30.9: 変位電流

アンペールの法則は、通常の形式では、電流が時間とともに変化し、安定していない場所では機能しません。 したがって、マクスウェルは、変位電流 I_d と呼ばれる追加の寄与を実際の伝導電流 I に含めることを提案しました。 >.

ここで変位電流は次のように定義されます

ここで、ε₀  は自由空間の誘電率、Φ_E  は電束です。< /p>

変位電流は、アンペアの法則における実際の電流に相当するマクスウェル方程式の追加項です。 ただし、電界の変化によって生成されます。 これは、実際の電流と同様に、磁界を生成する変化する電界を考慮しますが、実際の電流が存在しない場合でも、変位電流は磁界を生成する可能性があります。 この追加項が含まれる場合、修正されたアンペールの法則方程式は次のようになります。

このようにして、アンペールの法則はあらゆる状況で機能するように修正でき、電流 I が測定される表面に依存しません。

アンペアの法則は、閉じた曲線に沿った磁場の線積分は、自由空間の透過率にループを通過する正味の電流を掛けたものに等しいと述べています。

充電状態のバッテリーに接続された平行平板コンデンサを考えてみましょう。

2つの表面を持つ図のアンペリアンループにアンペアの法則を適用すると、2つの異なる磁場値が得られますが、これは不可能です。

コンデンサが充電されると、電界、つまり電束が膨らんだ表面を通じて増加します。電束の値は、電荷の観点から取得できます。

1865年、ジェームズ・クラーク・マクスウェルは、この時間変化する電場により、変位電流と呼ばれる架空の電流を通じてコンデンサのプレート間にゼロ以外の磁場が生成されると予測しました。

変位電流の式は、電束で表されます。

したがって、アンペアの法則は、変位電流の追加項を含めることで変更されます。これは、アンペア・マクスウェルの法則または一般化されたアンペアの法則として知られています。