Ток смещения    

      Если замкнуть ключ (рис. 6.1), то лампа при постоянном токе гореть не будет: емкость C – разрывает цепь постоянного тока. Но вот в моменты включения лампа будет вспыхивать.

Рис. 7.1

      При переменном токе – лампа горит, но в то же время нам ясно, что электроны из одной обкладки в другую не переходят – между ними изолятор (или вакуум). А вот если бы взять прибор, измеряющий магнитное поле, то в промежутке между обкладками мы обнаружили бы магнитное поле (рис. 7.2).

Рис. 7.2

      Для установления количественных соотношений между изменяющимся электрическим полем и вызываемым им магнитным полем Максвелл ввел в рассмотрение ток смещения. Этот термин имеет смысл в таких веществах, как, например, диэлектрики. Там смещаются заряды под действием электрического поля. Но в вакууме зарядов нет – там смещаться нечему, а магнитное поле есть. То есть название Максвелла «ток смещения» – не совсем удачное, но смысл, вкладываемый в него Максвеллом, – правильный.

      Максвелл сделал вывод: всякое переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле.

      Токи проводимости в проводнике замыкаются токами смещения в диэлектрике или в вакууме. Переменное электрическое поле в конденсаторе создает такое же магнитное поле, как если бы между обкладками существовал ток проводимости, имеющий величину, равную току в металлическом проводнике.

      Это утверждение позволяет (на базе нашего примера с конденсатором) найти величину тока смещения. В свое время мы с вами доказали, что поверхностная плотность поляризационных зарядов σ равна – вектору электрического смещения:

  

  ,  (7.2.2)  

      Полный заряд на поверхности диэлектрика и, следовательно, на обкладках конденсатора  (S – площадь обкладки)

      Тогда

  ,  (7.2.3)  

т.е. ток смещения пропорционален скорости изменения вектора электрического смещения . Поэтому он и получил такое название – ток смещения.

      Плотность тока смещения

  ,  (7.2.4)  

      Вихревое магнитное поле ( ) образующееся при протекании тока смещении, связано с направлением вектора  правилом правого винта (рис. 7.2).

      Из чего складывается ток смещения?

      Из раздела «Электростатика и постоянный ток» (п. 4.3), известно, что относительная диэлектрическая проницаемость среды  где χ – диэлектрическая восприимчивость среды. Тогда

 или

Отсюда видно, что  – вектор поляризации. Следовательно

  ,  (7.2.5)  

В этой формуле  – плотность тока смещения в вакууме;  – плотность тока поляризации, т.е. плотность тока, обусловленная перемещением зарядов в диэлектрике.

       Аудио-видео демонстрации по теме или смежным темам:  1. Солнечная корона.   2. Солнечная плазма.