поле? На этот вопрос отвечает второе уравнение Максвелла. 2-ое уравнение Максвелла является обобщением закона полного тока, который говорит о том, что циркуляция вектора по контуру равна сумме токов проводимости , пронизывающих площадь, охватываемую этим контуром, умноженную на
/
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. Лампочка горит, значит
переменный ток течет через конденсатор. Но через конденсатор идет не ток проводимости, а ток смещения, который обусловлен переменным электрическим полем. Ток смещения и порождает переменное магнитное поле. Чтобы ток через конденсатор не прерывался, Максвелл предположил что линии тока проводимости непрерывно переходят на границе обкладок конденсатора в линии тока смещения. Плотность тока проводимости | |
Рис.2. |
,
|
|
где - площадь обкладки конденсатора, - поверхностная плотность заряда в конденсаторе.
Следовательно, плотность тока смещения должна быть равна . Выразим через параметры, характеризующие электрическое поле в конденсаторе. Как известно это поле равно , следовательно, и плотность тока смещения равна
=.
Ток смещения , равный
,
получил свое название в силу того, что произведение называется электрическим смещением.
Максвелл добавил в правую часть закона полного тока ток смещения и записал этот закон в виде
= = .
Если учесть, что для вакуума напряженность магнитного поля равна , а , второе уравнение Максвелла примет вид
.
Это уравнение показывает, что магнитные поля могут возбуждаться как движущимися зарядами (электрическими токами), так и переменными электрическими полями.
- плотность тока смещения – скорость изменения вектора .
Для той области пространства, где нет никаких зарядов, 2-ое уравнение Максвелла примет вид
где - магнитная и диэлектрическая проницаемость среды. Для вакуума = 1 и = 1.
То есть переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле даже в вакууме, где никаких зарядов нет.
Из первого уравнения Максвелла = следовало, что переменное магнитное поле порождает переменное электрическое поле.
Переменные магнитное и электрическое поля всегда связаны.