真空中的稳恒磁场101电流的基本概念.pptVIP

醉雪—风随心动 醉雪—风随心动 大学物理-II (University Physics - II) 主讲：孙敏 南京理工大学应用物理系 第四篇 电磁学 第五篇 光学 第六篇 近代物理学基础 第10章 真空中的稳恒磁场 第11章 磁场中磁介质 第12章 电磁感应 第13章 麦克斯韦方程组 电磁波 第14章 光的干涉 第15章 光的衍射 第16章 光的偏振 第17章 狭义相对论基础 第18章 量子光学基础 第19章 原子的量子理论 20学时 12学时 20学时 52+4=56学时 9.19-12.29 教学基本要求 一 理解恒定电流产生的条件，掌握电流密度和电动势的概念，以及欧姆定律的微分形式. 二 确切理解磁感应强度B的定义，能应用毕奥-萨伐尔定律计算，掌握磁通量的计算方法。 第10章 真空中的稳恒磁场 三 掌握安培环路定理，能熟练应用该定理计算B。 四 正确理解安培定律，及安培力的微观机理；熟练掌握安培力及磁力矩的计算。掌握载流平面线圈的磁矩，掌握磁力做功的计算。 五 正确理解洛仑兹力的意义及其和安培力的关系；会对运动电荷进行受力分析； 六 了解霍尔效应及其应用，初步掌握有介质时的安培环路定理 §10-1稳恒电流的基本概念 一、电流及电流形成的条件 二、描述电流的两个物理量 1、何谓电流 2、电流产生的条件 3、电流的分类 1、电流强度 2、电流密度 或 若是闭合曲面 （3）通过某截面S的电流强度 （2）若 与 成 角： 已知（1）任取一面元ds， 与 平行， 三、稳恒电流和稳恒电场 1 稳恒电流 (Steady Current) 电流连续性方程 电荷守恒定律：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 . (1)若闭合曲面S内有正电荷的积累， 则流入面S内的电荷量多于从S面内流出的电荷量，即： (2)若有负电荷的积累， 则 稳恒电流条件： 对于稳恒电流来说，闭合曲面S内的电荷不随时间变化。 稳恒电流是指通过导体中任一截面的电流的大小和方向都不随时间变化的电流。 S I 积分 稳恒电场是指不随时间变化的电荷分布所产生的不随时间变化的电场。 2 稳恒电场 (Steady Electric Field) a、稳恒电场服从高斯定理（任何电场都服从高斯定理） b、稳恒电场服从环流定理。 (1) 稳恒电场与静电场 相同点 c、推论：静电场中的电势、电压等概念也均适用稳恒电场。 (2) 稳恒电场与静电场 不同点 静电场 电荷静止，不激发磁场 静电平衡导体内部场强 维持静电场不需要能量的转换 恒定电场 电荷运动，激发磁场（恒定磁场） 导体内部恒定电场 伴随能量的转换 一段导体电路的欧姆定律 电阻 I l U1 U2 S 3 欧姆定律的微分形式 其中：ρ为电阻率，γ为电导率。 ρ单位：欧姆·米(Ω·m)；γ单位：西门子/米(S/m) l U2 U1 I S 欧姆定律的微分形式： 微分形式 ρ 电阻率， ? 电导率 欧姆定律的微分形式 对于稳恒电流或变化不太快的非恒定情况，金属或电解液中某点的电流密度矢量与该点的电场强度的关系为： 对于电离气体、半导体，欧姆定律不成立 --- 伏安特性曲线 例 在恒定电路中两柱状金属导体相接。 分析交界面两侧电流密度和电场的分布。 j1 j2 ?1 ?2 稳恒电流： 电场分布： 电场在界面不连续， 思考:你能算出界面上的电荷吗？ 界面上有电荷积累。 j1 j2 ?1 ?2 S E2 E1 + + 四、电源和电源电动势 + + + + + A B + + + + + - - - - - + 1 电源 非静电力 电源：能提供非静电力以把其它形式的能量转化为电能的 装置。 化学电池（化学能--电能） 水力发电（机械能--电能）等 非静电力: 能不断分离正负 电荷使正电荷逆静电场力方向运动. 电源电动势：在电源内部(内电路)，把单位正电荷从“－”极移到“＋”极，非静电场作的功。 单位正电荷 2 电源的电动势 I R 电源 恒定电流 — 静电场 — 非静电场 + - + r 非静电力： －非静电场的场强 采用场的概念，可以把非静电力的作用等效为“非静电场”，其性质由“非静电电场强度”来描述。 电动势的正方向： 由负极到正极，沿电势（由静电场产生） 升高的方向。 （电源内） ε - + 电源的电动势：在电源内部(内电路)，把单位正电荷从“－”极移到“＋”极，非静电场作的功。 非静电场可以存在整个回路中，