Виды плотности тока

Английский ученый Д.К. Максвелл ввел понятие тока смещения в вакууме, как изменение во времени вектора напряженности электрического поля в вакууме, плотность которого равна . Ток смещения в вакууме не возникает в результате движения электрических зарядов, но возбуждает магнитное поле по тем же законам, что и все виды токов.

Ток смещения в диэлектрике состоит из тока смещения в вакууме и тока поляризации, возникающего в результате движения связанных зарядов диэлектрика. Плотность тока смещения в диэлектрике

(14.27)

где c – диэлектрическая восприимчивость, характеризующая свойство диэлектрика поляризоваться.

Введение понятия тока смещения в диэлектрике позволило Максвеллу теоретически доказать, что энергия, излучаемая источником электромагнитного поля, должна распространяться по диэлектрику в виде электромагнитных волн. В 1887 г. немецкий ученый Г. Герц экспериментально доказал существование электромагнитных волн.

Существуют понятия о следующих плотностях тока.

1. Вектор плотности тока проводимости

(14.28)

образуется движением зарядов в проводящей среде под действием постоянного или переменного во времени поля напряженностью . Он сопровождается выделением тепла по закону Джоуля-Ленца. Линии вектора постоянного тока непрерывны (div = 0). Линии вектора переменного тока не замкнуты, поэтому

(14.29)

где r – объемная плотность заряда.

2. Вектор плотности тока переноса

(14.30)

образуется заряженными телами и частицами, движущимися в непроводящей среде или в вакууме со скоростью .

3. Вектор плотности тока поляризации

(14.31)

возникает в переменном во времени поле напряженностью в результате смещения связанных зарядов молекул диэлектрика. Тепловые потери не подчиняются закону Джоуля-Ленца.

4. Вектор тока смещения в вакууме

(14.32)

существует в вакууме только в переменном во времени поле. Он не вызывает выделения теплоты по закону Джоуля-Ленца.

5. Вектор плотности тока смещения в диэлектрике

(14.32)

наблюдается в диэлектрике только в переменном во времени поле. Может происходить выделение теплоты, но не по закону Джоуля-Ленца. На поверхности проводника .

6. Вектор плотности полного тока

при (14.34)

Линии плотности полного тока всегда замкнуты

(14.35)

Общим свойством для всех видов тока является создание магнитного поля, описываемого уравнением Максвелла

(14.36)