第11章-恒定電流

第11章恒定電流《大學(xué)物理學(xué)》電磁學(xué)1§11.1電流和電流密度§11.2恒定電流與恒定電場(chǎng)§11.3

歐姆定律和電阻§11.4

電動(dòng)勢(shì)

§11.5電流的一種經(jīng)典微觀圖象第11章恒定電流2一、電流

電流是帶電粒子(載流子)的定向運(yùn)動(dòng)。電流強(qiáng)度I單位：安培1A=1C/s§11.1電流和電流密度傳導(dǎo)電流導(dǎo)體中由電荷的運(yùn)動(dòng)形成的電流。在t時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電量為

q，則通過該截面的電流強(qiáng)度是3二、電流密度幾種典型的電流分布電阻法勘探礦藏時(shí)的電流同軸電纜中的漏電流粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體粗細(xì)不均勻的金屬導(dǎo)線半球形接地電極附近的電流4若導(dǎo)體中不同部位電流分布不同，則電流強(qiáng)度I不能細(xì)致反映導(dǎo)體中各點(diǎn)電流分布。電流密度定義式

P處正電荷定向移動(dòng)速度方向上的單位矢量dIdS

PI

大塊導(dǎo)體單位：Ａ／ｍ２大小：方向

//5對(duì)任意小面元dI對(duì)任意曲面S對(duì)任意封閉曲面S電流的連續(xù)性方程單位時(shí)間內(nèi)流出封閉曲面的電量，等于封閉面內(nèi)電荷的減少率。6電流密度微觀定義的推導(dǎo)*n帶電粒子數(shù)密度載流子定向移動(dòng)速度q載流子電荷dI電流密度定義式金屬中的電流密度7§11.2恒定電流與恒定電場(chǎng)一、恒定電流導(dǎo)體內(nèi)各處電流密度不隨時(shí)間變化。等價(jià)地,電流場(chǎng)中每一點(diǎn)的電荷密度不隨時(shí)間改變。二、恒定電場(chǎng)在恒定電流條件下，導(dǎo)體內(nèi)的電荷分布不隨時(shí)間變化，導(dǎo)體內(nèi)形成不隨時(shí)間變化的電場(chǎng)，即恒定電場(chǎng)。8恒定電場(chǎng)和靜電場(chǎng)比較相同之處（1）電場(chǎng)不隨時(shí)間改變。（2）滿足高斯定理和場(chǎng)強(qiáng)環(huán)路定理（1）通電導(dǎo)體內(nèi)的恒定電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)不為零；而靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)為零。（2）穩(wěn)恒電場(chǎng)對(duì)電荷總作功為零，由于存在焦?fàn)枱嵝?yīng)，穩(wěn)恒電路需要維持能量。不同之處9一、部分電路的歐姆定律電阻單位：歐姆（

）IU1-U2通過一段導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差成正比，與導(dǎo)體電阻成反比?！?1.3歐姆定律和電阻定律10二、電阻定律lS導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率

是導(dǎo)體材料的電阻率，單位：

m單位：西門子每米（S/m）導(dǎo)體長(zhǎng)度導(dǎo)體截面積11電源的內(nèi)阻負(fù)載電阻上的電壓電源內(nèi)電阻上的電壓三、含源電路的歐姆定律12四、歐姆定律的微分形式在導(dǎo)體中沿電流方向取一極小的直圓柱體，設(shè)其電阻為R，由歐姆定律，通過該小圓柱體的電流:歐姆定律的微分形式13一、電源

為了維持恒定電流,在電路中必然存在電源電源：提供非靜電力的裝置§11.4電動(dòng)勢(shì)才能在閉合電路中形成恒定電流。非靜電力包括電磁力，化學(xué)力等等，…必須 有非靜電力存在，+qR-I+非靜電力場(chǎng)強(qiáng)14太陽(yáng)能電池美軍薄膜太陽(yáng)能電池帳篷鋰電池電源15二、電源電動(dòng)勢(shì)(描述電源性能的物理量)

單位正電荷經(jīng)電源內(nèi)部，由負(fù)極移向正極過程中非靜電力所作的功。電源定義式單位：伏特Ｖ反映電源作功能力與外電路無關(guān)規(guī)定其方向?yàn)殡娫磧?nèi)部負(fù)極指向正極16仿照電勢(shì)差（電壓）的定義電勢(shì)降定義電動(dòng)勢(shì)（此積分與路徑有關(guān)）定義電源電動(dòng)勢(shì)電勢(shì)升LL內(nèi)部17L應(yīng)是包括電源的任意回路若非靜電力存在于整個(gè)電流回路中，電動(dòng)勢(shì)還可寫為:非靜電場(chǎng)力把單位正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極作功從場(chǎng)的觀點(diǎn)來看