변위 전류 밀도 | 변위 전류 상위 77개 답변

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변위 전류 – [정보통신기술용어해설]

변위 전류 (Displacement Current) ㅇ 공간을 통해 흐르는 전류 – 공기 … 변위 전류밀도 Jd 정의식 ㅇ 전속밀도(전기변위 밀도)의 시간적 변화 : Jd …

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Source: www.ktword.co.kr

Date Published: 7/20/2021

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전도전류밀도와 변위전류밀도로 주파수 구하는 문제 질문 …

변위전류밀도는 오메가 엡실론 E인지 모르겠습니다… 그리고 주파수 구할때 갑자기 분모가 2파이 엡실론에서 n제곱 엡실론 제로가 들어갔는지 이해가 …

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Source: m.cafe.daum.net

Date Published: 7/8/2022

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변위 전류 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전

변위 전류(變位電流, 영어: displacement current) 또는 옮김 흐름은 앙페르 회로 법칙에서 참 전류와 유사하게 자기장을 생성하는 항으로, 진공에서는 전기장의 시간 …

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Source: ko.wikipedia.org

Date Published: 10/11/2021

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변위 전류 – 요다위키

전자기학에서 변위전류밀도란 맥스웰 방정식에 나타나는 양 δD/δ를 말하며, 전기변위장 D의 변화율에 따라 정의된다.변위전류밀도는 전류밀도와 같은 단위를 가지며 …

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Source: yoda.wiki

Date Published: 8/14/2022

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변위 전류는 무엇입니까 : 유도 및 그 속성

전류 밀도 단위로 설명됩니다. 그것은 암페어 회로의 법칙에 도입되었습니다. 그만큼 변위 전류의 SI 단위 암페어 (Amp)입니다. 이 치수는 길이 단위로 측정 할 …

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Source: ko.jf-parede.pt

Date Published: 8/6/2022

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변위 전류 밀도 | 전기자기학 19강 (86-86P)

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Source: you.dianhac.com.vn

Date Published: 3/21/2021

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학습Q&A – 전기기사 한솔아카데미

변위전류밀도와 변위전류 관계. 질문유형, 온라인강의 > 전기기사필기 5주완성 종합반 > 윤종식. 글쓴이, 김*태, 등록일, 2022.01.14, 답변상태, 답변완료.

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Source: elec.inup.co.kr

Date Published: 10/15/2021

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[이론] 전류 [전도 전류, 변위 전류, 대류 전류, 와전류]의 종류에 …

– 금속 도체 중을 흐르는 전류로써 회로, 전력 등인 전선을 따라 흐르는 전류 입니다. $전도\ 전류\ 밀도\ \combi{i}_c …

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Source: m.blog.naver.com

Date Published: 4/26/2021

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Top 23 변위 전류 밀도 Best 300 Answer

변위전류밀도는 전류밀도와 같은 단위를 가지며 … 에서는 전자기 , 변위 전류 밀도가 양이고 ∂ D / ∂ t 나타나는 맥스웰 방정식 의 변화율로 정의되는 D …

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Source: toplist.khunganhtreotuong.vn

Date Published: 8/19/2021

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주제에 대한 기사 평가 변위 전류 밀도

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• Date Published: 2022. 4. 16.
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전도전류밀도와 변위전류밀도로 주파수 구하는 문제 질문있습니다…

작성자 시나브로^^ 작성시간 20.03.23 내용1

id = d(D)/dt 입니다. 전속을 시간에 대하여 미분하면 됩니다.

ㅇ=입실론E 이고 이것을 시간에 대하여 미분하먼 j오메가 입실론 E가 됩니다.

*이해되지 않으실 경우 정규반 강의 시청을 권장합니다.*

내용2.

굴절율 = c/v = 루트(비유전율*비유전율)

즉, 유전율은 공기중유전율의 굴절의 제곱배가 됩니다.

위키백과, 우리 모두의 백과사전

변위 전류(變位電流, 영어: displacement current) 또는 옮김 흐름은 앙페르 회로 법칙에서 참 전류와 유사하게 자기장을 생성하는 항으로, 진공에서는 전기장의 시간에 대한 도함수다. 전류와 유사한 성질을 지니지만, 변위 전류는 전류가 아니다. 즉, 대전된 입자의 움직임을 통해 만들어지지 않는다.

정의 [ 편집 ]

진공에서, 앙페르 회로 법칙은 다음과 같다.

∮ ∂ S B ⋅ d l = ∮ S ( μ 0 J + μ 0 ϵ 0 E ˙ ) {\displaystyle \oint _{\partial S}\mathbf {B} \cdot d\mathbf {l} =\oint _{S}(\mu _{0}\mathbf {J} +\mu _{0}\epsilon _{0}{\dot {\mathbf {E} }})}

여기서 S {\displaystyle S} 는 어떤 임의의 곡면이고, ∂ S {\displaystyle \partial S} 는 (시계 반대 방향으로 방향을 잡은) S {\displaystyle S} 의 둘레인 폐곡선이다. B {\displaystyle \mathbf {B} } 는 자기장이고, E {\displaystyle \mathbf {E} } 는 전기장이며, J {\displaystyle \mathbf {J} } 는 전류 밀도다.

이에 따라, ϵ 0 E ˙ {\displaystyle \epsilon _{0}{\dot {\mathbf {E} }}} 가 전류 밀도 J {\displaystyle \mathbf {J} } 와 유사한 역할을 하는 것을 알 수 있다. 따라서 변위 전류 밀도 J d {\displaystyle \mathbf {J} _{\text{d}}} 를 다음과 같이 정의한다.

J d = ϵ 0 E ˙ {\displaystyle \mathbf {J} _{\text{d}}=\epsilon _{0}{\dot {\mathbf {E} }}}

주어진 곡면을 지나는 변위 전류 I d {\displaystyle I_{\text{d}}} 는 변위 전류 밀도 J d {\displaystyle \mathbf {J} _{\text{d}}} 의 선속이다.

매질 안에서는 앙페르 법칙이 다음과 같다.

∮ ∂ S H ⋅ d l = ∮ S ( J + D ˙ ) {\displaystyle \oint _{\partial S}\mathbf {H} \cdot d\mathbf {l} =\oint _{S}(\mathbf {J} +{\dot {\mathbf {D} }})}

여기서 H {\displaystyle \mathbf {H} } 는 자기장 세기이고, D {\displaystyle \mathbf {D} } 는 변위장(displacement field)이다. 이에 따라, 변위 전류 밀도는 다음과 같다.

J d = D ˙ {\displaystyle \mathbf {J} _{\text{d}}={\dot {\mathbf {D} }}}

참고 문헌 [ 편집 ]

Griffiths, David J. (1999). 《 Introduction to Electrodynamics 》 (영어). Addison-Wesley. ISBN 978-0138053260 .

Bork, Alfred M. (1963년 11월). “ Maxwell, Displacement Current, and Symmetry ”. 《 American Journal of Physics 》 31 (11): 854. doi:10.1119/1.1969140.

Bork, Alfred M. (1967년 9월). “ Maxwell and the Electromagnetic Wave Equation ”. 《 American Journal of Physics 》 35 (9): 844. doi:10.1119/1.1974263.

변위 전류

전자기학에서의 물리량

이 기사는 전기 변위 전류에 관한 것입니다. 자기 변위 전류는 자기 전류 magnetic 자기 변위 전류를 참조하십시오.

전자기학에서 변위전류밀도란 맥스웰 방정식에 나타나는 양 δD/δ를 말하며, 전기변위장 D의 변화율에 따라 정의된다. 변위전류밀도는 전류밀도와 같은 단위를 가지며 실제 전류와 마찬가지로 자기장의 원천이다. 그러나 이는 이동 전하의 전류가 아니라 시시각각 변하는 전장이다. (진공과는 반대로) 물리적 물질에서는 유전체 편광이라고 불리는 원자 안에 결합된 전하의 미세한 움직임으로부터도 기여합니다.

