第11章_稳恒电流讲解.pptVIP

第1页，共29页，星期日，2025年，2月5日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。Uv§11.1电流及其连续性方程第2页，共29页，星期日，2025年，2月5日1、形成电流的条件（1）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（2）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SI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。§11.1电流及其连续性方程一、电流第3页，共29页，星期日，2025年，2月5日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）第4页，共29页，星期日，2025年，2月5日电流密度矢量的方向为空间某点处正电荷的运动方向,它的大小等于单位时间内该点附近垂直于电荷运动方向的单位截面上所通过的电量。设q0vdtP二、电流密度（描述电流分布的物理量）1、定义：第5页，共29页，星期日，2025年，2月5日2、电流强度与电流密度的关系通过任意截面的电流3、电流线（1）在导体中引入的一种形象化的曲线，用于表示电流的分布。（2）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。表示：通过某一曲面的电流强度就是通过该曲面的电流密度通量第6页，共29页，星期日，2025年，2月5日根据电荷守恒定律，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电流的连续性：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。电流连续性方程三、电流的连续性方程第7页，共29页，星期日，2025年，2月5日四、稳恒电流电荷不随时间变化电流线连续地穿过闭合曲面包围的体积，稳恒电流的电流线不可能在任何地方中断，永远是连续的曲线。当导体中任意闭合曲面满足上式时，闭合曲面内没有电荷被积累起来，此时通过导体截面的电流是恒定的——稳恒电流的条件。第8页，共29页，星期日，2025年，2月5日（1）当导体两端有电势差时，导体中就有电流通过（2）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G——电导（S西门子）R=1/G——电阻（Ω欧姆）1、欧姆定律URI+_欧姆（GeorgSimomOhm，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的电流，并采用验电器来测定电势差，在1827年发现了以他名字命名的欧姆定律。电流和电阻这两个术语也是由欧姆提出的。§11.2欧姆定律和焦耳定律一、欧姆定律第9页，共29页，星期日，2025年，2月5日2、电阻定律对于粗细均匀的导体，当导体的材料与温度一定时，导体的电阻与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比r：电阻率g=1/r：电导率3、电阻与温度的关系a叫作电阻的温度系数，单位为K-1，与导体的材料有关。截面不均匀的导体的电阻第10页，共29页，星期日，2025年，2月5日2、超导现象的几个概念：有些金属在某些温度下，其电阻会突变为零。这个温度称为超导的转变温度，上述现象称为超导现象。在一定温度下能产生零电阻现象的物质称为超导体。1、超导现象的发现超导体最早是由荷兰物理学家昂尼斯于1911年发现的。他利用液态氦的低温条件，测定在低温下电阻随温度的变化关系，观察到汞在4.2K附近时，电阻突然减少到零，变成了超导体。在低温物理作出的杰出贡献，获得1913年诺贝尔物理学奖。迄今为止，已发现28种金属元素（地球的常态下）以及合金和化合物具有超导电性。还有一些元素只高压下具有超导电性。提高超导临界温度是推广应用的重要关键之一。超导的特性及应用有着广阔的前景。二、超导体第11页，共29页，星期日，2025年，2月5日在导体中取一长为dl、横截面积为dS的小圆柱体，圆柱体的轴线与电流流向平行。设小圆柱体两端面上的电势为VA和VB。根据欧姆定律，通过截面dS的电流为dSVAVBdl欧姆定律的微分形式：