Displacement Current คืออะไร: Derivation & its Properties

ในทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าปรากฏการณ์ของสนามแม่เหล็กสามารถอธิบายได้เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของ สนามไฟฟ้า . สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมของกระแสไฟฟ้า (กระแสไฟฟ้า) เนื่องจากกระแสไฟฟ้าอาจอยู่ในสถานะคงที่หรือแตกต่างกันไป กระแสการกระจัดตามแนวคิดขึ้นอยู่กับการแปรผันของเวลาของสนามไฟฟ้า E ซึ่งพัฒนาโดย James Clerk Maxwell นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษในศตวรรษที่ 19 เขาพิสูจน์แล้วว่ากระแสการกระจัดเป็นกระแสไฟฟ้าอีกชนิดหนึ่งซึ่งเป็นสัดส่วนกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าและยังอธิบายในทางคณิตศาสตร์ด้วย เรามาพูดถึงสูตรปัจจุบันและความจำเป็นของการกระจัดในบทความนี้

Displacement Current คืออะไร?

กระแสการกระจัดถูกกำหนดให้เป็นชนิดของกระแสไฟฟ้าที่ผลิตเนื่องจากอัตราการเคลื่อนที่ของสนามไฟฟ้า D. เป็นปริมาณที่แปรผันตามเวลาที่นำมาใช้ใน สมการของ Maxwell . อธิบายในหน่วยของความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้า มีการนำมาใช้ในกฎของวงจรแอมแปร์
หน่วย SI ของการกระจัดปัจจุบัน คือ Ampere (แอมป์) มิติของสิ่งนี้สามารถวัดได้ในหน่วยของความยาวซึ่งอาจเป็นค่าสูงสุดนาทีหรือเท่ากับระยะทางจริงที่เดินทางจากจุดเริ่มต้นไปยังจุดสิ้นสุด

ที่มา

สูตรปัจจุบันมิติข้อมูลและ ที่มาของการกระจัดปัจจุบัน สามารถอธิบายได้โดยพิจารณาจากวงจรพื้นฐานที่ให้กระแสไฟฟ้ากระจัดในตัวเก็บประจุ

พิจารณาตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนานพร้อมแหล่งจ่ายไฟที่ต้องการ เมื่อแหล่งจ่ายได้รับตัวเก็บประจุมันจะเริ่มชาร์จและจะไม่มีการนำกระแสในตอนแรก เมื่อเวลาเพิ่มขึ้นตัวเก็บประจุจะชาร์จอย่างต่อเนื่องและสะสมอยู่เหนือจาน ระหว่างการชาร์จไฟล์ ตัวเก็บประจุ เมื่อเวลาผ่านไปจะมีการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าระหว่างจานซึ่งทำให้เกิดกระแสไฟฟ้ากระจัด

จากวงจรที่กำหนดให้พิจารณาพื้นที่ของตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนาน = S

การกำจัดปัจจุบัน = Id

Jd = ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้ากระจัด

d = € E เช่น. เกี่ยวข้องกับสนามไฟฟ้า E

€ = การอนุญาตของตัวกลางระหว่างเพลตของตัวเก็บประจุ

สูตรปัจจุบันของการกระจัดของตัวเก็บประจุจะได้รับเป็น

รหัส = Jd × S = S [dD / dt]

ตั้งแต่ Jd = dD / dt

จากสมการของแมกซ์เวลล์เราสามารถสรุปได้ว่ากระแสไฟฟ้าที่กระจัดจะมีหน่วยเดียวกันและมีผลต่อสนามแม่เหล็กของกระแสไฟฟ้า

▽× H = J + Jd

ที่ไหน

H = สนามแม่เหล็ก B เป็น B = μH

μ = ความสามารถในการซึมผ่านของตัวกลางระหว่างแผ่นของตัวเก็บประจุ

J = ดำเนินการความหนาแน่นกระแส

Jd = ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้ากระจัด

อย่างที่เราทราบกันดีว่า ▽ (▽× H) = 0 และ▽ .J = −∂ρ / ∂t = - ▽ (∂D / ∂t)

โดยใช้กฎของเกาส์นั่นคือ▽ .D = ρ

ที่นี่ρ = ความหนาแน่นของประจุไฟฟ้า

ดังนั้นเราสามารถสรุปได้ว่า Jd = ∂D / ∂tความหนาแน่นกระแสไฟฟ้ากระจัดและจำเป็นต้องทำให้ RHS สมดุลกับ LHS ของสมการ