이 아이디어는 1861년 제임스 클럭 맥스웰이 유전체 매체의 전기 입자의 이동과 관련하여 쓴 그의 논문 On Physical Lines of Force, Part III에서 고안되었습니다. Maxwell은 Amper’s Circuital의 법칙에서 전류 항에 변위 전류를 추가했습니다. 그의 1865년 논문 “A Dynamical Theory of the Electronagnetic Field Maxwell”에서 전자파 방정식을 도출하기 위해 이 수정된 버전의 Amper’s Circuital Law를 사용했습니다. 전기, 자기, 광학을 하나의 통일된 이론으로 통합함으로써 이러한 파생은 현재 일반적으로 물리학의 역사적 랜드마크로 받아들여지고 있다. 현재 변위 전류 항은 맥스웰 방정식을 완성한 중요한 추가 항으로 간주되며 많은 현상, 특히 전자파의 존재를 설명하는 데 필요합니다.

설명.

전기 변위 필드는 다음과 같이 정의됩니다.

D = ε 0 E + P , {\displaystyle \mathbf {D} =\varepsilon _{0}\mathbf {E} +\mathbf {P} \,}

여기서:

θ 는 0 자유 공간의 유전율이다.

E 는 전계 강도이다.

P 는 매체의 편광이다.

시간에 대한 이 방정식을 미분하면 변위 전류 밀도가 정의되며, 따라서 유전체에 두 가지 성분이 있습니다.[1] (‘전류 밀도’ 기사의 ‘변위 전류’ 섹션도 참조).

J D = ε 0 ∂ E ∂ t + ∂ P ∂ t . {\displaystyle \mathbf {J} _{\mathrm {D} = \varepsilon _{0} {\frac {\frac \mathbf {E}} {\frac t} + {\frac \mathbf {P} {\f}}, }

오른쪽에 있는 첫 번째 항은 재료 매체와 빈 공간에 있습니다. 반드시 실제 전하의 움직임에서 오는 것은 아니지만 전하운동에 의한 전류와 마찬가지로 관련된 자기장이 있습니다. 일부 저자는 첫 번째 항에 [2]변위 전류라는 이름을 단독으로 적용한다.

오른쪽의 두 번째 항인 분극 전류 밀도라고 불리는 것은 유전체 물질의 개별 분자의 분극 변화에서 비롯됩니다. 분극은 인가된 전계의 영향을 받아 분자의 전하가 정확한 상쇄 위치에서 이동했을 때 발생합니다. 분자의 양전하와 음전하가 분리되어 분극 P 상태의 증가를 일으킨다. 편광 상태가 변화하는 것은 전하 이동에 해당하므로 전류에 해당하므로 “편광 전류”라고 합니다. 따라서,

I D = ∬ S J D ⋅ d S = ∬ S ∂ D ∂ t ⋅ d S = ∂ ∂ t ∬ S D ⋅ d S = ∂ Φ D ∂ t . \displaystyle \mathbf {I} _{\mathrm {D} =\iint _{S} \mathbf {J} _{\mathbf {D} \cdot \operatorname {d} \!\mathbf {S} =\iint _{S} \frac {D} t}}, .}

이 편광은 맥스웰이 원래 구상한 변위 전류입니다. 맥스웰은 진공청소기를 재료 매개체로 취급하면서 특별한 처리를 하지 않았다. 맥스웰의 경우, P의 효과는 단순히 D = δδE의 0 r 관계에서 상대 유전율 δ를 r 변화시키는 것이었다.

아래에는 변위 전류의 최신 정당성이 설명되어 있습니다.

등방성 유전체 케이스

매우 단순한 유전물질의 경우 구성관계는 다음과 같다.

D = ε E , {\displaystyle \mathbf {D} =\varepsilon,\mathbf {E} ~,}

여기서 유전율 ε = 0 0 ε r {\displaystyle \ varepsilon =\ varepsilon _ {0 },\varepsilon _ {\mathrm {r}}} 은 다음 곱이다.

θ 0 , 자유 공간의 유전율 또는 전기 상수

유전체 의 r 상대 유전율인 δ.

상기 식에서는 유전체 재료의 편광(있는 경우)을 θ로 설명한다.

변위 전류의 스칼라 값은 전기 플럭스로도 나타낼 수 있다.

I D = ε ∂ Φ E ∂ t . {\displaystyle I_{\mathrm {D}}=\varepsilon,{\frac {,\flac \Phi _{\mathrm {E}},}{\flac t}}~}

스칼라 θ에 관한 형태는 선형 등방성 재료에 대해서만 정확하다. 선형 비등방성 재료의 경우 θ는 매트릭스가 되며, 보다 일반적으로 θ는 텐서로 대체될 수 있으며, 텐서는 전계 자체에 의존하거나 주파수 의존성(이 때문에 분산)을 나타낼 수 있다.

선형 등방성 유전체의 경우 편파 P는 다음과 같이 주어진다.

P = ε 0 χ e E = ε 0 ( ε r − 1 ) E , \displaystyle \mathbf {P} =\varepsilon _{0}\chi _{\mathbf {E} =\varepsilon _{\mathrm {r} }-1),\mathbf {E} ~,}

여기서 δ는 e 유전체의 전기장에 대한 감수성으로 알려져 있다. 주의:

ε = ε r ε 0 = ( 1 + χ e ) ε 0 . \displaystyle \varepsilon = \varepsilon _{\mathrm {r} } ,\varepsilon _{0}=\left (1+\chi _{\mathrm {e} }\right),\varepsilon _{0}~}

필요성

변위 전류의 몇 가지 의미는 실험 관찰 및 전자기 이론의 논리적 일관성에 대한 요구 사항과 일치합니다.

암페르의 회로 법칙 일반화

콘덴서의 전류

플레이트 사이에 매체가 없는 콘덴서와 관련하여 변위 전류의 필요성을 나타내는 예가 있다. 그림에서 충전 캐패시터를 살펴봅니다. 캐패시터는 왼쪽 플레이트와 오른쪽 플레이트에 등전하와 반대 전하가 나타나 캐패시터를 충전하고 플레이트 사이의 전계를 증가시키는 회로에 있습니다. 플레이트 사이의 진공 상태를 통해 실제 전하가 전달되지 않습니다. 그럼에도 불구하고 플레이트 사이에 전류가 존재하는 것처럼 자기장이 존재합니다. 한 가지 설명은 변위 전류 D I가 진공에서 “흐른다”며, 이 전류는 Ampér의 법칙에 [3][4]따라 플레이트 사이의 영역에 자기장을 발생시킨다는 것입니다.

좌측 플레이트를 둘러싼 가상의 원통면을 가진 대전 캐패시터. 우측면 R은 플레이트 사이의 공간에 있고 좌측면 L은 좌측판 왼쪽에 있다. 통전류는 실린더 표면 R로 들어오지 않고 전류 I 는 표면 L을 통과합니다. Ampér 법칙의 일관성을 유지하려면 표면 R을 가로질러 변위 전류 D I = I 가 흐를 필요가 있습니다.

∮ C B ⋅ d ℓ = μ 0 I D , \displaystyle \point _{C}\mathbf {B} \cdot \operatorname {d} \!{\boldsymbol {ell}}=\mu _{0} I_{\mathrm {D}}~,}

어디에

§ C(\displaystyle \ point _ {C }) 일부 폐곡선 C 주위에 적분된 폐선이다 .

B (\ displaystyle \mathbf {B}) 는 테슬라 단위로 측정된 자기장입니다.

