Corriente de desplazamiento

1. Corriente de desplazamiento Introducción Corriente de desplazamiento Joan Ligarreto Ostos G 11- NL 16

2. Introducción • Corriente de desplazamiento Este concepto fue introducido por el físico escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) para la Ley de Ampere generalizada, la cual consideró como la derivada de un campo eléctrico respecto al tiempo. El principio que desarrolla esta concepto así como el conjunto de las cuatro ecuaciones de maxwell, le. valieron a este científico el desarrollo de la teoría electromagnética.

3. Corriente de desplazamiento • Es un tipo de corriente postulada en por Maxwell para la ley de Ampere generalizada, fundamental en su teoría electromagnética. La corriente de desplazamiento puede definirse como variación de un campo eléctrico en función del tiempo. No es una corriente física en el sentido de que no la produce una carga en movimiento. Esta puede ocurrir en el vacio o en un dieléctrico. • Matemáticamente lo definimos como el flujo de campo eléctrico a través de una superficie, y está dado por la ecuación:

4. Corriente de desplazamiento • Para explicar este fenómeno consideremos primero una fuente de tensión que inicialmente se encuentra cargando un condensador: Figura 1: Circuito simple de carga de un condensador alimentado por una fuente de tensión E.

5. Corriente de desplazamiento • Si consideramos una resistencia en los cables del circuito por ejemplo, vemos que por ley de Ohm se genera una corriente que sale del positivo de la fuente por convención de dispositivo generador de potencia y llega hasta una placa del condensador, la cual empieza a acumular cargas positivas (defecto de electrones) y negativas (exceso de electrones) en la otra placa, generando un campo eléctrico como puede apreciarse en la siguiente gráfica: Figura 2: Distribución de la carga de un condensador alimentado por una fuente de tensión E.

6. Corriente de desplazamiento • Esta diferencia de potencial genera un campo eléctrico entre las dos placas paralelas separadas una distancia determinada puesto que V=E*d. Figura 3: Campo eléctrico generado por las dos placas paralelas en las que existe una diferencia de potencial. Figura 4: Línea de fuerza del campo eléctrico entre dos placas paralelas electrizadas uniformemente

7. Corriente de desplazamiento • El campo eléctrico que se genera tiene la particularidad de que es variable en el tiempo, pues las cargas se van acumulando poco a poco proporcionando cada vez más líneas de campo eléctrico, entonces deducimos que en la carga de un condensador el campo eléctrico generado es cada vez mayor. Además este campo eléctrico genera un campo magnético con la dirección que se muestra a continuación: Figura 5: El campo eléctrico entre las placas del condensador genera un campo magnético cuya dirección está dada por la ley de la mano derecha.

8. Corriente de desplazamiento • Sabemos que existe una corriente de conducción IC que penetra por la lámina de la izquierda, pero no existe una corriente de conducción que salga de ella. Existe una corriente de conducción que sale de la lámina de la derecha, pero no una que la penetre. Sabemos además que mientras el condensador se carga, el campo  eléctrico y la corriente de conducción mencionada varían con el tiempo. Figura 6:Campo eléctrico entre dos placas paralelas y sus superficies equipotenciales.

9. Corriente de desplazamiento • Entonces que sucede realmente si no hay carga que se transporte entre ambas placas? • Para compensar esta diferencia, Maxwell razonó que esta carga se encontraba en el flujo eléctrico, la carga en el campo eléctrico, y mientras que la corriente de desplazamiento no es una corriente de carga eléctrica, produce el mismo resultado que aquella generando campo magnético. Figura 7: Campo eléctrico entre las placas del condensador y su campo magnético correspondiente.

10. Corriente de desplazamiento • Algunas fórmulas de interés: • Definiendo una densidad de corriente JD tal que IC =JD*A tenemos: • Expresión a la que Maxwell definió como corriente de desplazamiento.

11. Conclusiones • El aporte de maxwell a la ley de ampere constituye uno de los pilares de la teoría electromagnética clásica descrita en sus 4 ecuaciones fundamentales. • La corriente de desplazamiento es una corriente eléctrica que no se produce por cargas en movimiento entre una y otra placa del condensador . • La corriente de desplazamiento esta relacionada con el flujo de campo eléctrico respecto al tiempo y el campo magnético asociado.

12. Bibliografía • http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_de_desplazamiento. Definición- Corriente de desplazamiento. • P. A. Tipler. Física II, Reverté, Barcelona, 1984. C. G. Bollini y J. J. Giambiagi. Tercera edición. Páginas 762- 798. • http://www.bricopage.com/electricidad/capacitor.htm. Carga de un condensador. • http://www2.uah.es/ega/FisicaI/Tema7/Cdesplazamiento.pdf. Corriente de desplazamiento en el proceso de carga de un condensador. • http://www.historiasdelaciencia.com/?p=162. Ecuaciones de Maxwell.