
【化】 displacement current
displacement
【計】 bit shift
electric current; electrical current; electricity
【計】 I
【化】 current; electric current; electric current (strength)
【醫】 current; electric current; rheo-
位移電流(Displacement Current)的漢英詞典式解析
位移電流(Displacement Current)是電磁學核心概念,由麥克斯韋于1861年提出,用于完善安培定律。其英文定義為:
"A time-varying electric field that generates a magnetic field, analogous to conduction current but without physical charge movement."
(時變電場産生的等效電流,無需電荷實際移動。)
在麥克斯韋方程組中,位移電流的引入解釋了電容器兩極闆間磁場的存在,統一了電磁理論,并預言了電磁波的存在。
位移電流密度 (vec{J_d}) 的公式為:
$$
vec{J_d} = varepsilon_0 frac{partial vec{E}}{partial t}
$$
其中:
關鍵區别:
傳導電流 | 位移電流 |
---|---|
由自由電荷定向運動形成 | 由時變電場激發 |
存在于導體中 | 存在于真空、介質或電容器極闆間 |
産生焦耳熱 | 不産生焦耳熱 |
位移電流表明變化的電場可激發磁場(反之亦然),揭示了電磁場的相互轉化關系,是電磁波傳播的理論基礎。
在交流電路中,電容器極闆間無電荷遷移,但時變電場等效為位移電流,使電路保持連續性(如安培環路定律修正:( abla times vec{B} = mu_0 (vec{J_c} + varepsilon_0 frac{partial vec{E}}{partial t})))。
天線工作時,時變電場産生的位移電流與傳導電流共同形成輻射場,支撐無線通信技術。
Maxwell, J. C. (1865). A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field. Philosophical Transactions of the Royal Society of London.
Griffiths, D. J. (2017). Introduction to Electrodynamics (4th ed.). Cambridge University Press.
趙凱華, 陳熙謀. 《電磁學》 (第3版). 高等教育出版社.
注:本文内容綜合電磁學經典理論與現代教材,定義與公式均符合國際标準(SI單位制),并引用原始文獻及權威出版物以保障學術嚴謹性。
位移電流是電磁學中的重要概念,其核心定義和特性可綜合如下:
位移電流是由電場變化引起的等效電流,并非實際電荷的移動。它由麥克斯韋提出,用于修正安培定律,使時變電場也能産生磁場,從而完善電磁理論體系。數學上,位移電流密度定義為電位移矢量(( mathbf{D} ))隨時間的變化率: $$ mathbf{J}_d = frac{partial mathbf{D}}{partial t} $$ 總位移電流則為該密度對面積的積分: $$ I_d = iint_S frac{partial mathbf{D}}{partial t} cdot dmathbf{S} $$
特性 | 傳導電流 | 位移電流 |
---|---|---|
産生原因 | 自由電荷定向移動 | 電場變化(如極化電荷位移) |
能量效應 | 産生焦耳熱 | 無焦耳熱 |
存在條件 | 需導體或載流子 | 可存在于真空、介質中 |
數學描述 | ( I_c = int mathbf{J} cdot dmathbf{S} ) | ( I_d = epsilon_0 frac{dPhi_E}{dt} ) |
(依據)
如需進一步了解數學推導或曆史背景,可參考(360百科)和(知乎)的詳細分析。
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