Хорошее объяснение тока смещения дано в [1]. Закон полного тока для произвольного контура в магнитном поле гласит: циркуляция вектора магнитной индукции вдоль замкнутого контура L в вакууме пропорциональна алгеброической сумме всех токов, пронизывающих поверхность, натянутую на этот контур [2, с.247],
см. Рис.1,(1).
Применим этот закон к замкнутому контуру с конденсатором, см. Рис. 1.
Если в качестве поверхности выбрать S1, то циркуляция индукции по контуру L будет равна току I. Однако если кто-то предпочтёт использовать поверхность S2, получится конфуз – циркуляция обратится в нуль – S2 токи не пронизывают. Чтобы избавиться от этого, Максвелл предложил к сумме токов в правой часть уравнения добавлять функцию Рис.1, (2), где D – вектор электрического смещения. Для поверхности S1 она равна нулю, для S2 – току I. Эту добавку Максвелл не совсем удачно назвал током смещения – в конденсаторе, находящемся в вакууме, никакого переноса зарядов нет.
Если вообразить, что ток смещения в смысле переноса каких-то гипотетических зарядов реально существует (в целях удобства расчётов, скажем), то можно будет считать, что для переменного тока цепь с конденсатором является замкнутым контуром.
Но тут возникает вопрос, что будет с циркуляцией, если контур L расположить в самом конденсаторе? Максвелл предложил (судя по всему), считать, что циркуляция и здесь определится током смещения; ток смещения в конденсаторе порождает переменное магнитное поле.
Экспериментальных данных, подтверждающих эту гипотезу, у Максвелла тогда не было. Как нет их (убедительных) и поныне. Если же опираться на электродинамику Ампера-Вебера, то магнитное поле внутри конденсатора может возникнуть лишь тогда, когда за время прохождения сигнала между обкладками, существенно изменится частота сигнала.
Заключение
• Попытки измерить магнитное поле токов смещения напрямую уже в наше время предпринимались неоднократно. В корректно поставленных экспериментах обнаружить магнитное поле не удалось.
• Гипотеза Максвелла о том, что ток смещения является источником магнитного поля, не соответствует, на мой взгляд, действительности. Электродинамика Фарадея-Максвелла – тупиковый путь развития этого раздела физики.
• Важные для дальнейшего развития электродинамики эксперименты ещё ждут своих авторов.
Источники информации
1. Наркевич И.И., Волмянский Э.И., Лобко С.И. – Физика. Учебник. Мн.: Новое знание, 2004. – 680 с.
2. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. – М.: Наука, 1990. – 624 с.
02.02.2015