Меню

Что такое ток поляризации

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Электрический ток — поляризация

Электрический ток поляризации — явление движения связанных заряженных частиц в диэлектрике при изменении его поляризованности. [1]

Явление движения связанных заряженных частиц в диэлектрике при изменении поляризации диэлектрика называют электрическим током поляризации . [2]

Это обусловлено тем, что в диэлектрике, помимо тока смещения ( который не является, по существу, током) при изменении электрического поля, происходит смещение поляризационных зарядов ( см. Диэлектрическая поляризация), представляющее собой электрический ток поляризации , который также создает магнитное поле. [3]

Составляющие напряженности электрического поля в стержне, совпадающие с осями у и z, имеют незначительную величину, к тому же они в разных частях поперечного сечения имеют противоположные направления. Следовательно, в стержне возбуждаются электрические токи поляризации J O ( E-ео) Е, которые в основном являются поперечными и совпадают с осью х стержня. [4]

При всяком изменении электрического поля во времени изменяется поляризованность Р диэлектрика. При этом в веществе диэлектрика движутся элементарные частицы с электрическими зарядами, вхэдящие в состав атомов и молекул вещества. Этот вид электрического тока в диэлектрике называют электрическим током поляризации . Так как в диэлектрике заряженные частицы не являются свободными и могут смещаться под действием электрического поля, то ток поляризации называют также электрическим током смещения, причем он составляет, как будет дальше отмечено, только часть общего тока смещения в диэлектрике. Нетрудно связать плотность J этого тока с изменением поляризованное Р вещества. [5]

При всяком изменении электрического поля во времени изменяется поля-ризованность Р диэлектрика. При этом в веществе диэлектрика движутся элементарные частицы с электрическими зарядами, входящие в состав атомов и молекул вещества. Этот вид электрического тока в диэлектрике называют электрическим током поляризации . Так как в диэлектрике заряженные частицы не являются свободными и могут смещаться под действием электрического поля, то ток поляризации называют также электрическим током смещения, причем он составляет, как будет отмечено, дальше, только часть общего тока смещения в диэлектрике. Нетрудно связать плотность J этого тока с изменением поляризованное Р вещества. [6]

При всяком изменении электрического поля во времени изменяется поляризованность Р диэлектрика. При этом в веществе диэлектрика движутся элементарные частицы с электрическими зарядами, входящие в состав атомов и молекул вещества. Этот вид электрического тока в диэлектрике называют электрическим током поляризации . Так как в диэлектрике заряженные частицы не являются свободными и могут смещаться под действием электрического поля, то ток поляризации называют также электрическим током смещения, причем он составляет, как будет дальше отмечено, только часть общего тока смещения в ди-электрике. Нетрудно связать плотность 6 этого, тока с изменением поляризованное Р вещества. [7]

При всяком изменении электрического поля во времени изменяется поляризованность Р диэлектрика. При этом в веществе диэлектрика движутся элементарные частицы с электрическими зарядами, входящие в состав атомов и молекул вещества. Этот вид электрического тока в диэлектрике называют электрическим током поляризации . Так как в диэлектрике заряженные частицы не являются свободными и могут смещаться под действием электрического поля, то ток поляризации называют также электрическим током смещения, причем он — составляет, как будет дальше отмечено, только часть общего тока смещения в диэлектрике. Нетрудно связать плотность / этого тока с изменением поляризованности Р вещества. [8]

Источник

Что такое ток поляризации

Проанализированный ранее эффект поляризации диэлектриков несомненно связан с перемещением в пространстве заряженных частиц, что равноценно протеканию в области, занятой диэлектриком, некоторых токов, именуемых поляризационными токами.

Читайте также:  Эффект тока adobe premiere

Подобает отметить, что между поляризационными токами и токами проводимости принципиальной разницы нет.

Произведём запись уравнения непрерывности для плотности поляризационного тока в виде

Наряду с этим с этим, дифференцируя формулу

Здесь, наконец, можно целиком расшифровать весь физический смысл составляющих, из которых формируется вектор плотности суммарного тока

входящий в формулу

Нам уже известны два первых слагаемых – плотность тока проводимости 004_007 и плотность тока смещения

Добавлением плотности поляризационного тока

учитывается процесс поляризации материальной среды. Перечисленные все три тока позволило объединить то, что эти токи зависят исключительно от состояния в выбранной точке пространства исследуемого электромагнитного процесса.

Рассматривать токи, вызываемые внешними источниками, доводится в большом числе инженерных задач. К ним относятся, к примеру, такие задачи, как задачи расчета полей, возбуждаемых антеннами во внешнем пространстве. Как правило, при этом считают, что в антенне ток определяется целиком возбуждающим внешним источником и что никакого влияния не оказывает на него возбуждаемое электромагнитное поле. Принято называть токи подобные этому сторонними и вектор их плотности обозначать как

Таким образом, дифференциальная форма закона полного тока обретает развернутый вид:

объединив первые два слагаемых в правой части, получаем

Предоставленное выше фундаментальное соотношение само собой разумеется носит название первого уравнения Максвелла.

