Trong lý thuyết điện từ, hiện tượng từ trường có thể được giải thích liên quan đến sự thay đổi trong điện trường . Từ trường được tạo ra trong môi trường xung quanh của dòng điện (dòng điện dẫn). Vì dòng điện có thể ở trạng thái ổn định hoặc trạng thái thay đổi. Khái niệm dòng dịch chuyển phụ thuộc vào sự biến thiên theo thời gian của điện trường E, do nhà vật lý người Anh James Clerk Maxwell phát triển vào thế kỷ 19. Ông đã chứng minh rằng dòng chuyển dời là một loại dòng điện khác, tỷ lệ với tốc độ thay đổi của điện trường và cũng giải thích bằng toán học. Hãy thảo luận về công thức dòng dịch chuyển và sự cần thiết trong bài viết này.
Dòng dịch chuyển là gì?
Dòng dịch chuyển được định nghĩa là, loại dòng điện được tạo ra do tốc độ dịch chuyển của điện trường D. Nó là một đại lượng biến thiên theo thời gian được đưa vào Phương trình Maxwell . Nó được giải thích theo đơn vị mật độ của dòng điện. Nó được giới thiệu trong định luật của mạch Ampe.
Các Đơn vị SI của dòng dịch chuyển là Ampe (Amp). Kích thước này có thể được đo bằng đơn vị chiều dài, có thể là lớn nhất, nhỏ nhất hoặc bằng khoảng cách thực tế đi từ điểm ban đầu đến điểm cuối.
Nguồn gốc
Công thức dòng dịch chuyển, kích thước và dẫn xuất của dòng dịch chuyển có thể được giải thích bằng cách xem xét mạch cơ bản, cung cấp cho dòng dịch chuyển trong một tụ điện.
Xét một tụ điện bản song song với nguồn điện cần thiết. Khi nguồn cung cấp cho tụ điện, tụ điện bắt đầu sạc và ban đầu sẽ không có dòng điện dẫn. Với sự gia tăng thời gian, tụ điện tích điện liên tục và tích tụ phía trên các tấm. Trong quá trình sạc pin tụ điện Theo thời gian, sẽ có sự thay đổi trong điện trường giữa các tấm, tạo ra dòng dịch chuyển.
Từ đoạn mạch đã cho, coi diện tích của bản tụ điện song song = S
Dòng dịch chuyển = Id
Jd = mật độ dòng dịch chuyển
d = € E tức là., liên quan đến điện trường E
€ = khả năng cho phép của môi trường giữa các bản của tụ điện
Công thức dòng dịch chuyển của một tụ điện được cho là,
Id = Jd × S = S [dD / dt]
Từ Jd = dD / dt
Từ phương trình Maxwell, chúng ta có thể kết luận rằng dòng chuyển dời sẽ có cùng đơn vị và tác dụng lên từ trường của dòng dẫn.
▽ × H = J + Jd
Ở đâu,
H = từ trường B như B = μH
μ = độ từ thẩm của môi trường giữa các bản của tụ điện
J = mật độ dòng dẫn.
Jd = mật độ dòng dịch chuyển.
Như chúng ta biết rằng ▽ (▽ × H) = 0 và ▽ .J = −∂ρ / ∂t = - ▽ (∂D / ∂t)
Bằng cách sử dụng định luật Gauss là ▽ .D = ρ
Ở đây, ρ = mật độ điện tích.
Do đó chúng ta có thể kết luận rằng, mật độ dòng dịch chuyển Jd = ∂D / ∂t và cần phải cân bằng RHS với LHS của phương trình.
Sự cần thiết của dòng dịch chuyển
Không có dòng hạt tải điện chạy qua hai bản của tụ điện và dòng điện dẫn không diễn ra qua lớp cách điện này. Hiệu ứng từ trường liên tục giữa các tấm tạo ra dòng chuyển dời. Kích thước của điều này có thể được tính toán từ dòng điện nạp và phóng điện của một mạch bằng kích thước của dòng điện dẫn của một dây dẫn nối tụ điện (điểm bắt đầu đến điểm kết thúc)
Sự cần thiết của điều này có thể được giải thích bằng cách xem xét các yếu tố sau,
- Trong bức xạ điện từ như sóng ánh sáng và sóng vô tuyến được truyền vào không gian.
