電磁學要點(七):位移電流與電磁場

2021-02-14 大學物理學



電荷激發靜電場，恆定電流激發恆定磁場，而變化的磁場也會激發一種新的電場，那麼變化的電場是否也可以激發磁場呢？實際上這種想法不是純粹為了滿足這種電磁對稱性，因為在非穩恆電路中，安培環路定理出現了矛盾。

如上圖所示，在電容器充放電過程中，導線上是有電流的，只不過不是穩恆電流而已。根據安培環路定理，磁場強度沿圖中閉合路徑的積分等於任一以該路徑為邊界的曲面上的電流密度的通量，例如圖中所示的兩個曲面 

天才的麥克斯韋分析發現，無論電容器充電還是放電過程中，極板間的電位移通量和導線上的電流之間總是滿足如下關係 

注意：這裡的等號是定義的含義，而上面兩式中的等號只是比較的關係。  

位移電流 

於是，磁場和電場可以相互激發，為電磁波理論建立了基礎。



位移電流激發的磁場與傳導電流激發的磁場本身沒有任何差別，合在一起就是總的磁場，定義全電流 

引入位移電流之後，全電流在任何情況下都是連續的，之前安培環路定理存在的矛盾現在消除了。



電場和磁場除了分別由電荷和運動的電荷激發外，彼此還可以相互激發，電場和磁場彼此聯繫，相互轉化，構成電磁場。

電磁場中，帶電粒子受力為 

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