A23_稳恒电流.pptVIP

* 第三章 稳恒电流的磁场 稳恒电流 稳恒电流产生的磁场 磁场对处于其中的电流（运动电荷）的作用 磁场中的磁介质 §一、 稳恒电流 §1 电流 电流密度 §2 稳恒电流 §3 欧姆定律、焦耳定律的微分形式§4 电源 电动势 §5 全电路欧姆定律 静电场中的导体处于静电平衡时，其内部的场强为零，内部没有电荷作定向的宏观运动。 如果把导体接在电源的两极上，则导体内任意两点之间将维持恒定的电势差，在导体内维持一个电场，导体内的电荷在电场力的作用下作宏观的定向运动，形成电流。 U v 一、电流 1、形成电流的条件 在导体内有可以自由移动的电荷（载流子） 在半导体中是电子或空穴 在金属中是电子 在电解质溶液中是离子 在导体内要维持一个电场，或者说在导体两端要存在有电势差。 2、电流的方向 S I 正电荷移动的方向定义为电流的方向 电流的方向与自由电子移动的方向是相反的。 §1 电流 电流密度 传导电流 运流电流（带电体的机械运动） 位移电流 3、 电流强度 单位时间内通过任一截面的电量，叫做电流强度 是表示电流强弱的物理量，是标量，用 I 表示。 单位：库仑/秒=安培 国际单位制基本量 毫安（mA）、微安（?A） 4、电流强度与漂移速度的关系 n——导体中自由电子的数密度 e——电子的电量 v——电子的漂移速度(平均定向速度) 在时间间隔dt内，长为dl=vdt、横截面积为S 的圆柱体内的自由电子都要通过横截面积S，所以此圆柱体内的自由电子数为nSvdt，电量为dq=-enSvdt 通过此导体的电流强度为: 设q0 vdt P · · · · a b c d 1、引入的必要性： 电流密度矢量的大小等于单位时间内该点附近垂直与电荷运动方向的单位截面上所通过的电量，方向为空间某点处正电荷的运动方向（电场的方向）。 二、电流密度（Current Density） 电流密度与电荷运动速度的关系 描述电流分布的物理量 电流密度：流过单位面积的电流 2、定义： 3、电流强度与电流密度的关系 通过任意截面的电流 4、电流场 电流线 电流密度是矢量场，也是电流场； 在导体中引入的一种形象化的曲线，用于表示电流的分布； 规定：曲线上每一点的切线方向与该点的电流密度方向相同； 而任一点的曲线数密度与该点的电流密度的大小成正比。 通量 发出于正电荷减少的地方；终止于正电荷增加的地方。 三、电流的连续性方程 根据电荷守恒定律，在单位时间内通过闭合曲面向外流出的电荷，等于此闭合曲面内单位时间所减少的电荷 对于任意一个闭合曲面，在单位时间内从闭合曲面向外流出的电荷，即通过闭合曲面向外的总电流为 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内电荷的减少。 电流连续性方程 微分形式： 电流场中每一点的电流密度的大小和方向均不随时间改变。 2.由稳恒条件可得出几个结论 ?导体表面电流密度矢量无法向分量(否则电荷离开了导体) ?对一段无分支的稳恒电路 其各横截面的电流强度相等 ?在电路的任一节点处流入的电流强度之和等于流出节点的电流强度之和 ——节点电流定律(基尔霍夫第一定律) 一、稳恒电流 反证：假设 因为 j 不变，面内电荷源源不断流出，违反电荷守恒定律。 稳恒条件下，导体内电荷分布不随时间变化（做任意小闭合面） 稳恒电流的电路必须闭合（否则形成电荷积累） I1=I2+I3 1. 稳恒条件 §2 稳恒电流 1.稳恒电场 ?对于稳恒电路，导体内存在电场 ?稳恒电场 由不随时间改变的电荷分布产生 2.和静电场比较 ?相同之处 ? 电场不随时间改变 ? 满足高斯定理 满足环路定理 是保守场 可引入电势概念 ? 回路电压定律(基尔霍夫第二定律) 在稳恒电路中，沿任何闭合回路一周的电势降落的代数和等于零。 ?不同之处 ?产生稳恒电场的电荷是运动的电荷 电荷分布不随时间改变 ?稳恒电场对运动电荷作功 稳恒电场的存在总伴随着能量的转换 二、稳恒电场 用基尔霍夫定律可以处理复杂电路，比如电阻的联接既不是并联，又不是串联； 而用欧姆定律只能处理一些简单电路的问题 当导体两端有电势差时，导体中就有电流通过 一段导体中的电流I 与其两端的电势差U(=V1-V2)成正比 —— 一段均匀电路的欧姆定律 欧姆定律对金属或电解液成立 对于半导体、气体等不成立，对于一段含源的电路也不成立 G ——电导（S Siemens） R=1/G——电阻（Ω欧姆） 1、欧姆定律 U R I + _ 一、电阻率 欧姆（Georg Simom Ohm，1787-1854） 德国物理学家，他从1825年开始研究导电学问题，他利用电流的磁效应来测定通过导线