Indukowane pole magnetyczne
W poprzednim paragrafie dowiedzieliśmy się, że zmianom pola magnetycznego towarzyszy zawsze powstanie pola elektrycznego. Teraz zajmiemy się powiązaniem prędkości zmian pola elektrycznego z wielkością wywołanego tymi zmianami pola magnetycznego.
W tym celu rozpatrzmy obwód elektryczny zawierający kondensator cylindryczny pokazany na Rys. 1.
W stanie ustalonym pole elektryczne w kondensatorze jest stałe. Natomiast gdy ładujemy lub rozładowujemy kondensator to do okładek dopływa (lub z nich ubywa) ładunek i w konsekwencji zmienia się pole elektryczne \( {\bf E } \) w kondensatorze.
Doświadczenie pokazuje, że pomiędzy okładkami kondensatora powstaje pole magnetyczne wytworzone przez zmieniające się pole elektryczne. Linie pola, pokazane na Rys. 1, mają kształt okręgów tak jak linie pola wokół przewodnika z prądem.
Pole magnetyczne jest wytwarzane w kondensatorze tylko podczas jego ładowania lub rozładowania. Tak więc pole magnetyczne może być wytwarzane zarówno przez przepływ prądu (prawo Ampère'a) jak i przez zmienne pole elektryczne.
Na tej podstawie Maxwell uogólnił prawo Ampère'a do postaci
Prawo 1: Uogólnione prawo Maxwella
Sprawdźmy czy stosując tę modyfikację uzyskamy poprawny wynik na pole \( B \) pomiędzy okładkami.
Z prawa Gaussa wynika, że strumień pola elektrycznego pomiędzy okładkami kondensatora wynosi
Różniczkując to wyrażenie obustronnie po dt otrzymujemy
Przypomnijmy, że zgodnie z prawem Ampère'a
Podstawiając za prąd \( I \) (równanie ( 3 ) ), otrzymujemy wyrażenie
identyczne z wyrazem dodanym przez Maxwella do prawa Ampère'a.
Podsumowując:
Prawo 2: Zmienne pole elektryczne źródłem pola magnetycznego
Mówiąc o polu magnetycznym wytwarzanym przez zmienne pole elektryczne, możemy posłużyć się pojęciem prądu przesunięcia. Więcej na ten temat możesz przeczytać w module Prąd przesunięcia.