⋅ ⁡ display （ \ displaystyle \ operatorname \ cdot ） ~ ）는 벡터 도트 곱입니다 .

d {\ { displaystyle \ mathrm { d } { bold symbol { ell }} 은 곡선 C의 길이 요소 와 크기가 같고 곡선 C의 접선 에 의해 주어진 방향을 갖는 벡터입니다.

μ 0 (\ displaystyle \mu _ {0}) 은 자유 공간의 투과성이라고도 하는 자기 상수입니다.

I D (\ displaystyle I_{\mathrm {D}},}) 는 곡선 C로 둘러싸인 작은 표면을 통과하는 순 변위 전류입니다.

플레이트 사이의 자기장은 플레이트 외부의 자기장과 동일하므로 변위전류는 와이어의 전도전류와 동일해야 한다.

I D = I , {\displaystyle I_{\mathrm {D}}=I,}

단순한 전하 전달을 넘어 전류에 대한 개념을 확장합니다.

다음으로 이 변위전류는 캐패시터의 충전과 관련이 있다. 왼쪽 플레이트를 둘러싼 가상의 원통형 표면에서 전류를 고려합니다. 통의 왼쪽면 L을 전류, 예를 들어 I는 바깥쪽으로 흐르지만 우측면 R에는 전도전류(실전하의 수송 없음)가 흐르지 않는다. 플레이트 사이의 전계 E는 캐패시터가 충전됨에 따라 증가합니다. 즉, 가우스의 법칙에 따라 플레이트 사이에 유전체가 없다고 가정하면 다음과 같습니다.

Q ( t ) = ε 0 ∮ S E ( t ) ⋅ d S , {\displaystyle Q(t)=\varepsilon _{0}\point _{S}\mathbf {E}(t)\cdot \operatorname {d} \!\mathbf {S} \,}

여기서 S는 가상의 원통형 표면을 말한다. 전계가 균일한 평판 캐패시터를 가정하고 평판 가장자리 주변의 프링 효과를 무시한 전하 보존 방정식

I = − d Q d t = − ε 0 ∮ S ∂ E ∂ t ⋅ d S = S ε 0 ∂ E ∂ t R , {\displaystyle I=-{\frac {d}{\mathrm {d} t}=-\varepsilon _{0}\point _{S}{\frac {\frac \mathbf {E}}}{\frac t}\cdot \operatorname {d} \!\mathbf {S} \S} = SARE, }{\frac {\partial \mathbf {E} {\partial t}}{\Biggr}_{R}~,}

첫 번째 항은 전하가 표면 L(전하가 감소)을 남기 때문에 음의 부호를 가지며, 마지막 항은 표면 R의 단위 벡터가 왼쪽에서 오른쪽으로, 전계 방향은 오른쪽에서 왼쪽으로, S는 표면 R의 면적이기 때문에 양의 부호를 가진다. 표면 L은 캐패시터 외부에 있기 때문에 표면 L의 전장은 0입니다. 캐패시터 내부의 전계 분포가 균일하다고 가정했을 때 변위 전류 D 밀도 J는 다음과 같이 표면의 면적으로 나누어 구한다.

J D = I D S = I S = ε 0 ∂ E ∂ t = ∂ D ∂ t , {\displaystyle \mathbf {J} _{\mathbrm {D} = spec frac {\mathbf {D} } {S} =\varepsilon _{0} {\frac \mathbf {E} = tp}

여기서 I는 원통 표면(I와 동일해야 D 함)에서 나오는 전류이고 D J는 면 R을 통해 원통 표면으로 들어가는 단위 면적당 전하 흐름입니다.

이러한 결과를 조합하여 자기장은 변위 전류 밀도 항이 전도 전류 밀도(Ampere-Maxwell 방정식)[5]에 추가될 경우 임의 등고선 선택과 함께 Amper’s 법칙의 적분 형식을 사용하여 구한다.

∮ ∂ S B ⋅ d ℓ = μ 0 ∫ S ( J + ϵ 0 ∂ E ∂ t ) ⋅ d S . \displaystyle \point _{\mathbf {B} \cdot \operatorname {d} \!{\boldsymbol {ell}}=\mu _{0}\int _{S}\left(\mathbf {J} +\ilon _{0}{\frac \mathbf {E}}}}}} {\mathbol {\mathbf {\mathbf {\}}}}} } } } } } } } } } t}

이 방정식은 표면 S의 가장자리 θ S 주위 의 자기장 B(\displaystyle \partial S ) 의 적분이 동일한 가장자리를 가진 모든 표면을 통해 적산 전류 J와 같으며, 변위 전류 기간 θ 0 e E / t t \ displaystyle \varepsilon _0} \ partial \ mathb { D} /\partial \mathf {\partial}이하의 t를 더한 값임을 나타냅니다. 표면 열화면.

예제에서는 동일한 경계 등고선 δS 를 공유하는 두 표면 1 S 와 2 S를 보여 줍니다. 단 1 , S는 전도전류에 의해 뚫리고 S 는 2 변위전류에 의해 뚫린다. 표면 2 S는 콘덴서 플레이트 아래에 닫힙니다.

오른쪽 그림과 같이 전류교차면 1 S는 모두 전도전류이다. 표면 1 S에 Ampere-Maxwell 방정식을 적용하면 다음과 같이 산출됩니다.

B = μ 0 I 2 π r . {\displaystyle B=mu_{0} I}{2\pi r}}~.}

단, 전류교차면 2 S는 전부 변위전류이다. 이 2 법칙을 표면 S에 적용하면 표면 S는 완전히 동일한 곡선 δ S (\displaystyle\partial S ) 로 둘러싸여 있지만 플레이트 사이에 놓여 있는 경우 다음과 같이 됩니다.

B = μ 0 I D 2 π r . {\displaystyle B=mu_{0} I_{\mathrm {D}}}{2\pi r}~.}

와이어를 교차하는 모든 1 표면 S에는 전류 I가 통과하므로 Amper의 법칙에 따라 올바른 자기장이 제공됩니다. 단, 같은 엣지θ S (\displaystyle\partial S ) 로 경계가 된 두 번째 표면S는 2 캐패시터 플레이트 사이를 통과하여 그려질 수 있으므로 전류가 흐르지 않습니다. 변위 전류가 없다면 암페어의 법칙은 이 표면에 0의 자기장을 제공할 것입니다. 따라서 변위 전류 항 암페어의 법칙이 일관되지 않은 결과를 제공하지 않으면 자기장은 통합을 위해 선택한 표면에 따라 달라집니다. 따라서 콘덴서 플레이트 사이를 적분면이 통과할 때 올바른 자기장을 얻을 수 있는 두 번째 소스 기간으로서 변위 전류 기간 θ 0 / E / t t \ displaystyle \ varepsilon _ { 0 } \ partial \ mathbf { E } / \ partial t가 필요합니다. 전류가 캐패시터 플레이트의 전하를 증가시키기 때문에 플레이트 간의 전계가 증가하며 전계 변화율은 위의 필드 B에 대한 정확한 값을 제공합니다.

수학 공식화

보다 수학적인 맥락에서, 동일한 결과를 기초적인 미분 방정식으로부터 얻을 수 있다. 단순성을 위해 M = 0 \ displaystyle \mathbf {M} = 0 = J = J f \ displaystyle \mathbf {J} = \ mathbf {J} _ {\mathbf {J} = \mathbf {J} } } }인 비자기 투과성 매체를 고려합니다. 볼륨에서 나가는 전류는 볼륨 내 전하 감소율과 같아야 합니다. 미분 형식에서 이 연속성 방정식은 다음과 같이 됩니다.

