O que é corrente de deslocamento: derivação e suas propriedades

O que é corrente de deslocamento: derivação e suas propriedades

Na teoria eletromagnética, o fenômeno do campo magnético pode ser explicado em relação a uma mudança no campo elétrico . O campo magnético é produzido no entorno da corrente elétrica (corrente de condução). Já que a corrente elétrica pode estar em estado estacionário ou variável. O conceito de corrente de deslocamento depende da variação do tempo do campo elétrico E, desenvolvido pelo físico britânico James Clerk Maxwell no século XIX. Ele provou que a corrente de deslocamento é outro tipo de corrente, proporcional à taxa de variação dos campos elétricos e também explicada matematicamente. Vamos discutir a fórmula da corrente de deslocamento e a necessidade neste artigo.



Qual é a corrente de deslocamento?

A corrente de deslocamento é definida como o tipo de corrente produzida devido à taxa do campo de deslocamento elétrico D. É uma quantidade variável com o tempo introduzida em Equações de Maxwell . Isso é explicado em unidades de densidade de corrente elétrica. É introduzido na lei dos circuitos Ampere.
O Unidade SI de corrente de deslocamento é Ampère (Amp). A dimensão disso pode ser medida na unidade de comprimento, que pode ser o máximo, mínimo ou igual à distância real percorrida de um ponto inicial ao ponto final.


Derivação

A fórmula atual de deslocamento, dimensões e derivação da corrente de deslocamento pode ser explicado considerando o circuito básico, que fornece a corrente residual em um capacitor.





Considere um capacitor de placa paralela com uma fonte de alimentação necessária. Quando a alimentação é fornecida pelo capacitor, ele começa a carregar e não haverá condução de corrente inicialmente. Com o aumento do tempo, o capacitor carrega continuamente e se acumula acima das placas. Durante o carregamento de um capacitor com o tempo, haverá uma mudança no campo elétrico entre as placas que induz o deslocamento da corrente.

Do circuito dado, considere a área do capacitor de placa paralela = S



Corrente de deslocamento = Id


Jd = densidade de corrente de deslocamento

d = € E isto é, relacionado ao campo elétrico E

€ = permissividade do meio entre as placas de um capacitor

A fórmula da corrente de deslocamento de um capacitor é dada como,

Id = Jd × S = S [dD / dt]

Desde a Jd = dD / dt

Da equação de Maxwell, podemos concluir que a corrente de deslocamento terá a mesma unidade e efeito no campo magnético da corrente de condução.

▽ × H = J + Jd

Onde,

H = campo magnético B como B = μH

μ = permeabilidade do meio entre as placas de um capacitor

J = densidade de corrente condutora.

Jd = densidade de corrente de deslocamento.

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

Usando a lei de Gauss que é ▽ .D = ρ

Aqui, ρ = densidade de carga elétrica.

Daí podemos concluir que, Jd = ∂D / ∂t densidade de corrente de deslocamento e é necessário balancear RHS com LHS da equação.

A necessidade de corrente de deslocamento

Não há fluxo de portadores de carga através das duas placas de um capacitor e a corrente de condução não ocorre através deste isolamento. Os efeitos do campo magnético contínuo entre as placas fornecem a corrente de deslocamento. O tamanho disso pode ser calculado a partir da corrente de carga e descarga de um circuito que é igual ao tamanho da corrente de condução de um fio condutor que conecta um capacitor (ponto inicial ao ponto final)

A necessidade disso pode ser explicada considerando os seguintes fatores,

  • Na radiação eletromagnética, como ondas de luz e ondas de rádio, são propagadas para o espaço.
  • Quando o campo magnético variável é diretamente proporcional à taxa de variação do campo elétrico.
  • A corrente de deslocamento é necessária para produzir o campo magnético entre as duas placas de um capacitor.
  • Usado em circuito Amperes.
  • O deslocamento da corrente possibilita entender como as ondas eletromagnéticas se propagam pelos espaços vazios.

Corrente de deslocamento em um capacitor

Um capacitor sempre depende da corrente de deslocamento e não da corrente de condução quando há uma diferença de potencial abaixo da tensão máxima entre as placas. Como sabemos disso, o fluxo de elétrons dá a corrente de condução. Enquanto esta corrente em um capacitor é devido à taxa de variação do campo elétrico, que é equivalente à corrente que flui através das placas.

Corrente de deslocamento em um capacitor

Corrente de deslocamento em um capacitor

Quando a tensão máxima é aplicada ao capacitor, ele começa a carregar e conduzir. Quando a voltagem excede, ela age como um condutor e resulta em uma corrente de condução. Neste estágio, é denominado como quebra de um capacitor.

Diferença entre corrente de condução e corrente de deslocamento

A diferença entre a corrente de condução e a corrente de deslocamento inclui o seguinte.

Corrente de Condução

Corrente de deslocamento

É definido como a corrente real produzida no circuito devido ao fluxo de elétrons em uma tensão aplicada.É definido como a taxa de variação do campo elétrico entre as placas de um capacitor em uma tensão aplicada.
É produzido devido ao fluxo de portadores de carga (elétrons) uniformemente, enquanto o campo elétrico é constante com o tempoÉ produzido devido ao movimento dos elétrons com a taxa de variação do campo elétrico
Aceita a lei de ohmNão aceita lei de ohm
É dado como I = V / RÉ dado como Id = Jd x S
É representado como corrente realÉ representado como corrente aparente produzida devido ao campo elétrico em um tempo variável

Propriedades

O propriedades da corrente de deslocamento são mencionados abaixo,

  • É uma grandeza vetorial e obedece à propriedade de continuidade em um caminho fechado.
  • Ele muda com a taxa de variação da corrente em um campo de densidade elétrica.
  • Ele fornece magnitudes zero quando a corrente em um campo elétrico de um fio é constante
  • Depende do tempo variável de um campo elétrico.
  • Ele tinha direção e magnitude, que pode ser um valor positivo, negativo ou zero
  • O comprimento disso pode ser considerado como a distância mínima do ponto inicial ao ponto final, independentemente do caminho.
  • Pode ser medido em uma unidade de comprimento
  • Ele tem uma magnitude de deslocamento mínima ou máxima ou igual para um determinado tempo à distância real do ponto.
  • Depende de um campo eletromagnético.
  • Dá valor zero quando o ponto inicial e o final são iguais

Portanto, isso é tudo sobre uma visão geral da corrente de deslocamento - fórmula, derivação, significado, necessidade e corrente de deslocamento em um capacitor. Aqui está um qi para você: ”Qual é a corrente de condução em um capacitor? “