傳導(dǎo)電流與位移電流.ppt

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1、第八章思考題8-1．什么叫位移電流：什么叫全電流：位移電流和傳導(dǎo)電流有什么不同？答：宏觀電流有三種形式：，一種是在電場(chǎng)作用下，大量自由電子在導(dǎo)體中運(yùn)動(dòng)所形成的傳導(dǎo)電流，另一種是真空或非常稀薄的氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)（如電子管內(nèi)陰極發(fā)射的電子，受宇宙射線照射而電離的氣體離子等）在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)所形成的徙動(dòng)電流；還有一種是電場(chǎng)變化所形成的位移電流。所謂全電流，是指通過某一截面的傳導(dǎo)電流、徙動(dòng)電流和位移電流的代數(shù)和。這三種電流不可能同時(shí)存在于空間的同一截面上，凡是有徙動(dòng)電流之處（如真空中），不可能有傳導(dǎo)電流存在。傳導(dǎo)電流顯著之處（如金屬中），位移電流也常常小得可以忽略。位移電流顯

2、著之處，（如電介質(zhì)中），不但無徙動(dòng)電流，而且傳導(dǎo)電流（漏電電流）也很小，甚至可以忽略。位移電流和傳導(dǎo)電流在產(chǎn)生磁場(chǎng)的效應(yīng)上是完全等效的，但它們是兩個(gè)截然不同的物理概念。位移電流和傳導(dǎo)電流的主要區(qū)別有以下幾點(diǎn)：①位移電流是指電位移通量隨時(shí)間的變化率，而傳導(dǎo)電流是自由電荷的定向運(yùn)動(dòng)所形成的。因此，位移電流不存在實(shí)物的遷移。例如，在真空中電場(chǎng)的變化也要產(chǎn)生磁場(chǎng)，它仍然具有位移電流的性質(zhì)；而傳導(dǎo)電流必然伴有電荷的運(yùn)動(dòng)。②位移電流的數(shù)學(xué)表示式為傳導(dǎo)電流的數(shù)學(xué)表示式為式中：稱為位移電流密度；稱為傳導(dǎo)電流密度。③傳導(dǎo)電流僅能在導(dǎo)體中存在，它決定于自由電子與導(dǎo)體晶格間的碰撞。因此，

3、它有熱損耗，單位體積內(nèi)的熱損耗決定于焦耳一楞次定律：P=J0*E=σE2瓦／米3。而位移電流還可以存在于電介質(zhì)及真空中。在電介質(zhì)中，位移電流的熱損耗（即介質(zhì)吸收）不遵從焦耳一楞次定律；在真空中，位移電流無熱效應(yīng)。8-2．按下述幾個(gè)方面比較一下靜電場(chǎng)與渦旋電場(chǎng)：(1)由什么產(chǎn)生？(2)電力線的分布怎樣？(3)對(duì)導(dǎo)體有何作用？答：(1)從產(chǎn)生的原因看，靜電場(chǎng)是由電荷產(chǎn)生的，是有源電場(chǎng)，而渦旋電場(chǎng)是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生，它不依賴于場(chǎng)源電荷，是無源電場(chǎng)。(2)從電力線的分布看，靜電場(chǎng)的電力線是不閉合的，從正電荷出發(fā)（或來自無窮遠(yuǎn)處），終止于負(fù)電荷（或伸延到無窮遠(yuǎn)），而渦旋電場(chǎng)的

4、電力線必定是閉合的，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)。(3)從對(duì)導(dǎo)體的作用看。靜電場(chǎng)可使導(dǎo)體中的自由電荷發(fā)生移動(dòng)，平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部的靜電場(chǎng)強(qiáng)度必定為。，單是靜電場(chǎng)不能在導(dǎo)體中形成持續(xù)流動(dòng)的電流，渦旋電場(chǎng)也可使導(dǎo)體中的自由電荷發(fā)生移動(dòng)，它的電場(chǎng)強(qiáng)度不依賴于導(dǎo)體是否存在，可以在導(dǎo)體中形成持續(xù)的電流。8-3．為什么說麥克斯韋方程組的積分形式和微分形式等效？微分形式與積分形式相比較，有些什么新內(nèi)容？答：麥克斯韋方程組是在一定的科學(xué)假設(shè)（位移電流，渦旋電場(chǎng)）的前提下，直接從庫(kù)侖定律、畢奧一薩伐爾定律和法拉弟電磁感應(yīng)定律三大實(shí)驗(yàn)定律歸納出來的，它的積分形式和微分形式是等效的。因?yàn)樗鼈冎g的過渡不需

5、要新的物理假設(shè)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，只需采用數(shù)學(xué)手段，根據(jù)矢量分析中的高斯定理和斯托克斯定理，就可由積分形式推導(dǎo)出微分形式，它們描述的規(guī)律是相同的。麥克斯韋方程組的積分形式描寫的是某一選定區(qū)域內(nèi)電磁場(chǎng)整體的情況，如某一閉合回路或封閉曲面內(nèi)各電磁場(chǎng)量

6、際上是一組偏微分方程，在實(shí)際問題給出的定解條件下，解這個(gè)微分方程組，原則上就能解決所有宏觀電磁學(xué)問題。