第13-1章 电流和磁场

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1、第十三章电流和磁场磁流体船1目录13.1电流和电流密度13.2电流的一种经典微观图像13.3磁力与电荷的运动13.4磁场与磁感应强度2目录13.5毕奥—萨伐尔定律*13.6匀速运动点电荷的磁场13.7磁通连续定理和安培环路定理13.8安培环路定理求磁场的分布13.9与变化电场相联系的磁场13.10电场和磁场的相对性3目录13.1电流和电流密度13.2电流的一种经典微观图像13.3磁力与电荷的运动13.4磁场与磁感应强度413.1电流和电流密度一、电流电流的形成：自由电荷的定向运动(漂移)无规则运动(热运动)----不产生电流电荷的运动漂移

2、运动:电场作用下的运动---产生电流漂移速度:平均定向运动速度51、电荷的定向运动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。•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62、电流强度单位时间内通过任一截面的电量，叫做电流强度dqIdt电流强度：表示电流强弱的物理量(标量)，用I表示(宏观量)。电流强度与电子漂移速度的关系dS在时间间隔dt内，长为dl=vdt、横截面dv积为dS的圆柱体内的自由电子都

3、要通vdt过横截面积dS；n：导体中自由电子数密度此圆柱体内的自由电子数为ndSvddt，e：电子的电量电量为dq=nedSvdt；dv每个电子的漂移速度d：因此通过此导体的电流强度dqnevdtdI＝＝dSnevdSddtdt73、电流密度矢量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与电荷运动方向的单位截面上所通过的电量。dsdqdI设q>0j＝PJdSdtdSvvdt电流密度与电荷运动速度的关系jnevd通过任意截面的电流IdIjdSS引入电流密度的必要性：描

4、述导体中电流分布的物理量——电流密度。84、电流的连续性方程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dQIjdSdtS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dQdQdQii－jdS＝－电流连续dtdtSdt性方程电流的连续性：单位时间内通过闭合曲面向外流出的电荷等于单位时间内闭合曲面内电荷的减少。913.2电流的一种经典微观图像E

5、uvieE无电场v=0电场Eviv0itim10电场EeE电场Evvti0iim求某一时刻t的平均速度ueEvvti0iim由于v的任意性,其平均值为00inti平均自由飞行时间i1nne2JnevEeEm平均速度vm1122ne1ne定义JEmmJE欧姆定律的微分形式UUlSERIlSUSSUlIJSESUllR-----欧姆定律12恒定电流:方向多样导体内各处

6、电流密度不随时间而改变IjdS＝0电流必然闭合的S反证法：ifI0dq/dt0,q分布随时间发生改变，电场E也随时间发生改变，j=E也必将随时间发生改变，非恒定。恒定电流:电荷分布不随时间发生改变，电场E也不随时间发生改变；(恒定电场---静电场)。1314.3磁力与电荷的运动磁铁间的相互作用SNSN14磁铁间的相互作用NSSN同性磁极相互排斥,异性磁极相互吸引15磁体对电流的作用16磁场对运动电荷的作用电子束S+N磁场对运动电荷有力的作用17电流对磁铁的作用ISN1820年奥斯特18电流对磁铁的作用ISN1820年奥斯

7、特磁针的一跳电流的磁效应：电流能够产生磁场19电流与电流之间的相互作用IFFI20电流与电流之间的相互作用IFFI电流产生磁场，磁场对电流有力的作用21电流与电流之间的相互作用IFIF22电流与电流之间的相互作用IFFI电流产生磁场，磁场对电流有力的作用2314.3磁力与电荷的运动通电导线运动电荷(电子)磁力磁铁分子电流24安培指出：天然磁性的产生也是由于磁体内部有电流流动。分子电流分子内部，电子和质子等带电粒子的运动也形成微小的电流----分子电流。InNS永磁铁内部的分子电流的方向都按一定的方式排列起来了。25导线：运动电荷磁力磁铁：

8、分子电流磁力-----运动电荷电荷的运动是一切磁现象的根源。26所有磁现象可归纳为：生A的作产磁场用于运动电荷运动电荷ABB的作生用磁场产于非静电场运动电荷:磁场2713.4磁场与磁感应强度1