5.2 MAXWELLscher Verschiebungsstrom

Wir betrachten das Magnetfeld bei der Entladung eines Kondensators:

PIC

A1 und A2 seien von P umrandet. Es gilt das Ampèresche Gesetz:

 integral                integral 
  B ds = m0I = m0  jdA
P               A

Durch die Flche A1 fliet ein elektrischer Strom I, womit gilt:

   integral 
m0  jdA = m0 .I
 A1

Der Strom durch die Flche A2 ist gleich Null:

    integral 
m0   jdA = 0
  A
   2

Es handelt sich somit um einen Widerspruch! MAXWELL lste das Problem durch Einfhrung eines effektiven Stromes, des sogenannten Verschiebungsstroms:

            (      )
Iv = dQ = d- e0A .E
     dt   dt

|-----------|
|jv = e0 .@E|
---------@t-|

Fr die MAXWELLsche Gleichung gilt also:

 integral                   integral  (        )
                            @E-
   B ds = m0 .I = m0 . j + e0 @t dA

Mit dem STOKESschen Satz erhalten wir:

 integral        integral                integral  (     @E )
  B ds =   rot B dA = m0 .   j + e0--  dA
                                 @t

Mit m0 . e0 = -1
c2 folgt:

                     |----------|
               @E    |     1 @E |
rotB = m0j +m0e0-@t = m0j + c2@t-|
                     ------------

Da @B-
 @t > 0, gilt schlielich:

|------------|
|        dB  |
rot E = --dt |
-------------

PIC

Wir bilden die Divergenz der obigen Gleichung.

==> div(rotB) = m divj + 1-div @E-
              0      c2   @t

Da die Divergenz einer Rotation gleich Null ist, ergibt sich:

0 = divj + e0div @E
              @t

Mit div E = 1
er erhalten wir schlielich die Kontinuittsgleichung:

|------@------|
|divj + --r = 0|
-------@t-----|