Question

位移电流的定义

Answer 1

在电磁学里，位移电流 （displacement current） 定义为电位移通量对于时间的变化率：

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

式中的 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= 。式中 称为位移电流密度矢量j位= 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 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，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。