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電位移矢量

鎖定
電位移矢量是在討論靜電場中存在電介質的情況下,電荷分佈和電場強度的關係時引入的輔助矢量。即是一個用以描述電場的輔助物理量,用符號D表示。它的定義式為:
D=ε0E+P
式中E是電場強度,P是極化強度,ε0是真空介電常數。D的單位是C/m²。對線性各向同性的電介質有D=εE,ε是電介質的絕對介電常數。電位移矢量又叫電感應強度矢量。
中文名
電位移矢量
別    名
電通量密度
適用領域
在電場中存在電介質的情況下
應用學科
物理
有介質時
可以直接通過自由電荷的分佈求出

電位移矢量引入與定義

在電場中存在電介質的情況下, [1] 
電場強度等於自由電荷極化電荷所激發的場的疊加,
為真空中的介電常數移項得:
方括號中項只與電荷密度有關,因此將括號中項稱為電位移矢量,即:
(
真空介電常數 ,
為此電介質的相對介電常數
電極化強度;國際單位制(SI)中 單位:
) [1] 

電位移矢量積分形式

高斯定理
對於空間中任意的閉合曲面S及其圍住的體積V,都有:
公式 公式
Q0是被閉合曲面S包住的自由電荷總量。 [1] 

電位移矢量微分形式

即電位移矢量的散度等於該點電荷密度。
這式子的好處是它在形式上與極化電荷無關 [3]  ,簡化了對問題的討論。

電位移矢量應用

有介質時,可以直接通過自由電荷的分佈求出
,並進而求得
電位移矢量與做功的比較
D=εE W=Fs

電位移矢量位移電流和電位移矢量的關係

電位移矢量是一個用以描述電場的輔助物理量,是矢量。因為物質有極化作用,是真空中的高斯定律修正。
位移電流是電位移矢量時間變化率的量,並對面積分。因為這個量同電流一樣產生磁場,故稱為位移電流,但本質並非電流,而是電場變化率。所以磁場的產生除了電荷運動外,還有電場的變化。
參考資料
  • 1.    葉邦角,程福臻,胡友秋.電磁學與電動力學[上冊]:科學出版社,2012:50-51
  • 2.    謝處方 饒克謹.電磁場與電磁波(第四版):高等教育出版社,2006
  • 3.    趙凱華 陳熙謀.新概念物理教程-電磁學:高等教育出版社,2006