Сводка уравнений Максвелла

С целью справочной записи здесь приведены уравнения Максвелла, приходящие более широким сочетанием экспериментальных законов электромагнетизма.

Как принято больше всего используют уравнения Максвелла в дифференциальной форме при решении задач электродинамики. Через комбинации первых частных производных от проекций отвечающих векторных полей выражаются входящие в них операции rot и div. Достаточно при этом определить один магнитный и один электрический вектор, так как прочие два вектора могут быть точно определены из материальных уравнений поля. Тем самым уравнения Максвелла несут собой представленную систему дифференциальных уравнений в частных производных первого порядка сравнительно шести неизвестных функций допустим

Заключение системы из шести уравнений Максвелла выражается, весьма сложной темой. Все же, в исследовании крупного числа практически значительных задач оказывается достаточным отыскать решение в ряде предположений в упрощающей форме. В текущем разделе будут проанализированы разнообразные виды таких задач.

Источник

Ток смещения

  • Что такое ток смещения
    • Ток смещения в диэлектрике
    • Полный ток
  • Как найти плотность тока смещения, формула

Что такое ток смещения

Ток смещения или абсорбционный ток — величина, которая прямо пропорциональна скорости изменения электрической индукции.

Каждому переменному магнитному полю свойственно вихревое электрическое поле. Проводя исследования разных электромагнитных процессов, Дж. К. Максвелл определил существование обратного явления, когда электрическое поле, изменяясь, приводит к появлению вихревого магнитного поля.

Данное утверждение является одним из основных в теории Максвелла. Известно, что магнитное поле является признаком любого тока. Основываясь на данном факте, ученый определил переменное электрическое поле, как ток смещения. При измерении он будет отличаться от тока проводимости, который представляет собой следствие движения заряженных частиц в виде электронов и ионов.

Токи смещения можно наблюдать только тогда, когда электрическое смещение \(\vec\) переменно, то есть наблюдают его колебания. Объемную плотность тока в этом случае можно измерить и рассчитать по формуле:

Вывод данного физического содержания теории Максвелла о токах смещения позволяет утверждать, что переменные электрические поля являются источниками переменных магнитных полей. Следует отметить, что для определения плотности тока смещения используют производную вектора \(\vec\)

Читайте также:  Ток товары для праздника

Ток смещения в диэлектрике

Вектор электрической индукции измеряется по формуле:

Где \(\varepsilon _<0>\) — электрическая постоянная, \(\vec\) — вектор напряженности, \(\vec

\) — вектор поляризации.

Уравнение для тока смещения будет иметь следующий вид:

Где \(\frac>

\) — плотность тока поляризации.

Токи поляризации являются следствием движения связанных заряженных частиц, которые не обладают принципиальными отличиями по сравнению со свободными зарядами. Основываясь на данном факте, можно объяснить порождение магнитного поля токами поляризации. Принципиальной новизной отличается вторая часть уравнения тока смещения:

Данная формула не обладает связью с перемещением заряженных частиц, но также формирует магнитное поле. Можно сделать вывод, что в вакуумной среде любое изменение электрического поля по времени является причиной образования магнитного поля.

Нужно обратить внимание на то, что определение тока смещения для диэлектриков имеет какое-то обоснование, так как в них действительно можно наблюдать смещение зарядов в атомах и молекулах. Но этот термин применяют и к вакууму, в котором отсутствуют заряды, а, следовательно, и их смещение.

Полный ток

При наличии в проводнике переменного тока, внутри него будет образовано переменное электрическое поле. Таким образом, проводник будет вмещать в себе ток проводимости (j) и ток смещения. Магнитное поле проводника рассчитывают, как сумму вышеуказанных токов, то есть полный ток:

Роль данных слагаемых определяется двумя факторами:

  • электропроводность вещества;
  • частота переменного тока.

В зависимости от перечисленных характеристик можно наблюдать следующие процессы:

  1. Вещества с хорошей проводимостью такие, как металлы, при низкой частоте переменного тока: плотность тока смещения обладает небольшой мощностью, в то время как ток проводимости достаточно велик. В данной ситуации током смещения целесообразно пренебречь по сравнению с током проводимости.
  2. В веществах, для которых характерно высокое сопротивление, то есть изоляторах, при токе с большой частотой ведущая роль отведена току смещения. В этом случае в уравнении для общего тока слагаемые могут обладать одинаковыми или противоположными знаками.

Поэтому величина полного тока может быть меньше, либо превышать ток проводимости, а также равняться нулю. Таким образом, в общем случае переменных токов полный ток определяет магнитное поле. При размыкании контура на концах проводника наблюдают обрыв только тока проводимости. В диэлектрике между концами проводника возникает ток смещения, замыкающий ток проводимости. В итоге, из понятия электрического тока, как полного тока, вытекает утверждение, что в природе все токи замкнуты.

