Струм зміщення принципово відрізняється від струму провідності - він не пов'язаний з рухом зарядів. Він обумовлений тільки зміною в часі електричного поля (см.3.5). Навіть в вакуумі зміна електричного поля призводить до виникнення в навколишньому просторі магнітного поля. Саме за цією ознакою струм зміщення тотожний току провідності і це дає можливість умовно називати його «струмом».
Струм зміщення jсм виникає не тільки в вакуумі або діелектриках, але і в провідниках при проходженні по ним змінного струму провідності jпр. Однак він малий у порівнянні з jпр (з огляду на це їм нехтують).
У масивних провідниках, поміщених в змінне магнітне поле, можуть відповідно до закону (3.70) наводитися індукційні струми. Ці струми є вихровими в обсязі провідників і відомі як струми Фуко.
Токи Фуко створюють власне магнітне поле, яке відповідно до правила Ленца (см.3.73) перешкоджають зміни викликав їх магнітного потоку. Високочастотні струми Фуко приводять до нагрівання провідників, що дозволяє їх застосовувати для плавки металів в індукційних печах, в мікрохвильових печах для нагрівання проводять струми продуктів, в фізіотерапії (тіло людини - провідник) і т.д. В інших випадках для зменшення втрат на тепло в електричних машинах і трансформаторах збільшують опір струмів Фуко, роблячи їх сердечники не суцільний, а з ізольованих один від одного тонких пластин.
У ланцюгах з перемінним електричним струмом електроопір провідників зростає зі збільшенням частоти струму. Це пояснюється тим, що розподіл щільності струму по перетину провідника стає неоднорідним з урахуванням струмів Фуко: щільність струму зростає у поверхні (так званий скін - ефект). Це ж дозволяє робити провідники пустотілі (трубчастими). На скін - ефект засновані методики високочастотної гарту поверхні деталей.
Сила змінного струму виявляється в один і той же момент часу неоднаковою в різних ділянках провідника. Це обумовлено кінцевою швидкістю поширення уздовж провідника мінливого електромагнітного поля. Однак, якщо врахувати малу швидкість руху носіїв зарядів в порівнянні зі швидкістю поширення поля, то струми можна вважати квазістаціонарними також як і порушувані ними магнітні поля.
Змінні струми отримують за допомогою генераторів. При обертанні контуру в магнітному полі з кутовий швидкістю через площу, обмежену контуром, періодично змінюється магнітний потік (див. 3.67).
,
де Ф0 - максимальне значення потоку через площу S контуру.
Електрорушійна сила, що виникає при цьому (см.3.70), буде змінюватися за синусоїдальним законом. # 949; 0 = # 969; Ф0 -амплітуда ЕРС. Якщо ланцюг замкнута, то в ній потече змінний струм:
.
Взагалі будь-який провідник крім провідникові R володіє індуктивністю L і ємністю С. Вони надають току додатковий опір на увазі появи ЕРС самоіндукції (см.3.73) і інертності перезарядки ємності. Тоді амплітудне значення сили змінного струму:
Величина має характер повного опору (імпеданс). Вона залежить від значень R, L, C і частоти w. При w, що задовольняє умові:
,
повне опір має мінімальне значення рівне R, а амплітуда сили змінного струму досягає максимального значення:
Частота - називається резонансною. RL = Lw і - називають індуктивним і ємнісним опорами в колі змінного струму.
Змінний електричний струм має велике практичне застосування. Його можна передавати з малими втратами на великі відстані і за допомогою трансформаторів в широких межах змінювати його силу і напругу.
Щоб характеризувати дію змінного струму в порівнянні його з постійним вводиться поняття діючих значень сили струму і напруги. Діючим значенням сили струму називають величину I, пов'язану з амплітудою I0 наступним чином:
аналогічно і напруга. Саме вони визначають потужність змінного струму. Можна також дати і інше визначення ІД. діюче значення сили змінного струму одно такій силі постійного струму, який виділяє в ланцюзі ту ж кількість теплоти, що і змінний струм.
ФІЗИКА КОЛИВАНЬ І ХВИЛЬ
Коливаннями називаються процеси або руху, які характеризуються певною повторюваністю в часі.
Коливання будуть вільними, якщо вони відбуваються за рахунок спочатку повідомленої енергії при подальшому відсутності зовнішніх впливів на систему.