Розвиток уявлень про «струм зміщення»

Abstract

Мета роботи. В електротехніці, радіотехніці вживаються такі поняття як заряд, електричне поле, магнітне поле, електромагнітне поле, постійний електричний струм, змінний струм. Ці абстрактні поняття відображають певні реальні фізичні явища. Наприклад, струм розуміється як напрямлений рух електричних зарядів. Однак існує також умовно-абстрактне поняття «струм зміщення», яке було введене Максвеллом для пояснення проходження струму через ділянку конденсатора, де зарядів нема. Мета статті – розкрити предметний зміст цього терміну і пояснити реальний механізм проходження струму в електричному колі. Методи дослідження. Аналіз явища на основі таких традиційних понять як заряд, електричне поле, магнітне поле, електромагнітне поле, постійний електричний струм, змінний струм. Аналіз суперечності між поняттям струму як напрямленого руху зарядів і поняттям «струм зміщення» як струм без зарядів. Теоретичне узгодження понять «струм зміщення» і струм як напрямлений рух зарядів. Отримані результати. Показано, що для всіх ділянок замкненого електричного кола визначення струму як напрямленого руху зарядів справедливе тільки для постійного струму, коли дійсно заряди рухаються на всіх ділянках кола. У колі з конденсатором постійний струм не протікає, оскільки в проміжку між пластинами конденсатора зарядів нема. Однак протікає змінний струм, який виникає в момент замикання кола. На ділянці провідника при цьому виникає напрямлений рух зарядів і причиною руху є єлектричне поле, яке змінне і виникає разом зі змінним магнітним полем на всіх ділянках кола, в тому числі й на ділянці конденсатора, де зарядів нема. Показано, що взагалі поняття струму як напрямленого руху зарядів є правильним, але умовно-абстрактним, бо насправді першопричиною є те, що називається електромагнітним полем. Поняття струму зміщення є умовно-абстрактним вираженням електромагнітного поля. Наукова новизна. Новизна полягає в тому, що з’являється можливість адекватно і неабстрактно розуміти процеси, які відбуваються в електричному колі при проходженні струму, що не струм створює електричне поле навколо провідника, по якому напрямлено рухаються заряди, а навпаки, змінне електричне поле призводить до руху заряди, які є на ділянках провідника. Практична цінність. Розуміння реальної суті терміну дає можливість правильно оцінювати процеси, які відбуваються в електричному колі. Чи при під’єднанні джерела е.р.с. і замиканні кола рух зарядів відбувається поступово, чи настає відразу по всьому колу. Дає можливість розуміти, що відбувається, коли електроди конденсатора під’єднуються до джерела е.р.с. Чому електрони в провіднику приходять у напрямлений рух, яка природа сили, що діє на електрони.