∇ ⋅ J f = − ∂ ρ f ∂ t , \displaystyle \cdot \mathbf {J} _{\mathrm {f} =-{\frac \rho _{\mathrm {f}}} {\frac t},}

여기서 왼쪽은 자유 전류 밀도의 발산이고 오른쪽은 자유 전하 밀도의 감소 속도입니다. 그러나 Ampér의 법칙의 원형은 다음과 같습니다.

∇ × B = μ 0 J f , \displaystyle \times \mathbf {B} = \mu _{0}\mathbf {J} _{\mathrm {f} } , , , }

이는 연속성 방정식에 반하는 현재의 용어의 차이가 사라진다는 것을 의미한다. (차이의 소멸은 컬의 분산을 나타내는 수학적 동일성의 결과이다.) 이 충돌은 다음과 같이 [6][7]변위 전류를 추가하면 제거됩니다.

∇ × B = μ 0 ( J + ε 0 ∂ E ∂ t ) = μ 0 ( J f + ∂ D ∂ t ) , \displaystyle \times \mathbf {B} =\mu _{0}\left(\mathbf {J} +\varepsilon _{0}{\frac \frac \mathbf {E}} {\f} {\f}\f} =\mu _0}\left(\mathbf {\f}

그리고.

∇ ⋅ ( ∇ × B ) = 0 = μ 0 ( ∇ ⋅ J f + ∂ ∂ t ∇ ⋅ D ) , (\displaystyle \displaystyle \cdot \times \mathbf {B} \right)=0=\mu _{0}\left(\displayla \cdot \cdot \mathbf {J} + {\frac }{\display t}}\la \cdot \mathbf {D} \right} \mathbf {D} \mathbf {D} \mathbf {D} \mathbf {D} \right} \mathbf}

이는 가우스의 법칙 때문에 연속성 방정식과 일치한다.

∇ ⋅ D = ρ f . \displaystyle \cdot \mathbf {D} =\rho _{\mathrm {f}, }

파동 전파

또한 추가된 변위 전류는 자기장에 [8]대한 방정식의 컬을 취함으로써 파동 전파로 이어집니다.

J D = ϵ 0 ∂ E ∂ t . {\displaystyle \mathbf {J} _{\mathrm {D} = \ilon _{0} {\frac \frac \mathbf {E} } {\frac t}, }

이 형식을 Amper의 법칙에 J로 대체하고 J에 기여하는 결합 또는 자유 전류 밀도가 없다고 가정하면:

∇ × B = μ 0 J D , \displaystyle \times \mathbf {B} =\mu _{0}\mathbf {J} _{\mathrm {D} },}

그 결과:

∇ × ( ∇ × B ) = μ 0 ϵ 0 ∂ ∂ t ∇ × E . \displaystyle \times \left(\displayla \times \mathbf {B} \오른쪽)=\mu _{0}\silon _{0}{\frac {\times t}}\displayla \times \mathbf {E} \,}

하지만,

∇ × E = − ∂ ∂ t B , \displaystyle \times \mathbf {E} =-{\frac {\frac t}}\mathbf {B},}

파동 [9]방정식으로 이어집니다.

− ∇ × ( ∇ × B ) = ∇ 2 B = μ 0 ϵ 0 ∂ 2 ∂ t 2 B = 1 c 2 ∂ 2 ∂ t 2 B , {\displaystyle -\displayla \times \mathbf {B} \오른쪽)=\displayla ^{2}\mathbf {B} =\mu _{0}\displaysilon _{0} {\frac {\display t^{2}} = frac {bf {c}

여기서, 임의의 벡터 필드 V(r, t)에 대해 유지되는 벡터 항등식을 사용한다.

∇ × ( ∇ × V ) = ∇ ( ∇ ⋅ V ) − ∇ 2 V , \displaystyle \times \left(\displayla \times \mathbf {V} \right)=\displayla \left(\displayla \cdot \mathbf {V} \right)-\sla ^{2}\mathbf {V} \,}

그리고 자기장의 차이가 0이라는 사실도 있습니다. 컬을 취하면 전기장에 대해 동일한 파동 방정식을 찾을 수 있습니다.

∇ × ( ∇ × E ) = − ∂ ∂ t ∇ × B = − μ 0 ∂ ∂ t ( J + ϵ 0 ∂ ∂ t E ) . \displaystyle \times \left(\displayla \times \mathbf {E} \right)=-{\frac \times \mathbf {B} =-\mu _0}{\frac t}\left(\displaybf {E} \times\f} \fright)_f {\f} }

J, P 및 are가 0일 경우 결과는 다음과 같습니다.

∇ 2 E = μ 0 ϵ 0 ∂ 2 ∂ t 2 E = 1 c 2 ∂ 2 ∂ t 2 E . {\displaystyle \mathbf {E} =\mu _{0}\ilon _{0} {\frac {\frac ^{2}} {\frac {E} =\frac {1} {c^{2}} {\frac {\f} {\f}

전기장은 일반적인 형태로 표현될 수 있습니다.

E = − ∇ φ − ∂ A ∂ t , {\displaystyle \mathbf {E} =-\displayla \varphi -{\frac {\displaystyle \mathbf {A}}{\display t}},},}

여기서 θ는 전위(Poisson의 방정식을 만족시키기 위해 선택될 수 있음)이고, A는 벡터 전위(즉, A가 다른 곳에서 표시되듯이 표면적과 혼동되지 않는 자기 벡터 전위)이다. 오른쪽에 있는 theφ 성분은 가우스의 법칙 성분이며, 이는 위의 전하 인수의 보존과 관련된 성분이다. 오른쪽에 있는 두 번째 항은 전자파 방정식과 관련된 항입니다. 왜냐하면 E의 컬에 기여하는 항이기 때문입니다. 구배의 컬이 0이라고 하는 벡터 항등식 때문에, δδ는 δ×E에 기여하지 않는다.

역사와 해석

맥스웰의 변위 전류는 1861년 그의 논문 ‘힘의 물리적 선에 대하여’의 파트 III에 가정되었다. 현대 물리학에서 변위 [10]전류만큼 많은 혼란과 오해를 불러일으킨 주제는 드물다. 이것은 부분적으로 맥스웰이 그의 유도 과정에서 분자 소용돌이의 바다를 사용했다는 사실 때문인데, 현대 교과서는 변위 전류가 자유 공간에 존재할 수 있다는 근거로 작동한다. 맥스웰의 유도는 자기장에 대한 암페어의 회로 법칙과 전하에 대한 연속 방정식 사이의 일관성에 기초한 진공 내 변위 전류에 대한 현대의 유도와 무관합니다.

Maxwell의 목적은 다음과 같이 명시되어 있다(Part I, 페이지 161).

저는 이제 자기현상을 기계적 관점에서 검토하여 관찰된 기계현상을 발생시킬 수 있는 매체의 장력이나 움직임을 결정할 것을 제안합니다.

그는 조심스럽게 그 치료법이 유추의 하나라고 지적합니다.

이 표현 방법의 저자는 탄성 고체에서의 이러한 변형으로 인한 효과에 의해 관측된 힘의 기원을 설명하려는 것이 아니라, 두 문제에 대한 연구에서 상상력을 돕기 위해 두 문제의 수학적 유추를 이용한다.

파트 III에서, 변위 전류와 관련하여, 그는 말한다.

회전하는 물질은 세포에 비해 매우 작은 입자로 이루어진 세포벽에 의해 서로 구분되는 특정 세포의 물질이라고 생각했습니다. 그리고 이러한 입자의 움직임과 세포 내의 물질에 대한 접선 작용에 의해 한 세포에서 다른 세포로 회전이 전달됩니다.

같은 도입부가 유전체 분극에 대해 명확하게 말하고 있음에도 불구하고 맥스웰은 분명히 자화를 추진하고 있었다.

