南師大電磁學(xué)PPT、hgq19電流密度

1、+IS 1. 電流電流SenIdv 電流為通過(guò)截面電流為通過(guò)截面S 的電的電荷隨時(shí)間的荷隨時(shí)間的變化率變化率為電子的為電子的漂移速度漂移速度大小大小dv單位單位: 1A A 10mA-3tqIddtSenqdddv一一 電流的穩(wěn)恒條件和導(dǎo)電規(guī)律電流的穩(wěn)恒條件和導(dǎo)電規(guī)律SSjIdcosdddSjSjIdcosdddcosddddvenStQSISIjSdjI該點(diǎn)該點(diǎn)正正電荷電荷運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)方向j方向方向規(guī)定：規(guī)定：大小大小規(guī)定：等于在單位時(shí)間內(nèi)過(guò)該點(diǎn)附近垂直規(guī)定：等于在單位時(shí)間內(nèi)過(guò)該點(diǎn)附近垂直于正電荷運(yùn)動(dòng)方向的單位面積的電荷于正電荷運(yùn)動(dòng)方向的單位面積的電荷0d SSj 恒恒 定定 電電 流流 0

2、21IIItQtQSjiSddddd3. 穩(wěn)恒電流穩(wěn)恒電流SSdjSI1I2I0ddtQi 若閉合曲面若閉合曲面 S 內(nèi)的電荷不隨時(shí)間內(nèi)的電荷不隨時(shí)間而變化，有而變化，有 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)閉合曲面向外流出的電荷，等單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)閉合曲面向外流出的電荷，等于此時(shí)間內(nèi)閉合曲面里電荷的減少量于此時(shí)間內(nèi)閉合曲面里電荷的減少量 . 電流的連續(xù)性方程電流的連續(xù)性方程恒定電場(chǎng)恒定電場(chǎng) 1）在恒定電流情況下，導(dǎo)體中電荷分布不隨）在恒定電流情況下，導(dǎo)體中電荷分布不隨時(shí)間變化形成恒定電場(chǎng)；時(shí)間變化形成恒定電場(chǎng)； 2）恒定電場(chǎng)）恒定電場(chǎng)與靜電場(chǎng)具有相似性質(zhì)與靜電場(chǎng)具有相似性質(zhì)（高斯定（高斯定理和環(huán)路定理），理和環(huán)路定

3、理），恒定電場(chǎng)可引入電勢(shì)的概念；恒定電場(chǎng)可引入電勢(shì)的概念； 3）恒定電場(chǎng)的存在伴隨能量的轉(zhuǎn)換恒定電場(chǎng)的存在伴隨能量的轉(zhuǎn)換.SSdj0d SSj 恒恒 定定 電電 流流 二二 電阻電阻 電阻率電阻率電阻率電阻率 )1 1212TT （IRU 一段電路的歐姆定律一段電路的歐姆定律SlR電阻定律電阻定律SlR電導(dǎo)率電導(dǎo)率電阻的溫度系數(shù)電阻的溫度系數(shù) 電阻率（電導(dǎo)率）不但與材料的種類(lèi)有關(guān)，而電阻率（電導(dǎo)率）不但與材料的種類(lèi)有關(guān)，而且還和溫度有關(guān)且還和溫度有關(guān) . 一般金屬在溫度不太低時(shí)一般金屬在溫度不太低時(shí)電阻率電阻率歐姆定律的歐姆定律的 微分微分形式形式 EEj1EElUSI1dd1ddRUIdd

4、Il dIdUUU dSd三三 歐姆定律的微分形式歐姆定律的微分形式SlRddSlUIddd1d 一般金屬或電解液，歐姆定律在相當(dāng)大的電一般金屬或電解液，歐姆定律在相當(dāng)大的電壓范圍內(nèi)是成立的，壓范圍內(nèi)是成立的， 但對(duì)于許多導(dǎo)體或半導(dǎo)體，但對(duì)于許多導(dǎo)體或半導(dǎo)體，歐姆定律不成立，這種非歐姆導(dǎo)電特性有很大的歐姆定律不成立，這種非歐姆導(dǎo)電特性有很大的實(shí)際意義，在電子技術(shù)，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代實(shí)際意義，在電子技術(shù)，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)中有重要作用技術(shù)中有重要作用.注意注意歐姆定律的歐姆定律的 微分微分形式形式 EEj1表明任一點(diǎn)的電流密度表明任一點(diǎn)的電流密度 與電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度 方向相同，方向相同

5、，大小成正比大小成正比jE兩種導(dǎo)體分界面上的邊界條件兩種導(dǎo)體分界面上的邊界條件 主要有兩條：主要有兩條： 電流密度電流密度 的法向分量連續(xù)的法向分量連續(xù) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度 的切向分量連續(xù)的切向分量連續(xù)jE電流密度法向分量的連續(xù)性電流密度法向分量的連續(xù)性 設(shè)界面上有自由電荷積累設(shè)界面上有自由電荷積累 0 0 高斯定理和電流連續(xù)性方程可得高斯定理和電流連續(xù)性方程可得021側(cè)面底底SjSjSjSjddddSSnj1Snj20恒定電流恒定電流 nnjj12120)(或njjE的切向分量的連續(xù)性的切向分量的連續(xù)性ADDCCBl dEl dEl dEl dEl dEBA2t1t2t1tE ElEEl dE

