Was ist Verschiebungsstrom: Ableitung und ihre Eigenschaften

Versuchen Sie Unser Instrument, Um Probleme Zu Beseitigen





In der elektromagnetischen Theorie kann das Phänomen des Magnetfeldes bezüglich einer Änderung des erklärt werden elektrisches Feld . Das Magnetfeld wird in der Umgebung des elektrischen Stroms (Leitungsstrom) erzeugt. Da der elektrische Strom im stationären oder variierenden Zustand sein kann. Das Konzept des Verschiebungsstroms hängt von der zeitlichen Variation des elektrischen Feldes E ab, das der britische Physiker James Clerk Maxwell im 19. Jahrhundert entwickelt hat. Er bewies, dass der Verschiebungsstrom eine andere Art von Strom ist, proportional zur Änderungsrate der elektrischen Felder, und erklärte dies auch mathematisch. Lassen Sie uns die Verschiebungsstromformel und die Notwendigkeit in diesem Artikel diskutieren.

Was ist der Verschiebungsstrom?

Der Verschiebungsstrom ist definiert als die Art des Stroms, der aufgrund der Rate des elektrischen Verschiebungsfeldes D erzeugt wird. Es handelt sich um eine zeitvariable Größe, die in eingeführt wird Maxwells Gleichungen . Es wird in Einheiten der Dichte des elektrischen Stroms erklärt. Es wird in das Gesetz der Ampere-Schaltungen eingeführt.
Das SI Einheit des Verschiebungsstroms ist Ampere (Amp). Die Abmessung kann in der Längeneinheit gemessen werden, die die maximale, minimale oder gleich der tatsächlich zurückgelegten Entfernung von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt sein kann.




Ableitung

Die Verschiebungsstromformel, Abmessungen und Ableitung des Verschiebungsstroms kann unter Berücksichtigung der Grundschaltung erklärt werden, die den Verschiebungsstrom in einem Kondensator angibt.

Betrachten Sie einen Parallelplattenkondensator mit der erforderlichen Stromversorgung. Wenn der Kondensator mit Strom versorgt wird, beginnt er zu laden und es erfolgt zunächst keine Stromleitung. Mit zunehmender Zeit lädt sich der Kondensator kontinuierlich auf und sammelt sich über den Platten an. Während des Ladevorgangs von a Kondensator Mit der Zeit ändert sich das elektrische Feld zwischen den Platten, wodurch der Verschiebungsstrom induziert wird.



Betrachten Sie aus der gegebenen Schaltung die Fläche des Parallelplattenkondensators = S.

Verschiebungsstrom = Id


Jd = Verschiebungsstromdichte

d = € E, dh bezogen auf das elektrische Feld E.

€ = Permittivität des Mediums zwischen den Platten eines Kondensators

Die Verschiebungsstromformel eines Kondensators ist gegeben als:

Id = Jd × S = S [dD / dt]

Schon seit Jd = dD / dt

Aus der Maxwellschen Gleichung können wir schließen, dass der Verschiebungsstrom dieselbe Einheit hat und sich auf das Magnetfeld des Leitungsstroms auswirkt.

▽ × H = J + Jd

Wo,

H = Magnetfeld B als B = μH

μ = Permeabilität des Mediums zwischen den Platten eines Kondensators

J = leitende Stromdichte.

Jd = Verschiebungsstromdichte.

Wie wir das wissen ▽ (▽ × H) = 0 und ▽ .J = −∂ρ / ∂t = - ▽ (∂D / ∂t)

Unter Verwendung des Gaußschen Gesetzes ist ▽ .D = ρ

Hier ist ρ = elektrische Ladungsdichte.

Daher können wir schließen, dass Jd = ∂D / ∂t Verschiebungsstromdichte ist und es notwendig ist, RHS mit LHS der Gleichung auszugleichen.

Die Notwendigkeit des Verschiebungsstroms

Es fließt kein Ladungsträger durch die beiden Platten eines Kondensators und der Leitungsstrom findet nicht durch diese Isolierung statt. Die kontinuierlichen Magnetfeldeffekte zwischen den Platten ergeben den Verschiebungsstrom. Die Größe kann aus dem Lade- und Entladestrom eines Stromkreises berechnet werden, der gleich der Größe des Leitungsstroms eines leitenden Drahtes ist, der einen Kondensator verbindet (Startpunkt zu Endpunkt).

