Lecture 30 恒定电流.pptVIP

* 青岛科技大学　　　　　　　　　　　　　　　　大学物理讲义 * + + + + + + 一　电流(electric current)： 电流：单位时间内通过截面S 的电荷量 漂移速度(drift velocity)　：外场作用下，自由电子定向运动平均速度 单位：安培(1A=1库仑／秒) 设　的大小为　，方向为 正电荷运动方向的电流取正值 二　电流密度 (current density) 该点正电荷运动方向 方向规定： 大小规定：等于在单位时间内过该点附近垂直于正电荷运动方向的单位面积的电荷 e为电荷电量的绝对值 对小面元 由此定义得 与 比较 由此得 恒 定 电 流 三　稳恒电流(steady current) S I 若闭合曲面 S 内的电荷不随时间而变化，有 单位时间内通过闭合曲面向外流出的电荷，等于此时间内闭合曲面里电荷的减少量 对应图中 恒定电场 1）在恒定电流情况下，导体中电荷分布不随时间变化形成恒定电场； 2）恒定电场与静电场具有相似性质（高斯定理和环路定理），恒定电场可引入电势的概念； 3）恒定电场的存在伴随能量的转换。 恒 定 电 流 例1 （1）若每个铜原子贡献一个自由电子 ，问铜导线中自由电子数密度为多少？ （2）家用线路电流最大值 15A， 铜 导 线半径0.81mm此时电子漂移速率多少？ （3）铜导线中电流密度均匀，电流密度值多少？ 解 (1)铜的自由电子数密度就是铜分子数密度 1 mol 铜有NA个分子，其质量为摩尔质量M，体积为 (2)由 (3) 自由电子漂移速度的方向就是导线切向，与导线的横截面垂直，所以 把 代入，得 四　电阻率 (resistivity or electricresistivity) 电阻率 一段电路的欧姆定律(Ohm’s law) 电阻定律 电导率 电阻的温度系数 电阻率或电导率(conductivity)不但与材料的种类有关，而且还和温度有关 。一般金属在温度不太低时 电阻率 五　超导体(superconductor) 　　一些材料在温度较低时，它们的电阻率突然减小到零，这种现象叫超导现象 0.05 0.10 4.10 4.20 4.30 * * * * 超导的转变温度 T/K R/ 汞在4.2K附近电阻突然降为零 六　欧姆定律的微分形式 欧姆定律的 微分形式 一般金属或电解液，欧姆定律在相当大的电压范围内是成立的， 但对于许多导体或半导体，欧姆定律不成立，这种非欧姆导电特性有很大的实际意义，在电子技术，电子计算机技术等现代技术中有重要作用. 注意 欧姆定律的 微分形式 表明任一点的电流密度 与电场强度 方向相同，大小成正比 解法一 例2 一内、外半径分别为 和 的金属圆筒，长度 , 其电阻率 ，若筒内外电势差为 ，且筒内缘电势高，圆柱体中径向的电流强度为多少 ？ 利用 解法二 利用 与电势差U相关 与电流I相关 +Q A B -Q 解 由高斯定律得 S 例 3 两个导体A、B 带电 +Q、-Q 被相对电容率 电阻率 的物质包围，证明两导体之间电流与导体尺寸及它们间的距离无关。