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交流回路と変位電流

人から聞いたのですが、全く理解できなかったので質問させていただきます。

交流回路では本来は変位電流があり、それによって電磁波が発生するが、それを無視している。周波数が高いと無視できなくなる

とかだったのですが、よく分かりません。
変位電流を調べて見ましたが、「周波数」と「変位電流」の関係がよく分からないので、軽く教えて欲しいです
高校物理程度しか分かりません。

質問者からの補足コメント

  • e^(jwt)
    のjとは、虚数単位でしょうか?
    rot Hというのは磁場が渦巻いていると解釈でよいですか?
    渦巻きの磁場は、電流と、電場のなにか(なんでしょうか。)によって生じる。それが変位電流(と私が質問したもの)という意味ですか?

    また、e^(jwt)のjが虚数単位であれば、オイラーの公式から、それはcosとsinの和に直せますが、周期的に変動する電流を使っているというのを示唆していることになるのでしょうか?

    すなわち、周期的な変動が大きいほどに変位電流(と私が質問したもの)が大きくなる、という解釈で良いですか?

    ちなみに変位電流という呼び名がダメなのであれば、何と呼ぶのが正解でしょうか

      補足日時:2020/06/23 07:46

A 回答 (6件)

補足について。


電磁波や高周波における現象で有益なのは(解析できる?のは)は正弦波の場合です。
したがって、簡単のため e^jwtと置いて解を求めています。

従って補足の内容はすべて良いと思います。

マクスウェルの式は
rotD+∂B/∂t=0
rotH-∂D/∂t=i
と書くのが好みです。したがって、∂B/∂tは「磁場の時間変化」と言っていると思うので、
∂D/∂tは「電束密度の時間変化」で良いと思います。個人的な意見ですが。

なお、rotD=-∂B/∂t などの式から、「磁場の時間変化は電界を作る」などとよく言われま
すが、これは人間の解釈であって、うまくいく場合もあるようですが、方程式は「電界の
rot(座標の位置変化に関わる量)と磁場の時間変化を足したものはつねに0になっている」
としか言っていません。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
完全には理解できませんが、今後の興味が湧きました。

お礼日時:2020/06/24 07:52

>直流回路では「変位電流」は無いことになりますか?


電圧を加えた一瞬だけ存在することになります。
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この回答へのお礼

ありがとうございます

お礼日時:2020/06/24 07:52

過去回答に「変位電流と言う言葉はやめるべき」とありましたが、調べてみたら他には「電束電流」と言う言い方があるようですね。

本当は「○○電流」と言う呼び方自体が不適切なのかもしれませんが、他に名前がないのなら「変位電流」と呼ぶしかないと思います。


そもそも科学の世界では「本当はふさわしくない」と言う呼び方が名前として定着してしまっている場合が結構あるようです。例えば「原子」と言う名前も元々は「それ以上分割できない粒子」と言う意味だったそうなので、本来は「間違った呼び方」と言う事になるようです。結局「どう言うものかちゃんと理解しておく」と言う事が大切だと思います。
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この回答へのお礼

なるほど。ありがとうございます。なかなか変位電流の話は難しいようで混乱しております。

お礼日時:2020/06/23 10:52

No.1です。

変位電流は仮想的な物で実体は電界の変化です。変位電流のは磁界を発生させますので電流と仮想すると便利です。
コンデンサに流れる電流で説明したので、周波数に比例して大きくなります。
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この回答へのお礼

コンデンサーは直流回路でも考えられますよね?
交流なら周波数と言われれば、コンセントなら50Hzか。などと分かるのですが、直流回路には「周波数」ってのがないと思うのです。
そうすると直流回路では「変位電流」は無いことになりますか?

お礼日時:2020/06/23 10:54

マクスウェルの式を複素数表示で e^(jwt)を使うと


rot H=i+jwεE
と表されます。jwεEの項は周波数が大きくなると大きくなります。普通の交流回路では準定常電流
を扱い、iに対して、jwεE≒0 の状態を取り扱います。

なお、変位電流という言葉はやめるべきです。電流には立派な定義があり、何かが流れているわけ
ではありませんので。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。補足をしてみました。よろしければ回答いただけませんか。

お礼日時:2020/06/23 07:47

平行平板のコンデンサを考えます。

コンデンサなので交流は流れます。このとき、コンデンサまでの導体に電流が流れるますが、コンデンサの極板の間も電流が流れている事になります。これを変位電流と言います。周波数が低い時は、ごく僅かな電流ですが、周波数が高くなると大きな電流になります。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
もう1人の回答者からは電流ではないと言われたのですが、「仮想的に電流が流れていると解釈する」という感じで良いのですか?
平行板コンデンサーの間に電流が流れていると考えなければ、回路が途切れていておかしいから、そこには「変位電流」が流れているということですか?


あと、周波数と変位電流の大きさの関係を簡単に教えて頂けませんか

お礼日時:2020/06/23 07:49

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