電流

　　電荷的定向流動。電流可以是由正電荷、負電荷或者正、負電荷同時作有規則的移動而形成。就電荷移動所產生的電磁效應而言，負電荷的移動等效於等量的正電荷沿相反方向的移動。傳統規定正電荷流動的方向為電流的方向。

　　電流的發現　18世紀後期，電的研究逐漸由“靜電”轉向“動電”。1780年，義大利解剖學教授L.伽伐尼在作青蛙解剖實驗中發現，電流通過時，能使蛙腿發生痙攣。在這一重大發現的影響響下，1800年，意大利物理學教授A.伏打用銅片、鋅片及浸透鹽水的佈疊置而組成伏打電堆，第一次獲得瞭穩定而持續的電流，使電學的研究進入瞭蓬勃發展的新階段。在此以後，電的化學效應、熱效應等的研究迅速發展，而1820年H.C.奧斯特發現電流的磁效應及1831年M.法拉第發現電磁感應，這兩個偉大的發現則深刻地揭示瞭電現象與磁現象之間的聯系，促成瞭電磁學研究的飛躍發展，終於導致瞭經典電磁場理論的建立。

　　電流　單位時間內通過導體(或電流流經的區域內)任一截面的電荷量，代表通過該截面的電流強度，也稱電流。

　　電流場和電流密度　當電流在某一區域內流動時，不同地點的電流大小和電流方向各不相同，形成一定的電流分佈，叫做電流場。電流場用電流密度描述。電流場中某點的電流密度J，其方向即正電荷流動的方向，其量值等於通過垂直於電荷流動方向的面積元dS的電流dI同面積元dS之比。電流場可以用電流線來描繪，電流線上每一點的切線方向和該點的電流密度方向相同，而電流場中任一點的電流線數密度則與該點的電流密度的大小成正比。

　　在電流場中，通過任意曲面S的電流I可用下式表示

，

式中θ是電流密度J與面積元dS的正法線之間的夾角。

　　不隨時間變化的電流場叫做穩恒電流場，在穩恒電流場中，電荷分佈不隨時間變化，因而電荷所產生的電場是穩恒電場。

　　傳導電流　在電場力作用下，物體內可以自由移動的電荷(稱做自由電荷)相對於物體作有規則的移動，所形成的電流稱做傳導電流。金屬、石墨、電解液、導電氣體等導體中的電流，玻璃、橡膠、油類等絕緣體中的漏電電流，導電能力介於導體和絕緣體之間的半導體中的電流等，都是傳導電流。在超導體中，電流一經激發就可以持續地流動而不再需要外電場維持，一般也稱做傳導電流。

　　在不同類型的導體中，電荷的攜帶者(叫做載流子)各不相同。在金屬中，載流子是帶負電的自由電子，自由電子流動的方向與電流的方向相反。在電解液中，載流子是溶解在其中的酸、堿、鹽等溶質分子離解成的正、負離子。在導電的氣體中，載流子是氣體中的正、負離子和電子。在半導體中，載流子是帶負電的電子以及帶正電的空穴。當電流是由帶正電的載流子和帶負電的載流子沿相反的方向流動而形成時，電流是這兩者的貢獻之和。

　　一切電流都產生磁場。例如，在電磁鐵中，載電流的導線產生磁場。載電流的導線及運動的電荷在磁場中受到磁力的作用。在電動機中，載電流的線圈受到磁力的作用而轉動，在磁場中，運動的帶電粒子受磁力作用而偏轉。電流在導體內流動時，產生熱。在電池或電解槽中，電流是和化學變化相伴隨的。可以利用電流的磁效應、熱效應、化學效應等來檢驗電流的存在和量度電流。

　　位移電流　按照J.C.麥克斯韋所提出的位移電流假設(1861～1862)，當電場變化時，在電介質(或真空)中通過任一曲面的電位移通量(即電通量)

的時間變化率 叫做通過該曲面的位移電流，任一點電位移的時間變化率 叫做該點的位移電流密度。例如，在電容器的充電或放電過程中，電容器兩極板之間形成位移電流。位移電流密度 一部分來自電場強度的時間變化率 ，一部分來自電極化強度的時間變化率 ， 後者與電介質中極化電荷的微觀運動相聯系，叫做極化電流密度。在真空中的位移電流 本質上就是電通量 的變化率，因此，它雖然也叫做“電流”，其實用“電荷的流動”無關。麥克斯韋假定，位移電流也是激發磁場的源。位移電流假設是麥克斯韋電磁場理論的重要基礎之一，而麥克斯韋電磁場理論已被 電磁波的存在等大量實驗事實所證實（見 麥克斯韋方程組）。