Corriente de desplazamiento de Maxwell y Ley de Ampère John Alexander Pachón Morales G11NL23

Corriente de desplazamiento de Maxwell y Ley de Ampère INTRODUCCIÓN: Maxwell fue capaz de generalizar la Ley de Ampère introduciendo el concepto de CORRIENTE DE DESPLAZAMIENTO, con lo que demostró que las leyes generalizadas de la electricidad y el magnetismo implican la existencia de ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS. Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

Descripción del fenómeno… Consideramos un circuito con un condensador que está cargándose: Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

Mecanismo de conducción de la corriente: La fuente de potencial eléctrico genera una corriente que circula por el alambre conductor hasta una de las placas del condensador. Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

2. Esta corriente genera una acumulación de carga en la placa de llegada, lo cual produce un campo eléctrico entre las placas. Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

El campo eléctrico generado es variable con el tiempo, pues a medida que la placa se va saturando con cargas eléctricas, el valor del campo varía proporcionalmente con el tiempo y de acuerdo a la cantidad de corriente de conducción incidente: Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

La 2ª lámina queda cargada negativamente 3. El E creado por la lámina del condensador ejerce una fuerza pobre las cargas de la segunda lámina, haciendo que las cargas positivas se alejen (y por lo tanto estableciendo una corriente). La 2ª lámina queda cargada negativamente Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

¿Hasta cuándo?... La conducción ocurre hasta que se alcance el equilibrio. Si la intensidad es alterna el proceso se repite cada ciclo. Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

¿Qué pasa?... Existe una corriente de conducción Ic que entra por la lámina de la positiva, pero no existe una corriente de conducción que salga de ella pues la carga se detiene en la placa del condensador. Existe una corriente de conducción que sale de la lámina de la negativa, pero no la hay que penetre. Ic ???? Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

“CORRIENTE DE DESPLAZAMIENTO” Además… Mientras el condensador se carga, el campo eléctrico está variando (lo mismo que σ e Ic)! “CORRIENTE DE DESPLAZAMIENTO” Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

Entonces… ¿Qué es y qué no Id? Una corriente de desplazamiento es una cantidad que esta relacionada con un campo eléctrico que cambia o varía en el tiempo. No es una corriente física, pero asocia un campo eléctrico y magnético. Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

Modelamiento matemático… Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

De acuerdo con la última expresión… La corriente de conducción neta que entra en el volumen del condensador es igual a la corriente de desplazamiento neta que sale de él Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

Puede definirse una densidad de corriente efectiva de desplazamiento JD de manera similar a como se define para la corriente de conducción: Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

una corriente de desplazamiento. Aunque la corriente “pasa” por el condensador, no hay flujo de cargas: es una corriente de desplazamiento. Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

Pero también… La variación de campo eléctrico inducida entre las placas genera igualmente un campo magnético en sus alrededores. Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

Cadena de conceptos… Ic Potencial ΔV [V] Id ∂E/∂t LEY DE OHM Campo eléctrico E [N/C] Ic Fuerza eléctrica F Potencial ΔV [V] Corriente I[A] Id Distancia d Cargas q Resistencia [Ω] ∂E/∂t LEY DE OHM LEY DE COULOMB Masa m (protón, electrón) LEYES DE NEWTON Movimiento Campo magnético B [T] LEY DE AMPÈRE Corriente de conducción continuada Ic Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

MODIFICACIONES SOBRE LA LEY DE AMPÈRE… La Ley de Ampère antes y después de las modificaciones hechas por Maxwell describe la interacción de un campo magnético y una corriente eléctrica. Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

La generación de campo magnético tiene lugar cuando hay variaciones en el campo eléctrico, por ejemplo, cuando una partícula cargada se desplaza con respecto a un punto P. Las diferentes magnitudes de los vectores de E representan la variación de éste cuando se cambia la posición respecto a P Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

De ésta manera, una variación de campo magnético induce un campo eléctrico y una variación de campo eléctrico induce un campo magnético. Lo cual se traduce en: Se induce un campo magnético sobre P Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

Maxwell demostró que las ideas de Ampère pueden generalizarse incluyendo situaciones como los circuitos con condensadores, para lo cual usó la definición matemática de Corriente de desplazamiento… Según Ampère: Según Maxwell: Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

Conclusión… La corriente eléctrica no sólo se produce por el transporte de carga en un punto en un intervalo de tiempo determinado, esto lo demuestra la corriente de desplazamiento definida por Maxwell que relaciona un campo variable con el tiempo. Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère

Gracias! Fundamentos de electricidad y magnetismo UN-Corriente de desplazamiento y Ley de Ampère