福州大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿，电磁场、热学）23 位移电流假设

位移电流

1 位移电流

位移电流的出 恒定电流取环路L,对环路 取两个任意曲面S1、S2, 穿过两个曲面的电流强度相等,S 由安培环路定理有: fFd=∑/= =∑1=「 对于稳恒电流,穿过环路所张任意曲面的的电 流强度都是相等的。 但对于非稳恒电流又如何呢? 以电容器充、放电过程为例

2 I S2 S1 恒定电流取环路 L，对环路 取两个任意曲面 S1、 S2， L I  H dl =I L    H dl =I L    =  S1 j dS    =  S2 j dS   对于稳恒电流，穿过环路所张任意曲面的的电 流强度都是相等的。 但对于非稳恒电流又如何呢？ 由安培环路定理有： 穿过两个曲面的电流强度相等， 一、位移电流的提出 以电容器充、放电过程为例

作环路L对L也取两个曲面S1、Ss1隐 S1面有电流流过,而S2面无电 流通过。 对S1面应用安培环路定理: :d=∑l=j K 对S2面应用安培环路定理,由于S2面无电流通过, H·dl 0 对于同一个环路L,由于对环路所张的曲面不同, 所得到的结果也不同。 位移电流假设 为了使稳恒磁场的安培环路定理也适用于非稳恒电 流的电路,麦克斯韦提出了位移电流的假设

3 S1 面有电流流过,而 S2 面无电 流通过。  H dl =I L   对 S2 面应用安培环路定理，由于 S2 面无电流通过，   L H dl    =  S1 j dS    =  2 S j dS   = 0 对于同一个环路 L，由于对环路所张的曲面不同， 所得到的结果也不同。 作环路 L, 对 L 也取两个曲面 S1、 S2。 对S1 面应用安培环路定理： 为了使稳恒磁场的安培环路定理也适用于非稳恒电 流的电路，麦克斯韦提出了位移电流的假设。 S 2 S1 L  K  二、位移电流假设

设在电容器导体极板上的电荷密 度为σ,极板面积为S。 dg d(os) s da O 电路中电流l= S dt 极板间电位移通量对时间的变化率为: K dop d (ds) cdo dt dt dt dt dt 1865年麦克斯韦提出一个假设:当电容器充、 放电时,电容器中的电场发生变化,变化的电场可等 效为电流,这种电流称为位移电流I 位移电流等于电位移通量随时间的变化率 某一时刻位移电流的大小和方向,就是该 d=at=时刻电路中传导电流的大小和方向

4 Id Ic S 设在电容器导体极板上的电荷密  - 度为，极板面积为S。 dt dq I 电路中电流 c = dt d(S) = 极板间电位移通量对时间的变化率为： dt d DS dt d D ( ) =  dt d dt dq I D c   = = dt d S  = dt d S  = 1865 年麦克斯韦提出一个假设：当电容器充、 放电时，电容器中的电场发生变化，变化的电场可等 效为电流，这种电流称为位移电流 Id。 某一时刻位移电流的大小和方向，就是该 时刻电路中传导电流的大小和方向。 dt d I D d  = c = I 位移电流等于电位移通量随时间的变化率。  K 

位移电流:= 如果极板面积不变Ia= Pd d(sd) dD dt dD aD 位移电流密度Ja=s=dt-at 在引入了位移电流后,电容器的充放电过程也就可 以看成是闭合回路了,这样就使电流保持了连续性。 强调:位移电流是由变化的电场等效而来的。 2位移电流l与传导电流I的比较 传导电流是由电荷的宏观移动引起的,会产生热效应。 位移电流是由变化的电场等效而来的,无宏观的电荷移 动,无热效应

5 位移电流： dt d(SD) = S I j d d = 如果极板面积不变 dt dD = S dt dD = t D   位移电流密度 = dt d I D d  = 强调：位移电流是由变化的电场等效而来的。 dt d I D d  = c = I 2.位移电流 Id 与传导电流 Ic 的比较 位移电流是由变化的电场等效而来的，无宏观的电荷移 动，无热效应。 传导电流是由电荷的宏观移动引起的，会产生热效应。 在引入了位移电流后，电容器的充放电过程也就可 以看成是闭合回路了，这样就使电流保持了连续性

麦克斯韦进一步假设:位移电流在其周围空间也能 激发磁场,并且这磁场与等值的传导电流所激发的 磁场完全相同。 全电流:I=I+I 全电流永远是连续的。 在一般情况下,空间中的磁场应该是由传导电流 和位移电流共同产生的。空间中的总磁场和全电流满 足安培环路定理,即: H·观l=Ⅰ+l dt 式中:C代表传导电流, H是由全电流产生的。 电磁场的基本方程之

6 麦克斯韦进一步假设：位移电流在其周围空间也能 激发磁场，并且这磁场与等值的传导电流所激发的 磁场完全相同。 全电流： c d I = I + I 全电流永远是连续的。 c d L H dl = I + I    在一般情况下，空间中的磁场应该是由传导电流 和位移电流共同产生的。空间中的总磁场和全电流满 足安培环路定理，即： 式中： C I 代表传导电流， H是由全电流产生的。  电磁场的基本方程之一 dt d I D c  = +