맥스웰은 소리의 속도에 대한 뉴턴의 방정식 (힘선, 파트 III, 방정식 (132))을 사용하여 “빛은 전기와 자기 현상의 원인이 되는 같은 매질에서 횡방향의 물결로 구성되어 있다”고 결론지었다.

그러나 위의 인용문은 예를 들어 위의 컬 방정식의 분산을 바탕으로 변위 전류에 대한 자기적 설명을 가리키지만, 맥스웰의 설명은 궁극적으로 유전체의 선형 편광을 강조했습니다.

이 변위는… 전류…의 시작이다. 변위의 양은 물체의 특성과 기전력에 따라 달라지므로 h가 변위라면 기전력은 R이고 E는 유전체의 특성에 따라 계수가 된다. R = − 4 π E 2 h ; {\displaystyle R=-4\pi \mathrm {E}^{2}h,;} r이 변위에 의한 전류의 값인 경우 r = d h d t , {\displaystyle r=syslogfrac {dh}{dt}},} 이러한 관계는 유전체의 메커니즘에 대한 어떤 이론과도 무관합니다; 하지만 유전체에서 전기 변위를 생성하는 기전력을 발견할 때, 그리고 유전체가 전기 변위 상태에서 회복되는 것을 발견할 때… 우리는 그 현상을 탄성체의 현상으로 보지 않을 수 없으며, 압력에 굴복하여 압력이 제거되면 그 형태를 회복한다. —

기호(및 단위)의 일부 변경과 “콘덴서 내 전류(r → J, R → -E, 재료−2 상수 E → 4µθ r 0 “) 절에서 추론한 결과를 결합하면, 이러한 방정식은 균일한 전계를 가진 평행 플레이트 캐패시터 사이에서 익숙한 형태를 취하며, 플레이트 가장자리 주변의 프링 효과를 무시합니다.

J = d d t 1 4 π E 2 E = d d t ε r ε 0 E = d d t D . {\displaystyle J=sqfrac {d}{dt}{\frac {1}{4\pi \mathrm {E}^{2}}}E=sqfrac {d}{dt}}\varepsilon _{0}E=sqfrac {d}{d}}D, }

1865년 논문 ‘전자장의 동적 이론’에서 변위 전류에서 전자파 방정식을 도출할 때 그는 가우스항을 없애고 솔레노이드 전용 파동 방정식을 도출함으로써 가우스의 법칙과 유전체 변위에 관련된 0이 아닌 발산 문제를 해결했다. 알 자기장 벡터.

편광에 대한 맥스웰의 강조는 전기 캐패시터 회로에 주의를 돌렸고, 맥스웰이 전기 캐패시터 회로의 전하 보존을 유지하기 위해 변위 전류를 생각했다는 일반적인 믿음을 가져왔다. 맥스웰의 사고방식에는 필드 방정식의 대칭을 완성하려는 그의 추정된 욕망부터 연속성 [11][12]방정식과의 양립을 달성하려는 욕망까지 다양한 논쟁의 여지가 있는 개념들이 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

맥스웰의 논문

추가 정보

AM Bork Maxwell, 변위 전류 및 대칭 (1963년)

AM Bork Maxwell과 전자파 방정식(1967)

전자기 이론에서 자기장의 현상은 전기장 . 자기장은 전류 (전도 전류) 주변에서 생성됩니다. 전류가 정상 상태이거나 변화하는 상태 일 수 있기 때문입니다. 개념 변위 전류는 19 세기 영국의 물리학 자 James Clerk Maxwell이 개발 한 전기장 E의 시간 변화에 따라 달라집니다. 그는 변위 전류가 전기장의 변화율에 비례하는 또 다른 종류의 전류임을 증명하고 수학적으로도 설명했습니다. 이 기사에서는 변위 전류 공식과 필요성에 대해 논의하겠습니다.

변위 전류는 무엇입니까?

변위 전류는 전기 변위 장의 속도로 인해 생성되는 전류의 유형 D로 정의됩니다. Maxwell의 방정식 . 전류 밀도 단위로 설명됩니다. 그것은 암페어 회로의 법칙에 도입되었습니다.

그만큼 변위 전류의 SI 단위 암페어 (Amp)입니다. 이 치수는 길이 단위로 측정 할 수 있으며, 이는 초기 지점에서 끝점까지 이동 한 실제 거리와 최대, 최소 또는 동일 할 수 있습니다.

유도

변위 전류 공식, 치수 및 변위 전류 유도 커패시터에 변위 전류를 제공하는 기본 회로를 고려하여 설명 할 수 있습니다.

필요한 전원 공급 장치가있는 병렬 플레이트 커패시터를 고려하십시오. 전원에 커패시터가 공급되면 충전이 시작되고 초기에는 전류가 전도되지 않습니다. 시간이 증가함에 따라 커패시터는 지속적으로 충전되고 플레이트 위에 축적됩니다. 충전 중 콘덴서 시간이 지남에 따라 변위 전류를 유도하는 플레이트 사이의 전기장에 변화가있을 것입니다.

주어진 회로에서 병렬 플레이트 커패시터의 면적 = S를 고려하십시오.

변위 전류 = Id

Jd = 변위 전류 밀도

d = € E 즉, 전기장 E 관련

€ = 커패시터 판 사이의 매체 유전율

커패시터의 변위 전류 공식은 다음과 같이 주어집니다.

Id = Jd × S = S [dD / dt]

이후 Jd = dD / dt

Maxwell의 방정식에서 변위 전류가 전도 전류의 자기장에 동일한 단위와 영향을 미친다는 결론을 내릴 수 있습니다.

▽ × H = J + Jd

어디,

H = 자기장 B as B = μH

μ = 커패시터 판 사이의 매체 투과성

J = 전도 전류 밀도.

Jd = 변위 전류 밀도.

우리가 알고 있듯이 ▽ (▽ × H) = 0 및 ▽ .J = −∂ρ / ∂t = − ▽ (∂D / ∂t)

▽ .D = ρ 인 가우스 법칙을 사용하여

여기서 ρ = 전하 밀도.

따라서 우리는 Jd = ∂D / ∂t 변위 전류 밀도이며 방정식의 LHS와 RHS의 균형을 맞추는 것이 필요하다는 결론을 내릴 수 있습니다.

변위 전류의 필요성

커패시터의 두 플레이트를 통해 전하 캐리어가 흐르지 않으며이 절연체를 통해 전도 전류가 발생하지 않습니다. 플레이트 사이의 지속적인 자기장 효과는 변위 전류를 제공합니다. 이 크기는 커패시터를 연결하는 도선의 전도 전류 크기 (시작 지점에서 끝 지점까지)와 동일한 회로의 충전 및 방전 전류로부터 계산할 수 있습니다.

이것의 필요성은 다음과 같은 요인을 고려하여 설명 할 수 있습니다.

광파 및 전파와 같은 전자기 복사에서 우주로 전파됩니다.

변화하는 자기장이 전기장의 변화율에 정비례 할 때.

변위 전류는 커패시터의 두 플레이트 사이에 자기장을 생성하는 데 필요합니다.

암페어 회로에 사용됩니다.

변위 전류는 전자기파가 빈 공간을 통해 전파되는 방식을 이해할 수 있도록합니다.

커패시터의 변위 전류

커패시터는 전위차가 플레이트 사이의 최대 전압보다 낮을 때 전도 전류가 아닌 변위 전류에 항상 의존합니다. 우리가 그것을 알고 있기 때문에 전자의 흐름은 전도 전류를 제공합니다. 커패시터의이 전류는 플레이트를 통해 흐르는 전류와 동일한 전기장의 변화율 때문입니다.

커패시터의 변위 전류

커패시터에 최대 전압이 가해지면 충전 및 전도가 시작됩니다. 전압이 초과되면 도체처럼 작동하여 전도 전류가 발생합니다. 이 단계에서이를 콘덴서 분해라고합니다.

