恒定電流和恒定電場(精).ppt

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1、第十章恒定電流和恒定電場(SteadyCurrentandsteadyelectricfield)帶電質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)將伴隨電量的遷移，形成電流。本章討論：不隨時(shí)間變化的恒定電流和與之相伴的恒定電場§10-1電流密度電流的連續(xù)性方程1.電流：電流—大量電荷的定向運(yùn)動(dòng)。電流形成條件(導(dǎo)體內(nèi))：(1)導(dǎo)體內(nèi)有可以自由運(yùn)動(dòng)的電荷，即載流子；載流子(chargecarrier)-電子、質(zhì)子、離子、空穴。(2)導(dǎo)體內(nèi)要維持一個(gè)電場。(導(dǎo)體內(nèi)有電荷運(yùn)動(dòng)說明導(dǎo)體內(nèi)肯定有電場，這和靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)場強(qiáng)為零情況不同.)2.電流強(qiáng)度(electriccurrentstrength)（

2、標(biāo)量）大?。簡挝粫r(shí)間通過導(dǎo)體某一橫截面的電量方向：正電荷運(yùn)動(dòng)的方向單位：A(安培)3、電流密度電流強(qiáng)度I對(duì)電流的描述比較粗糙：如對(duì)橫截面不等的導(dǎo)體，I不能反映不同截面處及同一截面不同位置處電流流動(dòng)的情況。某點(diǎn)的電流密度(currentdensity)(矢量）方向：該點(diǎn)正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向。大?。和ㄟ^垂直于該點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)方向的單位面積上的電流強(qiáng)度單位：A/m2(安/米2)已知：1、運(yùn)動(dòng)電荷體密度（單位體積內(nèi)的電量）為?2、運(yùn)動(dòng)電荷的定向運(yùn)動(dòng)速度為v在?t時(shí)間內(nèi)，通過任一面元?S遷移的電量為：所以，單位時(shí)間通過截面dS的電量（即電流強(qiáng)度）為：en??u?t?Sen

3、??u?t?S令則?為電流密度矢量，方向與正電荷定向運(yùn)動(dòng)速度方向相同，大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于正電荷定向速度方向的單位面積的電量。en??u?t?S令則所以，通過任意曲面的電流強(qiáng)度為導(dǎo)體內(nèi)每一點(diǎn)都有自己的?，?=?(x,y,z)即導(dǎo)體內(nèi)存在一個(gè)?場---稱電流場。從場的觀點(diǎn)看，?和I的關(guān)系，是一個(gè)矢量和它的通量之間的關(guān)系。電流場：導(dǎo)體內(nèi)每一點(diǎn)都有自己的?，?=?(x,y,z)即導(dǎo)體內(nèi)存在一個(gè)?場---稱電流場。電流線(electricstreamline)：類似電場線，在電流場中可畫電流線(1)電流線上某點(diǎn)的切向與該點(diǎn)?的方向一致；(2)通過垂直于某點(diǎn)?

4、的單位面積的電流線的根數(shù)等于該點(diǎn)?的大小。電流密度和電流強(qiáng)度的關(guān)系(1)通過面元dS的電流強(qiáng)度(2)通過電流場中任一面積S的電流強(qiáng)度電流強(qiáng)度是通過某一面積的電流密度的通量。電流連續(xù)性方程(equationofcontinuityofelectriccurrent)電流的連續(xù)性方程電荷的運(yùn)動(dòng)可形成電流，也可引起空間電荷分布的變化。在電流場內(nèi)取一閉合面S，則有電荷從S面流入和流出，S面內(nèi)的電荷相應(yīng)發(fā)生變化。由電荷守恒定律，單位時(shí)間內(nèi)由S流出的電量應(yīng)等于S面內(nèi)電量的減少。電荷守恒定律在電流場中的數(shù)學(xué)表達(dá)式電流場中的電流線是有頭有尾的。電流線發(fā)出于正電荷減少的地方；

5、終止于正電荷增加的地方?！?0-2恒定電流和恒定電場電動(dòng)勢恒定電流(SteadyCurrent)：導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)的?的大小和方向均不隨時(shí)間改變的電流。1.恒定條件若電流場內(nèi)?的大小和方向不隨t變，則要求空間電荷分布不隨t變，即則在電流場內(nèi)作一任意閉合S面，有電流的穩(wěn)恒條件1、在恒定條件下，通過任一閉合曲面一側(cè)流入的電量等于從另一側(cè)流出的電量。2、電流線是閉合曲線，即恒定電流的閉合性。2.由恒定條件可得出的幾個(gè)結(jié)論(請(qǐng)用恒定條件自己分析理由)(1)導(dǎo)體表面電流密度矢量無法向分量。(2)對(duì)一段無分支的恒定電路，其各橫截面的電流強(qiáng)度相等。(3)在電路的任一節(jié)點(diǎn)（三條

6、或三條以上電路的交匯點(diǎn)）處，流入節(jié)點(diǎn)的電流強(qiáng)度之和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流強(qiáng)度之和（基爾霍夫第一定律）。恒定電場(steadyelectricfield)：是由不隨時(shí)間改變的電荷分布產(chǎn)生的不隨時(shí)間改變的電場。對(duì)于恒定電路，導(dǎo)體內(nèi)存在恒定電場。恒定電場和靜電場的對(duì)比(1)相同處：電場不隨時(shí)間改變；滿足高斯定理；滿足環(huán)路定理，是保守力場，可引進(jìn)電勢概念?；芈冯妷憾?基爾霍夫第二定律)(Kirchhoffsecondlaw)：在恒定電路中，沿任何閉合回路一周的電勢降落的代數(shù)和等于零(2)不同處：產(chǎn)生恒定電流的電荷是運(yùn)動(dòng)的(但電荷分布不隨t變)。恒定電場對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷要作

7、功，恒定電場的存在，總伴隨著能量轉(zhuǎn)移。節(jié)點(diǎn)電流定律(基爾霍夫第一定律)(Kirchhofffirstlaw)電動(dòng)勢(electromotiveforce簡寫作emf)非靜電力：電源內(nèi)部都有非靜電力(nonelectrostaticforce)；非靜電力使正電荷由負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部到達(dá)正極。引入：非靜電力場強(qiáng)：單位正電荷所受的非靜電力把電荷q由負(fù)極移向正極(經(jīng)電源內(nèi)部)非靜電力作功電動(dòng)勢：把單位正電荷經(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。若電動(dòng)勢存在于整個(gè)電流回路L，可寫作熱電動(dòng)勢1.熱電動(dòng)勢用兩種金屬接成回路，當(dāng)兩接頭處溫度不同時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢

8、，稱熱電動(dòng)勢(或溫差電動(dòng)勢)。熱電動(dòng)勢的成因：自由電