6、 0EEEE212t1t的切向分量和代表和令0nEEEE1212故又可寫(xiě)成：差是沿著法線(xiàn)方向的上式表明矢量,電流線(xiàn)在導(dǎo)體界面上的折射電流線(xiàn)在導(dǎo)體界面上的折射.sin,sin;cos,cos222111222111EEEEjjjjttnn22211122112121tantan,jEjEJEjEEEjjntntttnn電流線(xiàn)在導(dǎo)體界面上的折射電流線(xiàn)在導(dǎo)體界面上的折射2121222111222111tantan,tantanEjEjjEjE2121tantan，則有若90021，即即導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)線(xiàn)平行于表面，導(dǎo)體外電場(chǎng)線(xiàn)即導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)線(xiàn)平行于表面，導(dǎo)體外電場(chǎng)線(xiàn)與表面垂直與表面垂直一一.非靜電力非靜電力

7、-q (t)q (t)I一段不閉合電路一段不閉合電路q (t)E (t)I (t)要維持穩(wěn)恒電流，電路要維持穩(wěn)恒電流，電路必須閉合。只有靜電場(chǎng)必須閉合。只有靜電場(chǎng)不可能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)恒電流。不可能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)恒電流。 L0d lE+qR-I+KeF才才能在能在閉合電路閉合電路中形成穩(wěn)恒電流。中形成穩(wěn)恒電流。必須有必須有非靜電力非靜電力K存在，存在，：K電磁，電磁，化學(xué)，化學(xué)，熱，熱，光，光，原子，原子，而而非靜電力非靜電力及電動(dòng)勢(shì)及電動(dòng)勢(shì) 非靜電力非靜電力：提供能量使電荷從低電位：提供能量使電荷從低電位高電位高電位 電源電源 在外電路上：維持恒定電壓，在電場(chǎng)力作用在外電路上：維持恒定電壓，在電場(chǎng)力作用下正電

8、荷從電源正極下正電荷從電源正極負(fù)極負(fù)極 在電源內(nèi)部在非靜電力作用下正電荷克服靜在電源內(nèi)部在非靜電力作用下正電荷克服靜電力從電源負(fù)極電力從電源負(fù)極正極正極 在閉合電路中，靜電場(chǎng)力在閉合電路中，靜電場(chǎng)力E+非靜電力非靜電力K使電荷運(yùn)動(dòng)形成一個(gè)閉合電流線(xiàn)。使電荷運(yùn)動(dòng)形成一個(gè)閉合電流線(xiàn)。 電源外部只有靜電場(chǎng)電源外部只有靜電場(chǎng)E； 電源內(nèi)部除了靜電場(chǎng)電源內(nèi)部除了靜電場(chǎng)E之外還有非靜電力之外還有非靜電力K，K的方向與的方向與E相反；相反； 普遍的歐姆定律微分形式普遍的歐姆定律微分形式j(luò)=（K+E） 上式表明電流是靜電力和非靜電力共同上式表明電流是靜電力和非靜電力共同作用的結(jié)果。作用的結(jié)果。二、電動(dòng)勢(shì)二、電

9、動(dòng)勢(shì) 定義：把單位正電荷從負(fù)極通過(guò)電源定義：把單位正電荷從負(fù)極通過(guò)電源內(nèi)部移到正極時(shí)，非靜電力所做的功內(nèi)部移到正極時(shí)，非靜電力所做的功 標(biāo)量標(biāo)量 方向：電源內(nèi)部方向：電源內(nèi)部 負(fù)負(fù)正正 與外電路是否接通無(wú)關(guān)，反映的是非靜與外電路是否接通無(wú)關(guān)，反映的是非靜電力做功的本領(lǐng)，是表征電源本身的特電力做功的本領(lǐng)，是表征電源本身的特征量征量 有時(shí)無(wú)法區(qū)分電源內(nèi)外，如渦旋電場(chǎng)有時(shí)無(wú)法區(qū)分電源內(nèi)外，如渦旋電場(chǎng) ldKldK電電源源內(nèi)內(nèi) )(KEj電源內(nèi)部電源內(nèi)部 電流密度電流密度恒定電路與恒定電場(chǎng)恒定電路與恒定電場(chǎng)0SSESdSdj0SdESn恒定電流滿(mǎn)足恒定條件恒定電流滿(mǎn)足恒定條件通過(guò)任意閉合面通過(guò)任意閉合面的電流通量為零的電流通量為零根據(jù)高斯定理，均勻?qū)w內(nèi)部沒(méi)有凈電荷，電荷只能分根據(jù)高斯定理，均勻?qū)w內(nèi)部沒(méi)有凈電荷，電荷只能分布在導(dǎo)體表面或分界面上。穩(wěn)恒條件下的電場(chǎng)正是來(lái)自布在導(dǎo)體表面或分界面上。穩(wěn)恒條件下的電場(chǎng)正是來(lái)自于這些電荷。于這些電荷。若為若為均勻?qū)w均勻?qū)w2 2、恒定情況下電場(chǎng)線(xiàn)和電流線(xiàn)必須與、恒定情況下電場(chǎng)線(xiàn)和電流線(xiàn)必須與導(dǎo)體表面平行導(dǎo)體表面平行若均勻?qū)Ь€(xiàn)中，電流線(xiàn)不與導(dǎo)體表面平若均勻?qū)?/p>