전도 전류와 변위 전류의 차이

전도 전류와 변위 전류의 차이는 다음과 같습니다.

전도 전류 변위 전류 적용된 전압에서 전자의 흐름으로 인해 회로에서 생성되는 실제 전류로 정의됩니다. 인가 전압에서 커패시터 플레이트 사이의 전기장 변화율로 정의됩니다. 전하 캐리어 (전자)의 흐름에 의해 균일하게 생성되는 반면 전기장은 시간에 따라 일정합니다. 전계의 변화율에 따른 전자의 이동으로 생성 옴의 법칙을 받아들입니다 받아들이지 않는다 옴의 법칙 I = V / R로 주어집니다. Id = Jd x S로 주어집니다. 실제 전류로 표시됩니다. 다양한 시간에 전기장으로 인해 생성 된 겉보기 전류로 표시됩니다.

속성

그만큼 변위 전류의 특성 아래에 언급되어 있습니다.

벡터 수량이며 닫힌 경로에서 연속성의 속성을 따릅니다.

그것은 전기 밀도 장에서 전류의 변화율에 따라 변합니다.

전선의 전기장에서 전류가 일정 할 때 크기가 0이됩니다.

그것은 전기장의 변화하는 시간에 달려 있습니다.

방향과 크기가 모두 있으며 양수, 음수 또는 0의 값이 될 수 있습니다.

이 길이는 경로에 관계없이 시작점에서 끝점까지의 최소 거리로 취할 수 있습니다.

길이 단위로 측정 가능

주어진 시간 동안 점에서 실제 거리까지 변위의 최소 또는 최대 또는 동일한 크기가 있습니다.

전자기장에 따라 다릅니다.

시작점과 끝 점이 같을 때 값이 0이됩니다.

따라서 이것은 변위 전류 개요 – 공식, 유도, 중요성, 필요성 및 커패시터의 변위 전류. 여기에 qi가 있습니다.”커패시터의 전도 전류는 무엇입니까? “

변위 전류 밀도 | 전기자기학 19강 (86-86P)_전류 – 전도전류, 변류전류 89 개의 자세한 답변

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전기기사 한솔아카데미

안녕하세요?

교수님께서 63강 강의에서 교류전원 v를 인가하고 도선에 흐르는 전류를 전도전류ic, 평행평판 컨덴서를 흐르는 전류를 id라고 표시하시고 강의하시는데,

여기서 질문은 소문자로 표현하신 전도전류는 Ic, 변위전류 밀도는 Ic로 수정해야 되는 것으로 생각되어 질문드립니다.

감사합니다.

[이론] 전류 [전도 전류, 변위 전류, 대류 전류, 와전류]의 종류에대해 알아보자

​

변위 전류

– 진공 또는 유전체 내에 흐르는 전류로써 자석을 발생시키는 전류 입니다.

– 변위 전류는 시간에 따른 전하량의 변화입니다. 그렇기 때문에 다음과 같은 식이 나옵니다.

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변위전류 및 맥스웰방정식 – 전기자기학 [전기기사/전기산업기사필기]

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변위 전류

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정의[편집]

참고 문헌[편집]

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변위 전류

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[고급물리학] 변위 전류와 맥스웰 방정식

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20220517 – [2022 고급물리학] – [고급물리학] 교류 발전과 RLC 공진 회로

학습 목표

물리학 전개도

1 수정된 암페어 법칙

2 맥스웰 방정식

3 전자기파

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‘2022 고급물리학’ Related Articles

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[고급물리학] 변위 전류와 맥스웰 방정식

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변위 전류 밀도

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변위 ì „ë¥˜ – 요다위키

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목차

설ëª

필요성

역사와 해석

「 」를 참조해 주세요

ë ˆí¼ëŸ°ìŠ¤

맥스웰의 ë ¼ë¬¸

추가 ì •ë³´

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변위 전류(變位電流, 영어: displacement current) 또는 옮김 흐름은 앙페르 회로 법칙에서 참 전류와 유사하게 자기장을 생성하는 항으로, 진공에서는 전기장의 시간에 대한 도함수다. 전류와 유사한 성질을 지니지만, 변위 전류는 전류가 아니다. 즉, 대전된 입자의 움직임을 통해 만들어지지 않는다. 정의 [ 편집 ] 진공에서, 앙페르 회로 법칙은 다음과 같다. ∮ ∂ S B ⋅ d l = ∮ S ( μ 0 J + μ 0 ϵ 0 E ˙ ) {\displaystyle \oint _{\partial S}\mathbf {B} \cdot d\mathbf {l} =\oint _{S}(\mu _{0}\mathbf {J} +\mu _{0}\epsilon _{0}{\dot {\mathbf {E} }})} 여기서 S {\displaystyle S} 는 어떤 임의의 곡면이고, ∂ S {\displaystyle \partial S} 는 (시계 반대 방향으로 방향을 잡은) S {\displaystyle S} 의 둘레인 폐곡선이다. B {\displaystyle \mathbf {B} } 는 자기장이고, E {\displaystyle \mathbf {E} } 는 전기장이며, J {\displaystyle \mathbf {J} } 는 전류 밀도다. 이에 따라, ϵ 0 E ˙ {\displaystyle \epsilon _{0}{\dot {\mathbf {E} }}} 가 전류 밀도 J {\displaystyle \mathbf {J} } 와 유사한 역할을 하는 것을 알 수 있다. 따라서 변위 전류 밀도 J d {\displaystyle \mathbf {J} _{\text{d}}} 를 다음과 같이 정의한다. J d = ϵ 0 E ˙ {\displaystyle \mathbf {J} _{\text{d}}=\epsilon _{0}{\dot {\mathbf {E} }}} 주어진 곡면을 지나는 변위 전류 I d {\displaystyle I_{\text{d}}} 는 변위 전류 밀도 J d {\displaystyle \mathbf {J} _{\text{d}}} 의 선속이다. 매질 안에서는 앙페르 법칙이 다음과 같다. ∮ ∂ S H ⋅ d l = ∮ S ( J + D ˙ ) {\displaystyle \oint _{\partial S}\mathbf {H} \cdot d\mathbf {l} =\oint _{S}(\mathbf {J} +{\dot {\mathbf {D} }})} 여기서 H {\displaystyle \mathbf {H} } 는 자기장 세기이고, D {\displaystyle \mathbf {D} } 는 변위장(displacement field)이다. 이에 따라, 변위 전류 밀도는 다음과 같다. J d = D ˙ {\displaystyle \mathbf {J} _{\text{d}}={\dot {\mathbf {D} }}} 참고 문헌 [ 편집 ] Griffiths, David J. (1999). 《 Introduction to Electrodynamics 》 (영어). Addison-Wesley. ISBN 978-0138053260 . Bork, Alfred M. (1963년 11월). “ Maxwell, Displacement Current, and Symmetry ”. 《 American Journal of Physics 》 31 (11): 854. doi:10.1119/1.1969140. Bork, Alfred M. (1967년 9월). “ Maxwell and the Electromagnetic Wave Equation ”. 《 American Journal of Physics 》 35 (9): 844. doi:10.1119/1.1974263.