Как найти плотность тока смещения, формула

С целью установить количественную связь между изменяющимся электрическим полем и магнитным полем, которое вызвано электрическим, Максвелл ввел в рассмотрение ток смещения. Определение справедливо в случае работы с диэлектриками. В данных веществах заряженные частицы меняют положение по причине воздействия на них электрического поля.

В случае вакуумной среды заряды отсутствуют, хотя магнитное поле существует. То есть термин «тока смещения» не совсем удачный, однако его смыл абсолютно верный. Вывод, который сделал ученый, состоит в том, что любое переменное электрическое поле образует переменное магнитное поле. Токи проводимости в условиях проводника будут замкнуты токами смещения в диэлектрике или в вакууме. Переменным электрическим полем в конденсаторе создается такое же магнитное поле, как если бы между пластинами был ток проводимости, по величине равный току в металлическом проводнике.

Читайте также:  Сила тока мотора редуктора

Исходя из данного пояснения, можно рассчитать ток смещения. Поверхностная плотность поляризационных зарядов и вектор электрического смещения равны:

\(\sigma =E\varepsilon \varepsilon _<0>\)

\(\vec =E\varepsilon \varepsilon _<0>\)

Величину полного заряда на поверхности диэлектрика, а также на пластинах конденсатора, можно рассчитать по формуле:

Где S — площадь обкладки конденсатора.

Тогда можно записать следующую формулу:

Таким образом, ток смещения является величиной, пропорциональной скорости, с которой изменяется вектор электрического смещения \(\vec\)

Отсюда вытекает определение тока смещения. Плотность тока смещения можно найти по формуле:

Вихревое магнитное поле \(\vec\) образуется в результате протекания тока смещения, связано с направлением вектора \(\frac>

\) правилом правого винта. Относительная диэлектрическая проницаемость среды рассчитывается по формуле:

Где х — диэлектрическая восприимчивость среды.

В таком случае, можно получить уравнение:

\(D=\varepsilon \varepsilon _<0>E=(1+x)\varepsilon _<0>E\)

\(D=\varepsilon _<0>E+\varepsilon _<0>Ex\)

Вектор поляризации равен:

Таким образом, получим равенство:

Плотность тока смещения в вакууме:

Плотность тока поляризации:

Плотность тока обусловлена перемещением зарядов в диэлектрике.

Источник



ТОК ПОЛЯРИЗАЦИИ

ТОК ПОЛЯРИЗАЦИИ — ток, обусловленный смещением электрических зарядов при изменении поляризации диэлектриков (см. (4)).

Большая политехническая энциклопедия. — М.: Мир и образование . Рязанцев В. Д. . 2011 .

Смотреть что такое «ТОК ПОЛЯРИЗАЦИИ» в других словарях:

ток поляризации — Явление движения связанных заряженных частиц в диэлектрике при изменении его поляризованности, количественно характеризуемое скалярной величиной, равной производной по времени от суммы абсолютных значений электрических зарядов частиц,… … Справочник технического переводчика

ток поляризации — poliarizacijos srovė statusas T sritis chemija apibrėžtis Elektrodo potencialą keičianti elektros srovė. atitikmenys: angl. polarization current; polarizing current rus. поляризационный ток; поляризующий ток; ток поляризации … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

ток поляризации — poliarizacijos srovė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. polarization current; polarizing current vok. Polarisationsstrom, m rus. поляризационный ток, m; ток поляризации, m pranc. courant de polarisation, m … Fizikos terminų žodynas

электрический ток поляризации — (явление) Явление движения связанных заряженных частиц в диэлектрике при изменении поляризации диэлектрика … Политехнический терминологический толковый словарь

Электрический ток поляризации — явление движения связанных заряженных частиц в диэлектрике при изменении его поляризованности, количественно характеризуемое скалярной величиной, равной производной по времени от суммы абсолютных значений электрических зарядов частиц,… … Официальная терминология

(электрический) ток поляризации — 45 (электрический) ток поляризации Явление движения связанных заряженных частиц в диэлектрике при изменении его поляризованности, количественно характеризуемое скалярной величиной, равной производной по времени от суммы абсолютных значений… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

(Электрический) ток поляризации — 1. Явление движения связанных заряженных частиц в диэлектрике при изменении его поляризованности, количественно характеризуемое скалярной величиной, равной производной по времени от суммы абсолютных значений электрических зарядов частиц,… … Телекоммуникационный словарь

ТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ — упорядоченное движение электрических зарядов. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц: если ток создаётся отрицательно заряженными частицами (электронами), то его направление считают противоположным… … Большая политехническая энциклопедия

ток смещения — Совокупность электрического тока смещения в пустоте и электрического тока поляризации, количественно характеризуемая скалярной величиной, равной производной по времени от потока электрического смещения сквозь рассматриваемую поверхность. [ГОСТ Р… … Справочник технического переводчика

Ток смещения (электродинамика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Ток смещения. Классическая электродинамика … Википедия

Источник