Die Notwendigkeit hierfür kann unter Berücksichtigung der folgenden Faktoren erklärt werden:

  • Bei elektromagnetischer Strahlung breiten sich Lichtwellen und Radiowellen in den Weltraum aus.
  • Wenn das variierende Magnetfeld direkt proportional zur Änderungsrate des elektrischen Feldes ist.
  • Der Verschiebungsstrom ist notwendig, um das Magnetfeld zwischen den beiden Platten eines Kondensators zu erzeugen.
  • Wird in Ampere verwendet.
  • Der Verschiebungsstrom wird ermöglicht zu verstehen, wie sich die elektromagnetischen Wellen durch leere Räume ausbreiten.

Verschiebungsstrom in einem Kondensator

Ein Kondensator hängt immer vom Verschiebungsstrom ab und nicht vom Leitungsstrom, wenn eine Potentialdifferenz unterhalb der maximalen Spannung zwischen den Platten liegt. Da wir das wissen, gibt der Elektronenfluss den Leitungsstrom. Während dieser Strom in einem Kondensator auf die Änderungsrate des elektrischen Feldes zurückzuführen ist, die dem durch die Platten fließenden Strom entspricht.

Verschiebungsstrom in einem Kondensator

Verschiebungsstrom in einem Kondensator

Wenn die maximale Spannung an den Kondensator angelegt wird, beginnt er zu laden und zu leiten. Wenn die Spannung überschreitet, wirkt sie wie ein Leiter und führt zu einem Leitungsstrom. In diesem Stadium wird es als Ausfall eines Kondensators bezeichnet.

Differenz zwischen Leitungsstrom und Verschiebungsstrom

Die Differenz zwischen Leitungsstrom und Verschiebungsstrom umfasst Folgendes.

Leitungsstrom

Verschiebungsstrom

Es ist definiert als der tatsächliche Strom, der in der Schaltung aufgrund des Elektronenflusses bei einer angelegten Spannung erzeugt wird.Es ist definiert als die Änderungsrate des elektrischen Feldes zwischen den Platten eines Kondensators bei einer angelegten Spannung.
Es entsteht durch den Fluss von Ladungsträgern (Elektronen) gleichmäßig, während das elektrische Feld zeitlich konstant istEs entsteht durch die Bewegung von Elektronen mit der Änderungsrate des elektrischen Feldes
Es akzeptiert das Ohmsche GesetzEs wird nicht akzeptiert Ohm'sches Gesetz
Es ist gegeben als I = V / R.Es ist gegeben als Id = Jd x S.
Es wird als tatsächlicher Strom dargestelltEs wird als scheinbarer Strom dargestellt, der aufgrund des elektrischen Feldes in einer variierenden Zeit erzeugt wird

Eigenschaften

Das Eigenschaften des Verschiebungsstroms sind unten erwähnt,

  • Es ist eine Vektorgröße und gehorcht der Eigenschaft der Kontinuität in einem geschlossenen Pfad.
  • Sie ändert sich mit der Änderungsrate des Stroms in einem elektrischen Dichtefeld.
  • Es gibt Nullgrößen an, wenn der Strom in einem elektrischen Feld eines Drahtes konstant ist
  • Dies hängt von der unterschiedlichen Zeit eines elektrischen Feldes ab.
  • Es hatte sowohl Richtung als auch Größe, was ein Wert von positiv, negativ oder null sein kann
  • Die Länge kann als Mindestabstand vom Startpunkt zum Endpunkt unabhängig vom Pfad genommen werden.
  • Sie kann in einer Längeneinheit gemessen werden
  • Es hat eine minimale oder maximale oder gleiche Größe der Verschiebung für eine bestimmte Zeit zum tatsächlichen Abstand vom Punkt.
  • Es hängt von einem elektromagnetischen Feld ab.
  • Es gibt den Wert Null, wenn der Startpunkt und der Endpunkt gleich sind

Das ist also alles über eine Übersicht über den Verschiebungsstrom - Formel, Ableitung, Bedeutung, Notwendigkeit und Verschiebungsstrom in einem Kondensator. Hier ist ein Qi für Sie: „Was ist Leitungsstrom in einem Kondensator? „