전자기 이론에서 자기장의 현상은 전기장 . 자기장은 전류 (전도 전류) 주변에서 생성됩니다. 전류가 정상 상태이거나 변화하는 상태 일 수 있기 때문입니다. 개념 변위 전류는 19 세기 영국의 물리학 자 James Clerk Maxwell이 개발 한 전기장 E의 시간 변화에 따라 달라집니다. 그는 변위 전류가 전기장의 변화율에 비례하는 또 다른 종류의 전류임을 증명하고 수학적으로도 설명했습니다. 이 기사에서는 변위 전류 공식과 필요성에 대해 논의하겠습니다. 변위 전류는 무엇입니까? 변위 전류는 전기 변위 장의 속도로 인해 생성되는 전류의 유형 D로 정의됩니다. Maxwell의 방정식 . 전류 밀도 단위로 설명됩니다. 그것은 암페어 회로의 법칙에 도입되었습니다. 그만큼 변위 전류의 SI 단위 암페어 (Amp)입니다. 이 치수는 길이 단위로 측정 할 수 있으며, 이는 초기 지점에서 끝점까지 이동 한 실제 거리와 최대, 최소 또는 동일 할 수 있습니다. 유도 변위 전류 공식, 치수 및 변위 전류 유도 커패시터에 변위 전류를 제공하는 기본 회로를 고려하여 설명 할 수 있습니다. 필요한 전원 공급 장치가있는 병렬 플레이트 커패시터를 고려하십시오. 전원에 커패시터가 공급되면 충전이 시작되고 초기에는 전류가 전도되지 않습니다. 시간이 증가함에 따라 커패시터는 지속적으로 충전되고 플레이트 위에 축적됩니다. 충전 중 콘덴서 시간이 지남에 따라 변위 전류를 유도하는 플레이트 사이의 전기장에 변화가있을 것입니다. 주어진 회로에서 병렬 플레이트 커패시터의 면적 = S를 고려하십시오. 변위 전류 = Id Jd = 변위 전류 밀도 d = € E 즉, 전기장 E 관련 € = 커패시터 판 사이의 매체 유전율 커패시터의 변위 전류 공식은 다음과 같이 주어집니다. Id = Jd × S = S [dD / dt] 이후 Jd = dD / dt Maxwell의 방정식에서 변위 전류가 전도 전류의 자기장에 동일한 단위와 영향을 미친다는 결론을 내릴 수 있습니다. ▽ × H = J + Jd 어디, H = 자기장 B as B = μH μ = 커패시터 판 사이의 매체 투과성 J = 전도 전류 밀도. Jd = 변위 전류 밀도. 우리가 알고 있듯이 ▽ (▽ × H) = 0 및 ▽ .J = −∂ρ / ∂t = − ▽ (∂D / ∂t) ▽ .D = ρ 인 가우스 법칙을 사용하여 여기서 ρ = 전하 밀도. 따라서 우리는 Jd = ∂D / ∂t 변위 전류 밀도이며 방정식의 LHS와 RHS의 균형을 맞추는 것이 필요하다는 결론을 내릴 수 있습니다. 변위 전류의 필요성 커패시터의 두 플레이트를 통해 전하 캐리어가 흐르지 않으며이 절연체를 통해 전도 전류가 발생하지 않습니다. 플레이트 사이의 지속적인 자기장 효과는 변위 전류를 제공합니다. 이 크기는 커패시터를 연결하는 도선의 전도 전류 크기 (시작 지점에서 끝 지점까지)와 동일한 회로의 충전 및 방전 전류로부터 계산할 수 있습니다. 이것의 필요성은 다음과 같은 요인을 고려하여 설명 할 수 있습니다. 광파 및 전파와 같은 전자기 복사에서 우주로 전파됩니다. 변화하는 자기장이 전기장의 변화율에 정비례 할 때. 변위 전류는 커패시터의 두 플레이트 사이에 자기장을 생성하는 데 필요합니다. 암페어 회로에 사용됩니다. 변위 전류는 전자기파가 빈 공간을 통해 전파되는 방식을 이해할 수 있도록합니다. 커패시터의 변위 전류 커패시터는 전위차가 플레이트 사이의 최대 전압보다 낮을 때 전도 전류가 아닌 변위 전류에 항상 의존합니다. 우리가 그것을 알고 있기 때문에 전자의 흐름은 전도 전류를 제공합니다. 커패시터의이 전류는 플레이트를 통해 흐르는 전류와 동일한 전기장의 변화율 때문입니다. 커패시터의 변위 전류 커패시터에 최대 전압이 가해지면 충전 및 전도가 시작됩니다. 전압이 초과되면 도체처럼 작동하여 전도 전류가 발생합니다. 이 단계에서이를 콘덴서 분해라고합니다. 전도 전류와 변위 전류의 차이 전도 전류와 변위 전류의 차이는 다음과 같습니다. 전도 전류 변위 전류 적용된 전압에서 전자의 흐름으로 인해 회로에서 생성되는 실제 전류로 정의됩니다. 인가 전압에서 커패시터 플레이트 사이의 전기장 변화율로 정의됩니다. 전하 캐리어 (전자)의 흐름에 의해 균일하게 생성되는 반면 전기장은 시간에 따라 일정합니다. 전계의 변화율에 따른 전자의 이동으로 생성 옴의 법칙을 받아들입니다 받아들이지 않는다 옴의 법칙 I = V / R로 주어집니다. Id = Jd x S로 주어집니다. 실제 전류로 표시됩니다. 다양한 시간에 전기장으로 인해 생성 된 겉보기 전류로 표시됩니다. 속성 그만큼 변위 전류의 특성 아래에 언급되어 있습니다. 벡터 수량이며 닫힌 경로에서 연속성의 속성을 따릅니다. 그것은 전기 밀도 장에서 전류의 변화율에 따라 변합니다. 전선의 전기장에서 전류가 일정 할 때 크기가 0이됩니다. 그것은 전기장의 변화하는 시간에 달려 있습니다. 방향과 크기가 모두 있으며 양수, 음수 또는 0의 값이 될 수 있습니다. 이 길이는 경로에 관계없이 시작점에서 끝점까지의 최소 거리로 취할 수 있습니다. 길이 단위로 측정 가능 주어진 시간 동안 점에서 실제 거리까지 변위의 최소 또는 최대 또는 동일한 크기가 있습니다. 전자기장에 따라 다릅니다. 시작점과 끝 점이 같을 때 값이 0이됩니다. 따라서 이것은 변위 전류 개요 – 공식, 유도, 중요성, 필요성 및 커패시터의 변위 전류. 여기에 qi가 있습니다.”커패시터의 전도 전류는 무엇입니까? “

