基本介紹
- 中文名：束縛電流
- 外文名：Bound current
- 領域：物理
- 學科：電磁學
- 性質：電流
- 定義：束縛電荷產生磁偶極子構成的電流
電荷,束縛電荷,極化電荷,磁偶極子,
電荷
實物的一種屬性。它的最簡單和直觀的表現是對輕小物體(例如羽毛、頭髮屑)的吸引，物體具有了這種吸引輕小物體的性質，就說其有了電荷，或者說帶了電。電這個名詞來自希臘字“elektron”，其意思是琥珀。早在公元前600年就有關於摩擦起電的記載，1600年英國物理學家W·吉伯發現不僅琥珀摩擦後能吸引輕小物體，許多其它物質，如金剛石、藍寶石、硫磺、硬樹脂和明礬等摩擦後也都具有吸引輕小物體的性質。他注意到這些物質經摩擦後並不具備磁石那種指南北的性質。電荷具有如下三個基本性質：①自然界存在兩種電荷——正電荷和負電荷;②電荷守恆;③電荷的量子化。大量實驗表明，物體或基本粒子可帶正電或負電，但它們的電量均等於電子所帶電量或其整數倍。同種電荷之間相斥、異種電荷之間相吸。當等量異號電荷分布的重心重合時，對其外部的電效應相互抵消而顯中性，被認為是不帶電的。電荷周圍存在電場，運動電荷周圍同時存在磁場;電場中的電荷受到電場力的作用，磁場中的運動電荷受到磁場力的作用。
束縛電荷
電介質分子中由於分子內在力的約束而不能發生巨觀位移的帶電粒子。在外電場作用下，這些被約束的帶電粒子可以做微觀的移動，極化電荷是電介質中束縛電荷微小位移造成的巨觀效果。極化電荷也稱為束縛電荷。
極化電荷
在外電場作用下，電介質顯示電性的現象。一般情形下，電介質巨觀上並不顯示出電性。在外電場作用下，束縛電荷的局部移動導致其巨觀上顯示出電性，在電介質表面和內部不均勻的地方出現巨觀電荷，這種現象稱為極化。這種由於極化而出現的巨觀電荷叫做極化電荷(也稱為束縛電荷)。體元△ι內的極化電荷除以△ι就是該點的極化電荷體密度。類似地，在極化了的電介質表面存在極化電荷面密度。為明確起見，把不是由於極化而引起的巨觀電荷叫做自由電荷。例如電介質由於摩擦或與帶電體接觸而呈現的巨觀電荷以及導體由於失去或得到自由電子而呈現的巨觀電荷都屬於自由電荷。按極化的微觀機制，可分為：無極分子的位移極化和有極分子的取向極化。位移極化還有兩種情況，一是 如H2、N2等氣體分子，由於電子質量比原子核質量小得多。在電場力的作用下，電子重心沿場強的反方向移動了一段位移。每一分子形成一小的電偶極子，電偶極子的電偶極矩p∝E，並沿外電場方向排列起來(圖1)。這種無極分子的極化常稱為電子位移極化。另一類是由正、負離子組成的電介質在外電場中正、負離子沿場強正、反方向移動了一段位移，形成電偶極子，電偶極子的電偶極矩p∝E，其結果也如圖1，這種極化稱為離子極化。均勻介質的位移極化的結果是在表面出現極化面電荷。有極分子電介質，每一分子都有一電矩p，但在無外場上時，由於熱運動巨觀不顯電性。在外電場作用下，每一分子電矩p都受到一力矩作用，使分子電矩向E方向轉向，但由於熱運動，這種取向並不完全，即所有分子偶極子不是很整齊地順外電場方向排列(圖2)。
圖1
圖2當然，E越強，取向也就越整齊。這種極化機制稱為取向極化。均勻介質的取向極化的結果也是在表面出現極化面電荷。位移極化在任何電介質極化時都存在，而取向極化只對有極分子存在。但在有極分子構成的電介質中，取向極化比位移極化約大一個數量級，因而取向極化是主要的。在很高頻率的電場中，由於分子的慣性較大，取向極化跟不上外電場的變化，而電子的慣性小，所以這時，無論哪種電介質，只剩下電子位移極化機制起作用。
磁偶極子
具有等值異號的兩個點磁荷構成的系統稱為磁偶極子。比如， 一根小磁針就可以視為一個磁偶極子。地磁場也可以看作是由磁偶極子產生的場。磁偶極子受到力矩的作用會發生轉動，只有當力矩為零時，磁偶極子才會處於平衡狀態。利用這個道理，可以進行磁場的測量。
亞原子尺度的小磁體，它等效於環繞迴路流動的電荷。繞原子核運動的電子、繞自身軸旋轉的電子和旋轉的帶正電的原子核都是磁偶極子。鐵原子自發地組成相同的排列而形成的鐵磁疇也構成磁偶極子。磁針和條形永磁體是一種巨觀的磁偶極子。磁偶極子的強度稱為磁偶極矩，可以把它看作是偶極子轉動到沿外加磁 場方向排列的能量的量度。磁偶極子在磁場中感受到力矩的作用，而且它本身產生一個磁場。磁偶極子自由轉動時，其磁偶極矩主要指向外磁場的方向。