ความจำเป็นของการกำจัดปัจจุบัน

ไม่มีการไหลของตัวพาประจุไฟฟ้าผ่านแผ่นตัวเก็บประจุทั้งสองและกระแสไฟฟ้าจะไม่เกิดขึ้นผ่านฉนวนนี้ ผลของสนามแม่เหล็กที่ต่อเนื่องระหว่างจานทำให้เกิดกระแสไฟฟ้ากระจัด ขนาดของสิ่งนี้สามารถคำนวณได้จากกระแสการชาร์จและการคายประจุของวงจรซึ่งเท่ากับขนาดของกระแสไฟฟ้าของลวดนำที่เชื่อมต่อตัวเก็บประจุ (จุดเริ่มต้นไปยังจุดสิ้นสุด)

ความจำเป็นนี้สามารถอธิบายได้โดยพิจารณาจากปัจจัยต่อไปนี้

• ในการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นคลื่นแสงและคลื่นวิทยุจะแพร่กระจายไปในอวกาศ
• เมื่อสนามแม่เหล็กที่แปรผันตรงกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้า
• กระแสไฟฟ้ากระจัดเป็นสิ่งจำเป็นในการสร้างสนามแม่เหล็กระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุทั้งสอง
• ใช้ในวงจร Amperes
• กระแสการกระจัดทำให้เข้าใจได้ว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่กระจายผ่านพื้นที่ว่างได้อย่างไร

การกำจัดกระแสในตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุจะขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าที่กระจัดเสมอและไม่ได้ขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าเมื่อมีความต่างศักย์ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดระหว่างจาน เนื่องจากเราทราบเช่นนั้นการไหลของอิเล็กตรอนจึงให้กระแสไฟฟ้า ในขณะที่กระแสในตัวเก็บประจุนี้เกิดจากอัตราการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าซึ่งเทียบเท่ากับกระแสที่ไหลผ่านจาน

การกำจัดกระแสในตัวเก็บประจุ

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าสูงสุดกับตัวเก็บประจุจะเริ่มชาร์จและดำเนินการ เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินจะทำหน้าที่เหมือนตัวนำและส่งผลให้เกิดกระแสไฟฟ้า ในขั้นตอนนี้เรียกว่าเป็นการทำลายตัวเก็บประจุ

ความแตกต่างระหว่าง Conduction Current และ Displacement Current

ความแตกต่างระหว่างกระแสไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้ากระจัดมีดังต่อไปนี้

คุณสมบัติ

คุณสมบัติของการกระจัดปัจจุบัน ดังต่อไปนี้

• เป็นปริมาณเวกเตอร์และเป็นไปตามคุณสมบัติของความต่อเนื่องในเส้นทางปิด
• มันเปลี่ยนแปลงไปตามอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสในสนามความหนาแน่นไฟฟ้า
• ให้ขนาดเป็นศูนย์เมื่อกระแสไฟฟ้าในสนามไฟฟ้าของเส้นลวดคงที่
• ขึ้นอยู่กับเวลาที่แตกต่างกันของสนามไฟฟ้า
• มันมีทั้งทิศทางและขนาดซึ่งอาจเป็นค่าบวกลบหรือศูนย์ก็ได้
• ความยาวนี้สามารถถือเป็นระยะทางต่ำสุดจากจุดเริ่มต้นไปยังจุดสิ้นสุดโดยไม่คำนึงถึงเส้นทาง
• สามารถวัดได้ในหน่วยความยาว
• มีขนาดของการกระจัดต่ำสุดหรือสูงสุดหรือเท่ากันในช่วงเวลาที่กำหนดจนถึงระยะทางจริงจากจุด
• มันขึ้นอยู่กับสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
• ให้ค่าเป็นศูนย์เมื่อจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดเหมือนกัน

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับ ภาพรวมของการกระจัดปัจจุบัน - สูตรการหาที่มาความสำคัญความจำเป็นและการกระจัดปัจจุบันในตัวเก็บประจุ นี่คือ qi สำหรับคุณ 'กระแสไฟฟ้าในตัวเก็บประจุคืออะไร? “