Hvad er forskydningsstrøm: afledning og dens egenskaber

Prøv Vores Instrument Til At Fjerne Problemer





I elektromagnetisk teori kan fænomenet magnetfelt forklares angående en ændring i elektrisk felt . Magnetfeltet produceres i omgivelserne af den elektriske strøm (ledningsstrøm). Da den elektriske strøm kan være i steady-state eller varierende tilstand. Begrebet forskydningsstrøm afhænger af tidsvariationen for det elektriske felt E, udviklet af den britiske fysiker James Clerk Maxwell i det 19. århundrede. Han beviste, at forskydningsstrømmen er en anden slags strøm, proportional med ændringshastigheden for elektriske felter og også forklaret matematisk. Lad os diskutere forskydningsstrømmens nuværende formel og nødvendighed i denne artikel.

Hvad er forskydningsstrømmen?

Forskydningsstrømmen er defineret som den type strøm, der produceres på grund af hastigheden for elektrisk forskydningsfelt D. Det er en tidsvarierende mængde indført i Maxwells ligninger . Det forklares i enhederne af densiteten af ​​elektrisk strøm. Det er indført i loven om Ampere-kredsløb.
Det SI-enhed for forskydningsstrøm er Ampere (Ampere). Dimensionen af ​​dette kan måles i længdeenheden, som kan være max, min eller lig med den faktiske tilbagelagte afstand fra et indledende punkt til slutpunkt.




Afledning

Formlen for forskydningsstrøm, dimensioner og afledning af forskydningsstrøm kan forklares ved at overveje det grundlæggende kredsløb, der giver forskydningsstrømmen i en kondensator.

Overvej en parallel pladekondensator med den krævede strømforsyning. Når forsyningen får kondensatoren, begynder den at oplade, og der vil ikke være nogen ledning af strøm oprindeligt. Med stigningen i tid oplades kondensatoren kontinuerligt og akkumuleres over pladerne. Under opladningen af ​​en kondensator med tiden vil der være en ændring i det elektriske felt mellem pladerne, som inducerer forskydningsstrømmen.



Overvej arealet af den parallelle pladekondensator fra det givne kredsløb = S

Forskydningsstrøm = Id


Jd = forskydningsstrømtæthed

d = € E dvs. relateret til elektrisk felt E

€ = mediets permittivitet mellem kondensatorens plader

Formlen for forskydningsstrøm for en kondensator er angivet som,

Id = Jd × S = S [dD / dt]

Siden Jd = dD / dt

Fra Maxwells ligning kan vi konkludere, at forskydningsstrømmen har den samme enhed og effekt på ledningsstrømens magnetfelt.

▽ × H = J + Jd

Hvor,

H = magnetfelt B som B = μH

μ = mediets permeabilitet mellem kondensatorens plader

J = ledende strømtæthed.

Jd = forskydningsstrømtæthed.

Som vi ved det ▽ (▽ × H) = 0 og ▽ .J = −∂ρ / ∂t = - ▽ (∂D / ∂t)

Ved at bruge Gauss's lov er ▽ .D = ρ

Her er ρ = elektrisk ladningstæthed.

Derfor kan vi konkludere, at Jd = ∂D / displt forskydningsstrømtæthed, og det er nødvendigt at afbalancere RHS med LHS i ligningen.

Nødvendigheden af ​​forskydningsstrøm

Der strømmer ikke ladebærere gennem kondensatorens to plader, og ledningsstrømmen finder ikke sted gennem denne isolering. De kontinuerlige magnetfelteffekter mellem pladerne giver forskydningsstrømmen. Størrelsen på dette kan beregnes ud fra opladnings- og afladningsstrømmen i et kredsløb, der er lig med størrelsen på ledningsstrømmen på en ledende ledning, der forbinder en kondensator (startpunkt til slutpunkt)

Nødvendigheden af ​​dette kan forklares ved at overveje følgende faktorer,

  • I elektromagnetisk stråling formeres ligesom lysbølger og radiobølger ud i rummet.
  • Når det varierende magnetfelt er direkte proportionalt med ændringshastigheden for det elektriske felt.
  • Forskydningsstrømmen er nødvendig for at producere magnetfeltet mellem de to plader på en kondensator.
  • Bruges i Amperes kredsløb.
  • Forskydningsstrømmen gøres muligt at forstå, hvordan de elektromagnetiske bølger forplantes gennem tomme rum.

Forskydningsstrøm i en kondensator

En kondensator afhænger altid af forskydningsstrømmen og ikke af ledningsstrømmen, når der er en potentiel forskel, der er under den maksimale spænding mellem pladerne. Da vi ved det, giver strømmen af ​​elektroner ledningsstrømmen. Mens denne strøm i en kondensator skyldes hastigheden for ændring af det elektriske felt, der svarer til strømmen, der strømmer gennem pladerne.

Forskydningsstrøm i en kondensator

Forskydningsstrøm i en kondensator

Når den maksimale spænding tilføres kondensatoren, begynder den at oplade og lede. Når spændingen overstiger, fungerer den som en leder og resulterer i en ledningsstrøm. På dette stadium kaldes det som nedbrydning af en kondensator.

Forskel mellem ledningsstrøm og forskydningsstrøm

Forskellen mellem ledningsstrøm og forskydningsstrøm inkluderer følgende.

Ledningsstrøm

Forskydningsstrøm

Det defineres som den aktuelle strøm produceret i kredsløbet på grund af strømmen af ​​elektroner ved en påført spænding.Det defineres som forandringshastigheden for det elektriske felt mellem pladerne på en kondensator ved en påført spænding.
Det produceres på grund af strømmen af ​​ladningsbærere (elektroner) ensartet, mens det elektriske felt er konstant med tidenDet produceres på grund af bevægelse af elektroner med hastigheden for ændring af det elektriske felt
Det accepterer ohm's lovDet accepterer ikke ohm's lov
Det er givet som I = V / RDet er givet som Id = Jd x S
Det er repræsenteret som faktisk strømDet er repræsenteret som tilsyneladende strøm produceret på grund af det elektriske felt i en varierende tid

Ejendomme

Det egenskaber ved forskydningsstrøm er nævnt nedenfor,

  • Det er en vektormængde og adlyder egenskaben ved kontinuitet i en lukket sti.
  • Det ændrer sig med strømens ændringshastighed i et felt med elektrisk densitet.
  • Det giver nul størrelser, når strømmen i et lednings elektrisk felt er konstant
  • Det afhænger af den varierende tid for et elektrisk felt.
  • Det havde både retning og størrelse, som kan være en værdi af positiv, negativ eller nul
  • Længden af ​​dette kan tages som den mindste afstand fra startpunktet til slutpunktet uanset stien.
  • Det kan måles i en længdeenhed
  • Den har en minimums- eller maksimum- eller lige stor forskydningsstørrelse i en given tid til den faktiske afstand fra punktet.
  • Det afhænger af et elektromagnetisk felt.
  • Det giver nul værdi, når startpunktet og slutpunktet er det samme

Således handler det hele om en oversigt over forskydningsstrømmen - formel, afledning, betydning, nødvendighed og forskydningsstrøm i en kondensator. Her er et qi til dig, ”Hvad er ledningsstrøm i en kondensator? “