位移电流是怎么产生的?位移电流的实质

电磁学位移电流定义为电位移通量对于时间的变化率:

位移电流是怎么产生的?位移电流的实质

位移电流的单位与电流的单位相同,在SI单位制中单位为安[培]。如同真实的电流,位移电流也会产生磁场。但是,位移电流并不是移动的电荷所形成的电流;而是电位移通量对于时间的偏导数,故它不具有传导电流所具有的其它效应,如焦耳热效应和化学效应。

考虑到上式的求导和积分顺序可以交换,上式也可被改写为

位移电流是怎么产生的?位移电流的实质

式中的

位移电流是怎么产生的?位移电流的实质

称位移电流密度。

位移电流是指穿过某曲面的电位移通量φD的时间变化率。这是麦克斯韦(1861~1862年)首先引出的一个概念。因为ΦD=ΦsD·ds,所以位移电流又可表示为i位=

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。式中

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称为位移电流密度矢量j位=

位移电流是怎么产生的?位移电流的实质

这样,位移电流等于曲面上位移电流密度的面积分。又因D=ε0E+P,E为电场强度矢量,P为该点的极化强度矢量,则位移电流密度j位=ε0

位移电流是怎么产生的?位移电流的实质

为介质极化强度随时间的变化率,它与极化电荷的移动相联系。在真空中这一项等于零,这时j位=ε0

位移电流是怎么产生的?位移电流的实质

,它与电场强度随时间的变化率相联系,是位移电流的基本组成部分。这个基本部分与电荷的运动无关,本质上是随时间变化的电场。麦克斯韦认为位移电流以与传导电流相同的方式激发磁场。亦即变化着的电场在其周围空间激发磁场。这样,磁场可由传导电流激发,也可由变化的电场激发,这一假说是产生电磁波的必要条件之一。而在实验验证了电磁波的存在之后,这一假说就上升成为电磁理论的基本组成之一。真空中的位移电流,只相当于电场强度随时间的变化,不伴有电荷或任何别的实体的任何运动。即使在介质中,位移电流也不产生化学效应和焦尔热。

位移电流的实质:位移电流完全就是为了简化电磁感应的方程而产生的,(由于输入公式不好输,你上百度搜一下“麦克斯韦方程组”,)麦克斯韦方程组里边第四式的D太突兀了,公式不简洁,为了把它合并到旁边的一项I(或J)中,强行规定D对时间的微分就是位移电流密度,对面积积分就是位移电流.

其实这一项并不是电流,而仅仅只是变化的电场,但是作出这种强行规定之后,第四式就可以把积分项给扔掉了,而规定第四式中的I(或J)为广义电流(过电流密度),包括一般的电流(或电流密度)+位移电流(或唯一电流密度).

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