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과학

변위 전류

변위 전류과학
영어
Displacement current
진공에서의 식
I_d=ε₀ dΦ_E/dt
Φ_E의 의미
면을 통과하는 전기 선속
역할
시간 변화하는 전기장의 자기적 효과 반영
변위 전류는 시간에 따라 변하는 전기장에 대응해 암페어 법칙에 포함되는 항이다. 진공에서 면을 통과하는 변위 전류는 I_d=ε₀ dΦ_E/dt로 나타내며, 전하가 실제로 그 면을 가로질러 이동하는 전도 전류와 구별된다.

충전하는 축전기의 질문

축전기를 충전할 때 도선에는 전류가 흐르지만 이상적인 진공 틈을 전하가 건너가지는 않는다. 같은 폐곡선을 경계로 하는 면을 도선 쪽으로 잡는지 극판 사이로 잡는지에 따라 전도 전류만 세면 결과가 달라진다. 이 불일치를 해결하려면 전기장의 시간 변화도 포함해야 한다.

전기 선속의 변화

전기 선속은 전기장의 면에 수직인 성분을 면 전체에 걸쳐 더한 양이다. 극판 사이 전기장이 시간에 따라 커지면 선속도 변하고 변위 전류 항이 생긴다. 전기장이 강하다는 사실만으로 충분하지 않으며 시간 변화율이 중요하다.

전도 전류와의 관계

이상적인 평행판 축전기에서 가장자리 효과를 무시하면 판 사이 면의 변위 전류는 충전 도선의 전류와 일치한다. 그렇다고 전자가 진공 틈을 통과했다는 뜻은 아니다. 두 영역에서 자기장에 기여하는 항의 형태를 일관되게 연결한 결과다.

물질 안에서의 표현

진공의 ε₀E를 쓰는 표현과 물질 안에서 전기 변위 D의 시간 미분을 사용하는 표현은 구분해야 한다. 유전체에서는 분극의 반응도 포함된다. 변위 전류를 추가한 법칙은 전하 보존과 양립하며 변화하는 전기장과 자기장을 함께 다루는 전자기 이론의 일부다.

관련 문서

전자기파 / 전기장 / 자기장 / 축전기 / 전류 / 전자기 유도 / 전기용량 / 전하 보존 법칙