¿Qué es la corriente de desplazamiento: derivación y sus propiedades?

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En la teoría electromagnética, el fenómeno del campo magnético se puede explicar con respecto a un cambio en la campo eléctrico . El campo magnético se produce en el entorno de la corriente eléctrica (corriente de conducción). Dado que la corriente eléctrica puede estar en estado estable o en estado variable. El concepto de corriente de desplazamiento depende de la variación de tiempo del campo eléctrico E, desarrollado por el físico británico James Clerk Maxwell en el siglo XIX. Demostró que la corriente de desplazamiento es otro tipo de corriente, proporcional a la tasa de cambio de los campos eléctricos y también explicada matemáticamente. Analicemos la fórmula y la necesidad de la corriente de desplazamiento en este artículo.

¿Qué es la corriente de desplazamiento?

La corriente de desplazamiento se define como el tipo de corriente producida debido a la tasa de campo de desplazamiento eléctrico D. Es una cantidad variable en el tiempo introducida en Ecuaciones de Maxwell . Se explica en las unidades de densidad de corriente eléctrica. Se introduce en la ley de los circuitos de amperios.
los Unidad SI de corriente de desplazamiento es Amperio (Amp). La dimensión de este se puede medir en la unidad de longitud, que puede ser el máximo, mínimo o igual a la distancia real recorrida desde un punto inicial hasta el punto final.




Derivación

La fórmula de la corriente de desplazamiento, las dimensiones y derivación de la corriente de desplazamiento se puede explicar considerando el circuito básico, que da la corriente de desplazamiento en un capacitor.

Considere un condensador de placas paralelas con una fuente de alimentación requerida. Cuando se le da suministro al condensador, comienza a cargarse y no habrá conducción de corriente inicialmente. Con el aumento del tiempo, el condensador se carga continuamente y se acumula sobre las placas. Durante la carga de un condensador con el tiempo, habrá un cambio en el campo eléctrico entre las placas que induce la corriente de desplazamiento.



Del circuito dado, considere el área del capacitor de placa paralela = S

Corriente de desplazamiento = Id


Jd = densidad de corriente de desplazamiento

d = € E es decir, relacionado con el campo eléctrico E

€ = permitividad del medio entre las placas de un condensador

La fórmula de la corriente de desplazamiento de un condensador se da como,

Id = Jd × S = S [dD / dt]

Ya que Jd = dD / dt

De la ecuación de Maxwell, podemos concluir que la corriente de desplazamiento tendrá la misma unidad y efecto sobre el campo magnético de la corriente de conducción.

▽ × H = J + Jd

Dónde,

H = campo magnético B como B = μH

μ = permeabilidad del medio entre las placas de un condensador

J = densidad de corriente conductora.

Jd = densidad de corriente de desplazamiento.

Como sabemos que ▽ (▽ × H) = 0 y ▽ .J = −∂ρ / ∂t = - ▽ (∂D / ∂t)

Usando la ley de Gauss que es ▽ .D = ρ

Aquí, ρ = densidad de carga eléctrica.

Por lo tanto, podemos concluir que Jd = ∂D / ∂t densidad de corriente de desplazamiento y es necesario equilibrar RHS con LHS de la ecuación.

La necesidad de la corriente de desplazamiento

No hay flujo de portadores de carga a través de las dos placas de un condensador y la corriente de conducción no tiene lugar a través de este aislamiento. Los efectos del campo magnético continuo entre las placas dan la corriente de desplazamiento. El tamaño de esto se puede calcular a partir de la corriente de carga y descarga de un circuito que es igual al tamaño de la corriente de conducción de un cable conductor que conecta un condensador (punto de inicio a punto final)

La necesidad de esto se puede explicar considerando los siguientes factores,

  • En la radiación electromagnética, como las ondas de luz y las ondas de radio, se propagan al espacio.
  • Cuando el campo magnético variable es directamente proporcional a la tasa de cambio del campo eléctrico.
  • La corriente de desplazamiento es necesaria para producir el campo magnético entre las dos placas de un condensador.
  • Utilizado en circuito de amperios.
  • La corriente de desplazamiento permite comprender cómo se propagan las ondas electromagnéticas a través de espacios vacíos.

Corriente de desplazamiento en un condensador

Un condensador siempre depende de la corriente de desplazamiento y no de la corriente de conducción cuando hay una diferencia de potencial por debajo del voltaje máximo entre las placas. Como sabemos eso, el flujo de electrones da la corriente de conducción. Mientras que esta corriente en un condensador se debe a la tasa de cambio del campo eléctrico que es equivalente a la corriente que fluye a través de las placas.

Corriente de desplazamiento en un condensador

Corriente de desplazamiento en un condensador

Cuando se aplica el voltaje máximo al capacitor, comienza a cargarse y conducir. Cuando se excede el voltaje, actúa como un conductor y da como resultado una corriente de conducción. En esta etapa, se denomina ruptura de un condensador.

Diferencia entre corriente de conducción y corriente de desplazamiento

La diferencia entre la corriente de conducción y la corriente de desplazamiento incluye lo siguiente.

Corriente de conducción

Corriente de desplazamiento

Se define como la corriente real producida en el circuito debido al flujo de electrones a un voltaje aplicado.Se define como la tasa de cambio del campo eléctrico entre las placas de un capacitor a un voltaje aplicado.
Se produce debido al flujo de portadores de carga (electrones) de manera uniforme mientras que el campo eléctrico es constante en el tiempo.Se produce debido al movimiento de electrones con la tasa de cambio del campo eléctrico.
Acepta la ley de ohmNo acepta Ley de Ohm
Se da como I = V / RSe da como Id = Jd x S
Se representa como corriente realSe representa como corriente aparente producida por el campo eléctrico en un tiempo variable.

Propiedades

los propiedades de la corriente de desplazamiento se mencionan a continuación,

  • Es una cantidad vectorial y obedece a la propiedad de continuidad en un camino cerrado.
  • Cambia con la tasa de cambio de la corriente en un campo de densidad eléctrica.
  • Da magnitudes cero cuando la corriente en un campo eléctrico de un cable es constante
  • Depende del tiempo variable de un campo eléctrico.
  • Tenía dirección y magnitud, que pueden ser un valor positivo, negativo o cero.
  • La longitud de esto se puede tomar como la distancia mínima desde el punto de inicio hasta el punto final, independientemente del camino.
  • Se puede medir en una unidad de longitud.
  • Tiene una magnitud de desplazamiento mínima o máxima o igual durante un tiempo dado a la distancia real desde el punto.
  • Depende de un campo electromagnético.
  • Da valor cero cuando el punto de inicio y el punto final son iguales

Por lo tanto, se trata de una descripción general de la corriente de desplazamiento - fórmula, derivación, significado, necesidad y corriente de desplazamiento en un condensador. Aquí tienes un qi, ”¿Qué es la corriente de conducción en un capacitor? '