विस्थापन धारा

Displacement current

विस्थापन धारा विद्युत चुंबकत्व में एक अवधारणा है जो मैक्सवेल के समीकरणों में से एक को पूरा करने में मदद करती है, जो वर्णन करती है कि विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र कैसे परस्पर क्रिया करते हैं। कल्पना कीजिए कि एक बदलते विद्युत क्षेत्र वाला एक विद्युत परिपथ है। यह बदलता हुआ विद्युत क्षेत्र "विस्थापन धारा" का कारक हो सकता है, तब भी जब पारंपरिक धारा की तरह आवेशों का कोई वास्तविक प्रवाह नहीं हो।

क्रमवार घटनाक्रम

नीचे इस घटना को क्रमवार सहेजा गया है :

बिजली के लिए गॉस का नियम

मैक्सवेल के समीकरणों में से एक बिजली के लिए गॉस का नियम है। यह मूल रूप से कहता है कि एक बंद सतह से निकलने वाला कुल विद्युत प्रवाह (विद्युत क्षेत्र रेखाओं का प्रवाह) उस सतह के भीतर संलग्न कुल विद्युत आवेश के समानुपाती होता है। गणितीय रूप से, इसे इस प्रकार लिखा गया है:

$\oint {\vec {E}}\cdot d{\vec {A}}={\frac {Q_{enclosed}}{\epsilon _{0}}}$

जहाँ:

   ∮ एक सतह अभिन्न अंग (एक बंद सतह पर विद्युत क्षेत्र का योग) का प्रतिनिधित्व करता है।

${\vec {E}}$ विद्युत क्षेत्र सदिश है.

${\vec {A}}$ सतह पर एक छोटा क्षेत्र वेक्टर है।

${Q_{enclosed}}$ सतह के भीतर घिरा कुल विद्युत आवेश है।

ε0 निर्वात पारगम्यता (एक स्थिरांक) है।

एक लुप्त कड़ी

विस्थापन धारा की खोज से पहले, एक छोटी सी समस्या थी। जब आप बदलते विद्युत क्षेत्र को देखते हैं, तो यह करंट की तरह कार्य करता है, लेकिन इसमें गतिमान आवेश शामिल नहीं होते हैं। इस असंगति ने भौतिकविदों को परेशान कर दिया।

विस्थापन धारा दर्ज करें

जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने इस पहेली को हल करने के लिए "विस्थापन धारा" की अवधारणा का प्रस्ताव रखा। उन्होंने सुझाव दिया कि एक बदलता विद्युत क्षेत्र गतिशील आवेशों की अनुपस्थिति में भी, एक अतिरिक्त धारा जैसा प्रभाव पैदा कर सकता है। इस अवधारणा को मैक्सवेल के समीकरणों में से एक, एम्पीयर के नियम में लुप्त लिंक को पूरा करने के लिए पेश किया गया था।

एम्पीयर का नियम (अपूर्ण संस्करण): एम्पीयर का नियम मूल रूप से चुंबकीय क्षेत्र (B) के परिसंचरण से संबंधित है

) एक बंद लूप के चारों ओर लूप से गुजरने वाली धारा ($I_{conventional}$) तक। गणितीय रूप से, यह इसके द्वारा दिया गया था:

$\oint {\vec {B}}\cdot dl=\mu _{0}\cdot I_{conventional}$

$\oint$ एक बंद लूप इंटीग्रल का प्रतिनिधित्व करता है।

${\vec {B}}$ चुंबकीय क्षेत्र वेक्टर है ।

$dl$ लूप के साथ एक छोटी लंबाई वाला वेक्टर है।

$\mu _{0}$ निर्वात पारगम्यता (एक स्थिरांक) है ।

एम्पीयर का नियम (पूर्ण संस्करण): विस्थापन धारा की अवधारणा के साथ, एम्पीयर के नियम को पारंपरिक धारा (I_conventional) और विस्थापन धारा (I_displacement) दोनों को शामिल करने के लिए संशोधित किया गया था।

$\oint B\cdot dl=\mu _{0}\cdot (I_{conventional}+I_{displacement}).$

विस्थापन धारा समीकरण: विस्थापन धारा (I_displacement) विद्युत क्षेत्र (E⃗) से कैसे संबंधित है

) के साथ बदलता है

Displacement Current Equation: The displacement current (Idisplacement​) is related to how the electric field (E) changes with time (∂t∂E

) and is given by:

Idisplacement​=ε0​⋅∂t∂E

सरल शब्दों में

विस्थापन धारा एक "नकली" धारा की तरह है जो बदलते विद्युत क्षेत्रों के कारण बहती है और बदलते विद्युत क्षेत्रों के साथ सर्किट के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र कैसे बनाए जाते हैं, इसमें भूमिका निभाती है। यह एक आकर्षक अवधारणा है जो हमें बिजली और चुंबकत्व के बीच गहरे संबंध को समझने में मदद करती है!