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三个基本概念问题

05-08
1.位移电流的物理含义是什么,对理解电磁场有什么帮助?
2.为什么在电磁学中要应用位函数?
3.复介电常数的虚部表示损耗,这个损耗一定是和电导率有关吗?

我试试啊,不对的大家轻拍啊
1.  位移电流是相对于传导电流而言的,



在Maxwell方程组中,
第一个方程描述了磁场的产生,
方程右边的第一项产生磁场,这个大家高中物理就学过了,
而右边的第二项也能产生磁场,
这个意思大概是变化的电场周围能产生磁场。
对于恒定电流的情况,或者说第二项中的偏导很小时,
第一项就能完备的说明问题了,
但是到这个偏导不能忽略时,少了这项方程两边就等不上,
在物理学家没意识到电的变化也能生磁之前,
这个方程等不上确实让人捉急
但又没有人知道是什么原因等不上。
现在幸运的是,我们知道了
2.  为啥要用位函数?
这个问题理解的不深,
可能是物理学家在求解一定边值问题的电场和磁场的动力学特性时,
为了便于求解,引入了位函数,
这时,用同一种方程就可以统一进行描述。
3. 复介电常数的虚部表示损耗,
据我所知,介质的损耗有好几种类型,
除了电导率所代表的欧姆损耗,
还有极化电流所致的损耗,
记得不是很全了,其它的损耗类型不记得了。
这些损耗可能同时存在,也可能以某一种为主。

不懂。
不懂。
不懂。

学习一下。

1. 位移电流
    直流电流是电子/其他带电粒子的连续迁移形成的,如同长跑时沿着跑道人往一个方向跑,大家的速度也一样。
    交流电流类似,只不过带电粒子周期性地来回移动,如同来回跑,一群人的速度一样,位置不必一样。
    位移电流只有交流情况下才有,但与前面一种情况不同,这部分电流路径上并没有带电粒子的移动。
    例如交流回路上有一个电容器,电容器最简单的是两个平行金属板,那么这两个板之间是空气,其中没有带电粒子的运动,但是却不影响交流电流的存在和连续,这里面就是所谓位移电流。我们知道电容器的两个金属板上会不断积累和释放极性相反的带电粒子,维持了粒子的运动,就是维持了电流。如同跑道被一条河切断了,跑到河边的人跑不过去,每个人的气场都排斥其他人靠近,但是由于惯性聚在一起,气场将河对岸的人推远,让他们跑起来,然后变成来回跑。
2. 位函数
    所谓的“位”,就是类似重力场里的高度,不同的高度有不同的重力势能,不同的“位”,有不同的电磁“势能”。对于电场,位就是电位,电位差就是电压。引入位(标量的,矢量的)的概念,便于求解方程。因为电场是矢量,是3D空间分布的,而电位是二维面上的标量,用电位求解方程,当然比电场更方便。矢量的位,似乎对应于并矢(瞎猜的,矢量位我还没有理解透)?

非常感谢!

位移电流的物理含义 就是电通量的变化量么。磁通量的变化量生成电高中就学了,电通量的变化量生成磁 换了个名字叫位移电流咯。
位函数 应该是说矢位法分析电磁分布的矢量位函数A吧。 通过A和电通量将电磁场分解为矢位和标位。位函数是个辅助函数 从maxwell函数变化引入的矢量磁位。
介质的损耗正切角  其实就是散逸的能量比通过的能量。 介质基本都是绝缘的,导电率有也可以忽略了。 这个损耗可以想成阳光通过玻璃后能量会减弱的损耗。 具体损耗原因和介质内部的分子引起谐振导致一定比例的能量被关在介质里转化为热能。上面只是我自己这样说服我自己,详细也不清楚。

1. 前面已经回答
2. 用位函数一是为了求解方便;二是方便引入电流连续性定理;三是与其他的物理规范相统一,比如洛伦兹规范。
3. 不一定和电导率有关。介质中的正负带电粒子可以成对构成一个dipole,这个dipole的方向在普通介质中是任意的,而在外加电场的情况下,是所有的dipole会努力适应外加电场的方向,所以外加场要对dipole做功,做功需要能量,那么这部分能量就成为了宏观上的介质损耗。而在交流的情况下,这些dipole要不停地来回翻转,统计上也就行成了一个持续的损耗。而且不同的频率下不一样,通常低频介质损耗小高频介质损耗大。可以简单地理解为,频率低的时候,dipole很快就顺过去了,而外加电场的方向还没有翻转,那么就有相当一部分时间电场不需要再对dipole做功;而在频率很高的时候,dipole还没翻转到外加电场的方向,电场就翻转到另外一个方向了,这时候dipole不得不反过来朝另外一个方向翻转,所以电场对dipole做功是一直存在的,表现为较高的损耗。

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