電磁感應與交流電

位移電流

變化中的電場表現得像一股電流,即使那裡根本沒有電荷在流動。馬克士威領悟到:電容兩極板之間的空隙,沒有任何導線橫跨,卻仍然表現得好像有電流穿過——這股「電流」不是由運動的電荷組成,而是由變化中的電場組成。它解開了一個謎題:磁場怎麼會出現在沒有真實電流流過的地方?

精確地說,馬克士威在安培定律上加了一項,使得變化中的電通量能像真實電流一樣產生磁場。這股位移電流為 I_d = epsilon_0 dPhi_E/dt,其中 Phi_E 是電通量。在充電中的電容裡,導線中的傳導電流在極板處戛然而止,但兩板之間不斷增長的電場提供了一股相等的位移電流,於是周圍的磁場保持連續、毫無斷點。

這是讓整組方程式自洽的那塊缺失拼圖,並且令人驚嘆地預言了電磁波:變化的電場產生磁場,磁場又由法拉第定律產生電場,這對能自我維持的搭檔便以光的形式傳播。誠實的澄清是:儘管名字叫「電流」,其實沒有電荷跨越空隙——位移電流是一個真正變化中的電場,即使在空無一物的真空中也存在。

當電容在充電時,沒有電荷跨越空隙,但拿到空隙旁的指南針卻精確地偏轉,好像導線的電流直直延續過去一樣——位移電流補上了那份缺失的磁場。

充電極板之間變化的電場,扮演一股電流的角色,讓磁場保持連續。

儘管名字叫「電流」,其實沒有電荷跨越空隙。產生磁場的是變化中的電場,而不是運動的電荷,而且它即使在空無一物的真空中也存在。

又稱
Maxwell's displacement current馬克士威位移電流