Ток смещения
Из опытов по размыканию и замыканию электрической цепи, содержащей конденсатор, известно, что переменный или изменяющийся во времени ток через конденсатор протекает, а постоянный ток не протекает.
Так как внутри конденсатора - диэлектрик или вакуум, то ток проводимости внутри конденсатора протекать не может. Для объяснения наличия в цепи с конденсатором переменного тока Максвел предположил, что внутри конденсатора возникает ток, который он назвал током смещения. Кроме того Максвел ввел понятие полного тока, который по его предположению равен сумме токов проводимости и смещения
Iполн=I+Iсм= (1)
где j и jсм - плотности токов смещения.
Выражение для тока смещения согласно Максвелу можно найти следующим образом. Ввиду непрерывности линий тока на границе проводник-конденсатор тон проводимости I должен переходить в ток смещения I=Iсм. Согласно определению ток проводимости равен I=dq/dt, где на границе проводник-конденсатор q - заряд обкладки конденсатора.
Для нахождения производной dq/dt окружим обкладку конденсатора произвольной замкнутой поверхностью S и воспользуемся теоремой Гаусса для вектора D -индукции электрического поля
(2)
где q - свободный заряд на обкладке конденсатора внутри S. Дифференцируя обе части (2) по t, найдем ток смещения в конденсаторе
(3)
Учитывая, что (4)
из (3) и (4) получим, что плотность тока смещения равна скорости изменения индукции эл. поля в конденсаторе
(5)
Плотность полного тока в области пространства, где существуют токи проводимости и переменное электрическое поле равна
(6)