corriente de desplazamiento

La corriente de desplazamiento no es un flujo de carga a través de un conductor. En cambio, describe cómo el campo de desplazamiento eléctrico (el campo D) cambia con el tiempo en un punto del espacio. Cuando un campo eléctrico entre dos objetos crece o se reduce, el campo de desplazamiento cambia en magnitud y dirección, y este cambio se comporta matemática y electromagnéticamente como una corriente real, aunque no se muevan electrones.

El concepto es más importante en condensadores y en regiones con materiales dieléctricos entre superficies cargadas. A medida que un condensador se carga, el campo eléctrico entre sus placas se intensifica. Este campo cambiante genera una corriente de desplazamiento que fluye a través del material dieléctrico en la misma dirección que la corriente real que fluye hacia los terminales del condensador. La corriente de desplazamiento es más fuerte durante el período transitorio cuando el voltaje aumenta o disminuye; cae a cero cuando el condensador alcanza el estado estacionario y el campo deja de cambiar.

La corriente de desplazamiento es esencial para las ecuaciones de Maxwell. Sin ella, la ley de inducción electromagnética de Faraday se vuelve asimétrica: un campo magnético cambiante produce un campo eléctrico, pero (incorrectamente) un campo eléctrico cambiante no produciría un campo magnético. Maxwell añadió el término de corriente de desplazamiento para restaurar la simetría y, fundamentalmente, para permitir la existencia de ondas electromagnéticas. Esta enmienda unificó la electricidad, el magnetismo y la luz en un único marco.

Medición y magnitud

La corriente de desplazamiento es proporcional a la tasa de cambio del campo D: Id es igual a la permitividad del medio multiplicada por la tasa de cambio del campo eléctrico. En circuitos prácticos, se vuelve significativa a altas frecuencias o cuando los voltajes oscilan rápidamente. A frecuencias de línea eléctrica (50 a 60 Hz), las corrientes de desplazamiento en condensadores típicos son medibles pero pequeñas. A frecuencias de microondas o RF, las corrientes de desplazamiento rivalizan o superan a las corrientes de conducción y no pueden ignorarse en el análisis de circuitos. Por esta razón, la transmisión de energía de alta frecuencia, el diseño de antenas y el comportamiento de los componentes de RF dependen de la comprensión de la corriente de desplazamiento.

El término "desplazamiento" se refiere no al movimiento físico sino al cambio y la polarización del propio campo eléctrico. Los primeros electricistas y físicos observaron que los campos eléctricos cambiantes se comportan como corrientes en su capacidad para producir campos magnéticos y para acoplar energía entre circuitos, incluso cuando no se mueven portadores de carga. El nombre se mantuvo porque el campo de desplazamiento se "desplaza" a través del espacio en respuesta al voltaje aplicado, y este desplazamiento genera los efectos electromagnéticos observados. En la notación moderna, la densidad de corriente de desplazamiento se escribe como la derivada temporal de D, medida en amperios por metro cuadrado.