Струм зміщення або абсорбційний струм - величина, прямо пропорційна швидкості зміни електричної індукції. Це поняття використовується в класичної електродинаміки. Введено Дж. К. Максвеллом при побудові теорії електромагнітного поля.
Введення струму зміщення дозволило усунути протиріччя [1] в формулою Ампера для циркуляції магнітного поля, яка після додавання туди струму зміщення стала несуперечливої і склала останнє рівняння, що дозволило коректно замкнути систему рівнянь (класичної) електродинаміки.
Строго кажучи, струм зміщення не є [2] електричним струмом, але вимірюється в тих же одиницях, що і електричний струм.
Точне формулювання
У вакуумі, а також в будь-якому речовині, в якому можна знехтувати поляризацією або швидкістю його зміни, струмом зміщення (З точністю до універсального постійного коефіцієнта) називається [3] потік вектора швидкості зміни електричного поля
через деяку поверхню [4]
:
( СІ)
( СГС)
У діелектриках (і у всіх речовинах, де не можна знехтувати зміною поляризації) використовується наступне визначення:
( СІ)
( СГС),
де D - вектор електричної індукції (історично вектор D називався електричним зміщенням, звідси і назва "струм зміщення")
Відповідно, щільністю струму зміщення у вакуумі називається величина
( СІ)
( СГС)
а в діелектриках - величина
( СІ)
( СГС)
У деяких книгах щільність струму зміщення називається просто "струмом зміщення".
Струм зміщення і струм провідності
У природі можна виділити два види струмів: струм пов'язаних зарядів і струм провідності.
Струм зв'язаних зарядів - це переміщення середніх положень зв'язаних електронів і ядер, складових молекулу, відносно центру молекули.
Струм провідності - це направлений рух на великі відстані вільних зарядів (наприклад, іонів або вільних електронів). У разі, якщо цей струм йде не в речовині, а у вільному простанство, нерідко замість терміна "струм провідності" вживають термін "ток переносу". Інакше кажучи, струм переносу або струм конвекції обумовлений переносом електричних зарядів у вільному просторі зарядженими частинками або тілами під дією електричного поля.
За часів Максвела струм провідності міг бути експериментально зареєстрований і виміряно (наприклад, амперметром, індикаторної лампою), тоді як рух зв'язаних зарядів всередині діелектриків могло бути лише побічно оцінено.
Сума струму зв'язаних зарядів і швидкості зміни потоку електричного поля була названа струмом зміщення в діелектриках.
При розриві ланцюга постійного струму і включенні в неї конденсатора струм в розімкнутому контурі відсутній. При харчуванні такого розімкнутого контуру від джерела змінної напруги в ньому реєструється змінний струм (при досить високій частоті і ємності конденсатора загоряється лампа, включена послідовно з конденсатором). Для опису і пояснення "проходження" змінного струму через конденсатор (розрив по постійному струму) Максвелл ввів поняття струму зміщення.
Струм зміщення існує і в провідниках, по яких тече змінний струм провідності, проте в даному випадку він пренебрежимо малий у порівнянні із струмом провідності. Наявність струмів зміщення підтверджено експериментально радянським фізиком А. А. Ейхенвальда, що вивчив магнітне поле струму поляризації, який є частиною струму зміщення. У загальному випадку, струми провідності і зміщення в просторі не розділені, вони знаходяться в одному і тому ж обсязі. Тому Максвелл ввів поняття повного струму, рівного сумі струмів провідності (а також конвекційних струмів) і зсуву. Щільність повного струму:
де j - густина струму провідності, j D - щільність струму зміщення [5].
У діелектрику (наприклад, в діелектрику конденсатора) і у вакуумі немає струмів провідності. Тому наведена вище формула Максвелла пишеться так -