手機版|
二維碼|
電場中某點的電位移矢量對時間的變化率，我們稱之為該點的位移電流密度。電位移矢量是一個用以描述電場的輔助物理量，用符號D表示。電位移矢量作為在討論靜電場中存在電介質的情況下，電荷分布和電場強度的關系時引入的輔助矢量。
D = ε0E + P
電位移矢量又叫電感應強度矢量。E是電場強度，P是極化強度，ε0是真空介電常數。D的單位是C/m?。對線性各向同性的電介質有D=εE，ε是電介質的絕對介電常數。
電位移矢量隨時間的變化率對曲面的積分就是位移電流。英國物理學家麥克斯韋首先提出這種變化會產生磁場的假設，并稱其為“位移電流”。但位移電流只表示電場的變化率，與傳導電流不同，它不產生熱效應、化學效應等。
繼電磁感應現象發(fā)現之后，麥克斯韋的這一假設更加深入一步揭示了電現象與磁現象之間的聯(lián)系。位移電流是建立麥克斯韋方程組的一個重要依據。注：位移電流不是電荷作定向運動的電流，但它引起的變化磁場，與傳導電流引起的變化磁場等效。
位移電流與傳導電流兩者相比，唯一共同點僅在于都可以在空間激發(fā)磁場，但二者本質是不同的：
(1)位移電流的本質是變化著的電場，而傳導電流則是自由電荷的定向運動；
(2)傳導電流在通過導體時會產生焦耳熱，而位移電流則不會產生焦耳熱；位移電流也不會產生化學效應。
(3)位移電流也即變化著的電場可以存在于真空、導體、電介質中，而傳導電流只能存在于導體中
(4)位移電流的磁效應服從安培環(huán)路定理。
位移電流密度公式 的導出在大多數電磁學教材里以及有關文獻中都是用平行板電容器的充放電過程這個特例得出全電流公式，并指出全電流的連續(xù)性，以此得出位移電流密度公式。然而在教學中學生往往不易理解其物理含義，對位移電流的實質也認識不清，使學生認為只有傳導電流為零的地方才由位移電流“接下去”。因此從電荷運動和場的變化的整體觀念，運用高斯定律和電荷守恒定律來導出位移電流的密度公式，其推導過程本身對學生理解全電流的概念亦有幫助。
設S為空間任一閉合曲面，其法線向外，如圖所示，C為S上一有向閉合曲線，分S為S1、S2兩個曲面，按右手法則，S1的法線將指向內部，而S2的法線保持不變。設在此空間內有穩(wěn)恒電流流動，在某時刻穿過S1面的電流為IS1，穿過S2面的電流為IS2，根據電荷守恒定律，不可能有電荷在S內積累或放出，所以，IS1= IS2。
這里Sc是以C為邊界的任何曲面，取SC為S1即得電流IS1，取Sc為S2即得IS2，所以在恒流情況下IS1= IS2是必然的。然而并不是在所有情形下在任何時刻穿過S1的傳導電流IS1都與穿過S2的傳導電流IS2相等?，F考慮這樣一種情況：
一根無限長的荷電直導線，以勻速V0沿其軸向運動，如果導線中電荷的分布是均勻的，其線密度為λ，那么對于靜止的觀察者來說，此即一無限長的通電長直導線，其電流強度為λV0，如圖，我們選擇以導線為軸線的圓柱面，S1、S2分別為圓柱面的兩個底面，C為S1的邊界線，即是一個繞圓柱的圓，由于是穩(wěn)恒電流，所以IS1= IS2。
位移電流表征了變化的電場要產生磁場。法拉第電場感應定律表明了變化的磁場能產生電場，但變化的電場是否產生磁場?當時人們一無所知，只有當位移電流的提出才把電磁場統(tǒng)一起來的，這個名詞是麥克斯韋想出來的劃時代的創(chuàng)造，是麥克斯韋一生最偉大的貢獻，不可不知。
比較：
位移電流是相對于傳導電流（就是你所說的導線中流過的電流）而言的。傳導電流是由導線中電荷的定向運動產生的，產生它的源是電荷； 而位移電流是由該處電場的變化（D隨時間變化）產生的渦旋電流，這個電流是感應電流，你在該處放一段導線里面就有電流流過，產生它的源是變化的電場。
舉例：
電磁爐就是利用變化的電場產生位移電流在鍋底里流動產生焦耳熱煮熟食物的，這個例子很典型。
當然最典型的例子是平行板電容器實驗，也就是課本里引入位移電流時用到的那個，當電容器兩端導線里的傳導電流變化時，電容器之間的電場就會跟著變化，同時就會在電容器兩個板之間產生位移電流。
公式：
用一個公式概況起來就是修正的安培環(huán)路定理，麥克斯韋第二式，磁場強度H沿任何閉合路徑的線積分，等于這閉合路徑所包圍的電流和（傳導電流+位移電流），這個公式說明在對磁場強度的環(huán)流量貢獻上，位移電流和傳導電流都有，計算的時候兩個都要包括進去。
