[科普中国]-全电流

概念

一般情形下，通过空间某截面的电流应包括传导电流与位移电流和运流电流，其和称全电流(total current) 。即：传导电流Ic + 运流电流Iv + 位移电流Id = 全电流，其中：Ic指导体内自由电荷定向移动所形成的电流；Iv指导体外自由电荷定向移动所形成的电流；Id指变化的电场所等效的电流。如安培环路定理中的I就可以理解为全电流。

全电流是连续的，在空间构成闭合回路。导线中有传导电流(一般，导体中也有很小的位移电流)，而电容器中有位移电流，即传导电流中断处，有位移电流接上。1

电流科学上把单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度，简称电流。通常用字母 I表示，它的单位是安培（安德烈·玛丽·安培），1775年—1836年，法国物理学家、化学家，在电磁作用方面的研究成就卓著，对数学和物理也有贡献。电流的国际单位安培即以其姓氏命名），简称“安”，符号 “A”，也是指电荷在导体中的定向移动。

导体中的自由电荷在电场力的作用下做有规则的定向运动就形成了 电流。

电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电微安(μA)1A=1 000mA=1 000 000μA，电学上规定：正电荷定向流动的方向为电流方向。金属导体中电流微观表达式I=nesv,n为单位体积内自由电子数，e为电子的电荷量，s为导体横截面积，v为电荷速度。

大自然有很多种承载电荷的载子，例如，导电体内可移动的电子、电解液内的离子、等离子体内的电子和离子、强子内的夸克。这些载子的移动，形成了电流。

传导电流传导电流是指导电媒质中运动电荷形成的电流称为传导电流。传导电流与电场强度之间的关系满足欧姆定律。传导电流密度用Jc表示。

传导电流中的带电微粒(如金属中的自由电子、电解质溶液中的正负离子、气体中的离子和电子)在电场作用下，在导体内部做定向运动而形成的电流。传导电流仅存在于导体中,其幅值与外加电场的频率无关。

在交变场的作用下，介质中有两种性质不同的电流存在，传导电流是其中的一种。传导电流相当于自由电子的定向运动，并由介质的电阻率所决定。传导电流通过导体时不但产生焦耳热，而且在导体周围空间激发涡旋磁场。在低频交流电法中主要考虑传导电流对电磁场分布的作用。2

位移电流在电磁学里，位移电流 （displacement current） 定义为电位移通量对于时间的变化率：

位移电流的单位与电流的单位相同，在SI单位制中单位为安[培]。如同真实的电流，位移电流也会产生磁场。但是，位移电流并不是移动的电荷所形成的电流；而是电位移通量对于时间的偏导数，故它不具有传导电流所具有的其它效应，如焦耳热效应和化学效应。

考虑到上式的求导和积分顺序可以交换，上式也可被改写为

式中的称位移电流密度。

位移电流是指穿过某曲面的电位移通量φD的时间变化率。这是麦克斯韦(1861～1862年)首先引出的一个概念。因为ΦD=ΦsD·ds，所以位移电流又可表示为i位=。式中称为位移电流密度矢量j位=。

这样，位移电流等于曲面上位移电流密度的面积分。又因D=ε0E+P，E为电场强度矢量，P为该点的极化强度矢量，则位移电流密度j位=ε0为介质极化强度随时间的变化率，它与极化电荷的移动相联系。在真空中这一项等于零，这时j位=ε0，它与电场强度随时间的变化率相联系，是位移电流的基本组成部分。这个基本部分与电荷的运动无关，本质上是随时间变化的电场。麦克斯韦认为位移电流以与传导电流相同的方式激发磁场。亦即变化着的电场在其周围空间激发磁场。这样，磁场可由传导电流激发，也可由变化的电场激发，这一假说是产生电磁波的必要条件之一。而在实验验证了电磁波的存在之后，这一假说就上升成为电磁理论的基本组成之一。真空中的位移电流，只相当于电场强度随时间的变化，不伴有电荷或任何别的实体的任何运动。即使在介质中，位移电流也不产生化学效应和焦尔热。3

运流电流运流电流又称“对流电流”。带电介质或介质中的带电部分在空间运动所形成的电流。是指电荷在不导电的空间，如真空或极稀薄气体中的有规则运动所形成的电流。

真空电子管中由阴极发射到阳极的电子流,带电的运动着的雷云运动所形成的电流都是运流电流。相对于观察者以速度v运动的电荷元ρdV(ρ为电荷的体密度，dV为体积元)形成的运流电流密度为ρvdV。