Hva er forskyvningsstrøm: Derivasjon og dens egenskaper

Hva er forskyvningsstrøm: Derivasjon og dens egenskaper

I elektromagnetisk teori kan fenomenet magnetfeltet forklares angående en endring i elektrisk felt . Magnetfeltet produseres i omgivelsene til den elektriske strømmen (ledningsstrøm). Siden den elektriske strømmen kan være i jevn tilstand eller varierende tilstand. Konseptet forskyvningsstrøm avhenger av tidsvariasjonen til det elektriske feltet E, utviklet av den britiske fysikeren James Clerk Maxwell på 1800-tallet. Han beviste at forskyvningsstrømmen er en annen type strøm, proporsjonal med hastigheten på endring av elektriske felt og også forklart matematisk. La oss diskutere forskyvningens nåværende formel og nødvendighet i denne artikkelen.



Hva er forskyvningsstrømmen?

Forskyvningsstrømmen er definert som, den type strøm som produseres på grunn av frekvensen av elektrisk forskyvningsfelt D. Det er en tidsvarierende mengde introdusert i Maxwells ligninger . Det er forklart i enhetene av tettheten av elektrisk strøm. Det er introdusert i loven om ampere-kretser.
De SI-enhet med fortrengningsstrøm er Ampere (Ampere). Dimensjonen på dette kan måles i lengdeenheten, som kan være maks, min eller lik den faktiske avstanden som er reist fra et startpunkt til sluttpunkt.


Derivasjon

Forskyvningsstrømformelen, dimensjoner og avledning av fortrengningsstrøm kan forklares ved å vurdere grunnkretsen, som gir fortrengningsstrømmen i en kondensator.





Vurder en parallellplatekondensator med nødvendig strømforsyning. Når strømforsyningen får kondensatoren, begynner den å lade, og det vil ikke være noen ledning av strømmen i utgangspunktet. Med økningen i tid lades kondensatoren kontinuerlig og akkumuleres over platene. Under ladingen av en kondensator med tiden vil det være en endring i det elektriske feltet mellom platene som induserer forskyvningsstrømmen.

Fra den gitte kretsen, vurder arealet til parallellplatekondensatoren = S



Forskyvningsstrøm = Id


Jd = fortrengningsstrømtetthet

d = € E dvs. relatert til elektrisk felt E

€ = permittivitet av mediet mellom platene til en kondensator

Forskyvningsstrømformelen til en kondensator er gitt som,

Id = Jd × S = S [dD / dt]

Siden Jd = dD / dt

Fra Maxwells ligning kan vi konkludere med at forskyvningsstrømmen vil ha samme enhet og effekt på magnetfeltet til ledningsstrømmen.

▽ × H = J + Jd

Hvor,

H = magnetfelt B som B = μH

μ = permeabilitet av mediet mellom platene til en kondensator

J = ledende strømtetthet.

Jd = fortrengningsstrømtetthet.

Som vi vet det ▽ (▽ × H) = 0 og ▽ .J = −∂ρ / ∂t = - ▽ (∂D / ∂t)

Ved å bruke Gauss lov som er ▽ .D = ρ

Her er ρ = elektrisk ladetetthet.

Derfor kan vi konkludere med at Jd = ∂D / ∂t fortrengningsstrømtetthet, og det er nødvendig å balansere RHS med LHS i ligningen.

Nødvendigheten av forskyvningsstrøm

Det strømmer ikke ladebærere gjennom kondensatorens to plater, og ledningsstrømmen skjer ikke gjennom denne isolasjonen. De kontinuerlige magnetfelteffektene mellom platene gir fortrengningsstrømmen. Størrelsen på dette kan beregnes fra lade- og utladningsstrømmen til en krets som er lik størrelsen på ledningsstrømmen til en ledende ledning som forbinder en kondensator (startpunkt til sluttpunkt)

Nødvendigheten av dette kan forklares ved å vurdere følgende faktorer,

  • I elektromagnetisk stråling forplantes som lysbølger og radiobølger ut i rommet.
  • Når det varierende magnetfeltet er direkte proporsjonalt med endringshastigheten til det elektriske feltet.
  • Forskyvningsstrømmen er nødvendig for å produsere magnetfeltet mellom de to platene til en kondensator.
  • Brukes i Amperes-krets.
  • Forskyvningsstrømmen er gjort mulig å forstå hvordan de elektromagnetiske bølgene forplanter seg gjennom tomme rom.

Forskyvningsstrøm i en kondensator

En kondensator avhenger alltid av fortrengningsstrømmen og ikke av ledningsstrømmen når det er en potensiell forskjell under maks spenning mellom platene. Siden vi vet det, gir strømmen av elektroner ledningsstrømmen. Mens denne strømmen i en kondensator skyldes hastigheten på endring av elektrisk felt som tilsvarer strømmen som strømmer gjennom platene.

Forskyvningsstrøm i en kondensator

Forskyvningsstrøm i en kondensator

Når den maksimale spenningen tilføres kondensatoren, begynner den å lade og lede. Når spenningen overstiger, fungerer den som en leder og resulterer i en ledningsstrøm. På dette stadiet kalles det å bryte ned av en kondensator.

Forskjellen mellom ledningsstrøm og forskyvningsstrøm

Forskjellen mellom ledningsstrøm og fortrengningsstrøm inkluderer følgende.

Ledningsstrøm

Forskyvningsstrøm

Det er definert som den faktiske strømmen som produseres i kretsen på grunn av strømmen av elektroner ved en påført spenning.Det er definert som endringshastigheten til det elektriske feltet mellom platene til en kondensator ved en påført spenning.
Den produseres på grunn av strømmen av ladningsbærere (elektroner) jevnt mens det elektriske feltet er konstant over tidDen produseres på grunn av bevegelse av elektroner med endringshastigheten til det elektriske feltet
Den aksepterer ohms lovDet godtar ikke ohms lov
Det er gitt som I = V / RDet er gitt som Id = Jd x S
Det er representert som faktisk strømDet er representert som tilsynelatende strøm produsert på grunn av det elektriske feltet i en varierende tid

Eiendommer

De egenskaper til fortrengningsstrøm er nevnt nedenfor,

  • Det er en vektormengde og adlyder egenskapen til kontinuitet i en lukket bane.
  • Den endres med strømens endringshastighet i et elektrisk tetthetsfelt.
  • Det gir null størrelser når strømmen i et elektrisk felt av en ledning er jevn
  • Det avhenger av varierende tid for et elektrisk felt.
  • Den hadde både retning og styrke, som kan være en verdi av positiv, negativ eller null
  • Lengden på dette kan tas som minimumsavstand fra startpunktet til sluttpunktet uavhengig av stien.
  • Det kan måles i en lengdeenhet
  • Den har en minimum eller maksimum eller lik størrelse på forskyvning i en gitt tid til den faktiske avstanden fra punktet.
  • Det avhenger av et elektromagnetisk felt.
  • Det gir null verdi når startpunktet og sluttpunktet er det samme

Dermed handler dette om en oversikt over fortrengningsstrømmen - formel, avledning, betydning, nødvendighet og fortrengningsstrøm i en kondensator. Her er en qi for deg, ”Hva er ledningsstrøm i en kondensator? “