- Khi từ trường biến thiên tỉ lệ thuận với tốc độ thay đổi của điện trường.
- Dòng dịch chuyển cần thiết để tạo ra từ trường giữa hai bản tụ điện.
- Dùng trong mạch Ampe.
- Dòng dịch chuyển được tạo ra để hiểu cách sóng điện từ lan truyền trong không gian trống.
Dòng dịch chuyển trong tụ điện
Tụ điện luôn phụ thuộc vào dòng chuyển dời chứ không phụ thuộc vào dòng dẫn khi có hiệu điện thế dưới hiệu điện thế cực đại giữa các bản tụ. Vì chúng ta biết rằng, dòng electron tạo ra dòng dẫn. Trong khi dòng điện này trong tụ điện là do tốc độ thay đổi của điện trường tương đương với dòng điện chạy qua các bản tụ.
Dòng dịch chuyển trong tụ điện
Khi điện áp cực đại được đặt vào tụ điện, nó bắt đầu nạp và dẫn điện. Khi điện áp vượt quá, nó hoạt động giống như một chất dẫn điện và dẫn đến một dòng điện dẫn. Ở giai đoạn này, nó được gọi là phá vỡ tụ điện.
Sự khác biệt giữa dòng điện dẫn và dòng dịch chuyển
Sự khác biệt giữa dòng điện dẫn và dòng dịch chuyển bao gồm những điều sau đây.
Dẫn hiện tại | Dịch chuyển hiện tại |
| Nó được định nghĩa là dòng điện thực tế được tạo ra trong mạch do dòng electron ở điện áp đặt vào. | Nó được định nghĩa là tốc độ thay đổi của điện trường giữa các bản của tụ điện ở hiệu điện thế đặt vào. |
| Nó được tạo ra do dòng chảy của các hạt tải điện (electron) đồng đều trong khi điện trường không đổi theo thời gian | Nó được tạo ra do sự chuyển động của các electron với tốc độ thay đổi của điện trường |
| Nó chấp nhận luật của ohm | Nó không chấp nhận Định luật Ohm |
| Nó được cho là I = V / R | Nó được cho là Id = Jd x S |
| Nó được biểu diễn dưới dạng dòng điện thực tế | Nó được biểu diễn dưới dạng dòng điện biểu kiến tạo ra do điện trường trong một thời gian thay đổi |
Tính chất
Các tính chất của dòng dịch chuyển được đề cập bên dưới,
- Nó là một đại lượng vectơ và tuân theo tính chất liên tục trong một đường dẫn kín.
- Nó thay đổi theo tốc độ thay đổi của dòng điện trong trường mật độ điện.
- Nó cho độ lớn bằng không khi dòng điện trong điện trường của một dây dẫn ổn định
- Nó phụ thuộc vào thời gian thay đổi của điện trường.
- Nó có cả hướng và độ lớn, có thể là giá trị dương, âm hoặc bằng không
- Độ dài của đoạn này có thể được coi là khoảng cách tối thiểu từ điểm bắt đầu đến điểm kết thúc bất kể đường đi.
- Nó có thể được đo bằng một đơn vị chiều dài
- Nó có độ lớn tối thiểu hoặc lớn nhất hoặc bằng độ dịch chuyển trong một thời gian nhất định so với khoảng cách thực từ điểm.
- Nó phụ thuộc vào trường điện từ.
- Nó cho giá trị 0 khi điểm bắt đầu và điểm kết thúc giống nhau
Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về dòng dịch chuyển - công thức, dẫn xuất, ý nghĩa, sự cần thiết và dòng dịch chuyển trong tụ điện. Đây là một qi cho bạn, 'Dòng điện dẫn trong tụ điện là gì? “
