Verschiebungsstrom - Definition
Verschiebungsstrom - Definition
Der Verschiebungsstrom ist ein Konzept, das von James Clerk Maxwell eingeführt wurde, um die klassischen Gleichungen des Elektromagnetismus so zu ergänzen, dass sie mit dem Grundsatz der Ladungserhaltung übereinstimmen. Er bezeichnet den zeitlich veränderlichen Fluss des elektrischen Feldes, der in Wechselstromsystemen eine Rolle spielt, die dem Leitungsstrom entspricht, obwohl er nicht die tatsächliche Bewegung von Ladungen in einem Leiter beinhaltet.
Formal wird der Verschiebungsstrom durch einen Term beschrieben, der die zeitliche Ableitung der elektrischen Feldstärke enthält. In Dielektrika und im Vakuum entspricht dieser Strom der zeitlichen Änderung der elektrischen Feldstärke, während bei Vorhandensein von Materialien mit einer gewissen elektrischen Permeabilität auch deren Einfluss durch entsprechende konstitutive Transformationen berücksichtigt wird.
Dieses Phänomen ist von besonderer Bedeutung bei der Analyse von Kondensatoren in Wechselstromkreisen. Obwohl zwischen den Kondensatordeckeln kein physikalischer Leitungsstrom fließt, bewirkt das elektrische Wechselfeld im Dielektrikum das Vorhandensein eines Verschiebungsstroms, der die Kontinuität der Stromleitungen im Stromkreis vervollständigt. Daher können Stromkreise, die Kondensatoren enthalten, Wechselstrom leiten, obwohl sie eine Barriere für Gleichstrom darstellen.
Die Erkenntnis des Verschiebungsstroms ermöglichte die Formulierung der vollständigen Maxwellschen Gleichungen und die Vorhersage der Existenz elektromagnetischer Wellen, die ein sich selbst erhaltendes System von elektrischen und magnetischen Wechselfeldern sind. Heute wird das Konzept des Verschiebungsstroms in der elektromagnetischen Wellentheorie, der dielektrischen Analyse, der Antennentechnik sowie beim Entwurf von Mikrowellen- und optoelektronischen Strukturen verwendet.
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