[고급물리학] 변위 전류와 맥스웰 방정식

728×90 반응형 학습 목표 전자기파의 파동 방정식을 유도하고, 맥스웰 방정식의 과학사적 의미에 대해 토의할 수 있다. 전자기파의 발생 원리를 이해하고, 전자기파의 성질과 종류를 구별할 수 있다. 물리학 전개도 전자기장이 존재하기 위해 전하가 필요하다. 전하 주위에 전기장이 정의되고, 전하가 움직여야 주위에 자기장이 정의되기 때문이다. 그러나 패러데이의 ‘전자기 유도’와 맥스웰의 ‘변위 전류’는 전자기장의 본질을 재조명했고, 그 과정에서 ‘전자기파’란 존재를 유도하였다. 1. 수정된 암페어 법칙 ①변위 전류의 의의 암페어 법칙은 임의의 폐곡선에 대한 자기장의 선적분과 그 폐곡선으로 둘러싸여진 임의의 면을 통과하는 전류 사이의 관계를 나타낸다. 암페어 법칙은 전류가 흐를 때만 주변에 자기장이 만들어진다는 것을 보여 준다. 하지만 맥스웰은 전류가 흐르지 않고 전기장의 세기만 변하여도 주변에 자기장이 만들어진다는 것을 알아냈다. 이처럼 전기장의 변화를 전류로 간주하기 위해 ‘변위 전류’라는 개념이 나왔다. 교류 전원에 연결된 평행판 축전기 축전기의 두 도체판 사이로는 전자가 이동하지 않는다. 그러함에도 불구하고 축전기 사이에 자기장이 생기는데, 이 자기장의 크기는 전류가 흐르는 도선 주위에 생기는 자기장 크기와 똑같다. 이는 교류 전압에 의해 도체판에 전자가 충전되고 방전되는 반복 과정이 마치 전류가 흐르는 것과 같은 효과를 나타내는 것으로 해석된다. 그때의 전기장 변화를 전류로 간주할 수 있으며 이를 ‘변위 전류 Id’라 한다. ②변위 전류의 크기 변위 전류는 다음과 같이 정의된다. ③암페어 법칙의 수정 맥스웰은 암페어 법칙에 변위 전류 항을 포함하여 식을 수정하였다. 내용 체크 문제 원형 극판의 지름이 R인 평행판 축전기가 대전되면 극판 사이에서 변위 전류의 전류 밀도 크기는 J로 균일하다. (극판 면적 A일 때, 전류밀도 J=I/A ) (1) 극판 사이에서 대칭축으로부터 R/4인 곳에 생기는 자기장의 크기 (2) 극판 사이에서 dE/dt ④패러데이와 맥스웰의 발견이 가지는 의의 패러데이의 ‘전자기 유도’와 맥스웰의 ‘변위 전류’는 전자기장의 본질에 대한 중요한 함의를 갖고 있다. 이전까지는 전자기장이 존재하기 위해 전하가 필요하다고 생각했다. 전하 주위에 전기장이 정의되고, 전하가 움직여야 주위에 자기장이 정의되기 때문이다. 그러나 패러데이의 ‘전자기 유도’는 전하와 관계없이, 전기장의 원인이 자기장이고, 맥스웰의 ‘변위 전류’는 전하의 움직임과 관계없이, 자기장의 원인이 전기장임을 알려주었다. 즉, 패러데이와 맥스웰의 발견으로 전기장과 자기장은 서로가 서로의 원인이자 결과인 뫼비우스의 띠와 같은 존재로써, 전자기장은 전하와는 별개로 항상 존재하는 독립적 개체임이 알려진 셈이다. 2. 맥스웰 방정식 ①맥스웰 방정식의 의미 맥스웰은 쿨롱, 가우스, 앙페르 그리고 패러데이와 같은 학자들에 의해 발견된 전기 현상과 자기 현상이 관계된 법칙들을 수학적으로 체계화하여 전자기 현상에 대한 통일된 체계, 맥스웰 방정식을 만들었다. 맥스웰 방정식의 적분형과 미분형 맥스웰 방정식 해석 첫 번째는 전기장에 대한 가우스 법칙으로, 전기력선들이 양전하에서 시작되어 음전하에서 끝나는 것을 의미하며 전하 밀도가 만드는 전기장에 관한 내용을 담고 있다. 두 번째는 자기장에 대한 가우스 법칙으로 자기장 B를 폐곡면에 대해 면적분한 값이 항상 0이라는 것을 보여준다. 이는 자기 홀극이 존재하지 않음을 의미한다. (= 자석의 두 극은 절대로 분리가 되지 않는다.) 세 번째는 패러데이의 전자기 유도 법칙으로 변화하는 자기장이 전기장을 만든다는 사실을 보여준다. 네 번째는 기존에 있던 암페어 법칙에 변위 전류 항을 추가하여 완성된 식으로 패러데이 법칙과 대칭을 이룬다. ②맥스웰의 전자기파 예측 전기장이나 자기장 중 어느 하나가 시간에 따라 변하면 다른 종류의 장이 유도된다. 맥스웰은 서로가 서로를 유도하는 과정에서 전기장과 자기장으로 구성되는 전자기적 교란이 ‘파동’의 형태로 전파되어야 한다고 보았다. 왜 그렇게 보았을까? 그 이유를 알아보자. 그림 (가)는 임의의 시간에 위상이 같고 각각의 진동 방향이 전자기파 진행 방향과 수직인 전기장과 자기장 벡터 E, B의 위치에 따른 진폭 그래프이다. 그림 (나)의 점선 직사각형 고리(반시계 방향)에 대한 패러데이 전자기 유도 법칙과 그림 (다)의 점선 직사각형 고리(반시계 방향)에 대한 암페어 법칙을 적용해보겠다. 파동 방정식 패러데이 법칙과 암페어 법칙에서 유도된 전기장과 자기장의 미분 방정식의 형태가 파동 방정식과 유사하기 때문에 맥스웰은 전자기적 교란을 파동의 형태로 본 것이다. 더 나아가 이 미분 방정식에서 유도되는 전자기적 교란의 속도는 진공에서의 투자율과 유전율에 의해 결정되는데, 이를 대입하면 정확히 299,792,458이란 크기가 나온다. 이는 광속의 크기다. 맥스웰 정리하면 맥스웰은 전기장과 자기장이 서로를 유도하는 과정에서 생기는 전자기적 교란은 파동의 형태를 지니고, 이는 빛의 속도로 전파될 것이라고 예측했다. 이 예측은 철저히 이론에 기반했다. 3. 전자기파 최초로 전자기파를 발견한 헤르츠 전자기파의 존재는 헤르츠의 실험을 통해 드러나게 되었고 그와 더불어 빛이 전자기파의 한 종류임이 밝혀지게 되었다. 맥스웰의 이론이 현실로 탈바꿈되는 순간이 도래했다. ①전자기파의 성질 전기장과 자기장이 서로를 유도하며 진행하는 파동을 ‘전자기파’라 한다. 이때 전기장과 자기장의 진동 방향이 서로 수직이고, 전자기파는 전기장과 자기장의 진동 방향과 수직인 방향으로 진행하는 파동이므로 횡파다. 전자기파는 매질이 없어도 (진공에서도) 진행 가능하다는 특이점이 있다. 빛의 속력 c는 진공 속의 전기장 E와 자기장 B의 사이에 c=E/B의 관계를 만족한다. 진공에서의 전자기파 속력 c는 299,792,458m/s이다. 전자기파는 진동수에 따라 서로 다른 특성을 갖지만 속력은 모두 광속으로 같다. ②전자기파 스펙트럼(분포도) 전자기파는 모든 파장에 연속적으로 걸쳐 있지만, 전자기파 스펙트럼 중 비슷한 성질을 가진 파장의 구간을 정하여 용도에 따라 구분한다. 위의 그림에서 오른쪽으로 갈수록(X선으로 갈수록) 파장이 짧아지고 진동수가 커짐을 확인하라. 왜 그러겠는가? 밑의 식을 보자. 빛의 속력은 변함없으므로 파장과 진동수가 반비례 관계다. ③전자기파의 특징과 이용 종류 특징 이용 라디오파 파장이 제일 길어서 회절이 잘 일어나 파동이 구석구석 잘 전달된다. 라디오, TV를 포함한 무선 통신 마이크로파 라디오파보다 파장이 짧으며 많은 정보를 전달 레이더, 휴대 전화 데이터 통신, 전자레인지 적외선 가시광선의 빨간색 빛보다 파장이 길며 마이크로파보다 파장이 짧다. 강한 열작용을 하여 열선이라고도 한다. 적외선 온도계, 적외선 카메라, 리모컨 가시광선 사람이 눈으로 인식할 수 있는 전자기파, 파장에 따라 사람 눈에 다른 색으로 보임. 조명이나 디스플레이 자외선 가시광선의 보라색 빛보다 파장이 짧고 X선보다 파장이 긴 전자기파로 세균의 단백질 합성을 방해하여 살균 작용 살균 및 소독기 X선 자외선보다 파장이 짧고 사람의 몸이나 건물 벽을 투과 X-ray, 공항 수하물 검사, 비파괴검사, 결정구조연구 감마선 핵반응시 방출하는 파장이 매우 짧은 전자기파로 투과력이 매우 강함. 암 치료 반응형

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