分类

位移电流

英文

displacement electric current

简介

电动力学的基本概念之一.指由变化的电场所产生的、能够激发磁场的电流.稳恒电流是闭合的,有∇·J=0.在非稳恒情况下,电流分布由电荷守恒定律制约:

它说明非稳恒电流不再是闭合的.现在考察电流激发磁场的规律

上式是稳恒磁场的一个基本方程,可由安培环路定理

运用斯托克斯公式导出.对式(2)两边取散度,由于∇·∇×B≡0,因此式(2)只有当∇·J=0时才可能成立.在稳恒情况下,电流J是闭合的,∇·J=0,式(2)在理论上没有矛盾.但是在非稳恒情况下,∇·J≠0,因而式(2)与电荷守恒定律发生矛盾.为了将式(2)推广到普遍情形,英国数学家、物理学家麦克斯韦(Maxwell,J.C.)引入了一个非常重要的概念,即位移电流密度JD,它和电流J合起来构成闭合的量

并假设位移电流JD与电流J一样产生磁效应,即把式(2)修改为

此式两边的散度都等于零,因而理论上就不再有矛盾.由式(3)可导出JD的可能表示式.由电荷守恒定律

及电场散度与电荷密度ρ的关系式

两式合起来得

与式(3)比较即得JD的一个可能表示式

已知位移电流密度JD,则可进一步表示出位移电流

式中D=ε0E为真空电位移矢量.式(6)揭示了位移电流的实质是变化的电场.

位移电流与传导电流相同之处是它们都能激发磁场.不同之处是,位移电流由变化的电场产生,而传导电流由电荷定向移动产生;位移电流不能产生焦耳热,而传导电流能产生焦耳热.