电磁学课件第四章07-9

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1、电磁学课件第四章稳恒电流第四章稳恒电流本章大部分内容只做简单介绍。主要突出电流密度及其微分形式、连续性方程、电阻R的计算、电动势的概念。重点是基尔霍夫方程组及其应用。适当介绍温差电现象。***电流的概念：带电粒子的运动形成电流。电流分为传导电流、运流电流、位移电流。4.1电流和电流密度电流：电荷的定向运动形成电流，微观上是带电粒子的定向移动形成，这些带电粒子称为载流子。电流强度:电流的强弱用电流强度来描述，它定义为单位时间内通过某一导体截面的电量。若△t时间内通过某一截面的电量△q为，则过该截面的电流为单位SI制:安培(1A＝1C/s)1.电流electric

2、current电流强度是标量，有正、负之分，称为双向标量。习惯上把正载流子的流动方向代表电流的方向。方向:大小:该点的电流方向。电流密度：即等于单位垂直截面的电流强度。若截面元矢量的法线方向与电流方向成角,则2.电流密度electriccurrentdensity：导体中所选的截面不同则电流强度就不同，电流强度反映截面总体情况，不能反映截面上各点情况。无法描写不同空间电流分布情况，故引入电流密度。上式说明电流强度是电流密度对该曲面的通量。是一个空间矢量点函数。是细致描述电流分布情况的物理量。对于一个曲面而言，　　相同但　可以不同。为形象描写电流分布，可以引入“

3、电流线”的概念规定：1）电流线上某点的切向与该点的方向一致2）电流线的密度等于3、电流的连续性方程和恒定电流条件导体内任取一闭合曲面S，根据电荷守恒定律，单位时间由闭合曲面S内流出的电量，必定等于在同一时间内闭合曲面S所包围的电量q的减少:电流连续性方程的微分形式恒定电流：电流场不随时间变化的电流。由分布不随时间变化的电荷所激发的电场为恒定电场。恒定电流场中过任意闭合曲面的电流必等于零。电流线从某处穿入必从另一处穿出。恒定电流场的电流线必定是头尾相接的闭合曲线。恒定电流条件的积分形式恒定电流条件的微分形式恒定电场由运动的而分布不随时间变化的电荷所激发。在遵从高

4、斯定理和环路定理方面，恒定电场与静电场具有相同性质，通称为库仑电场。恒定电场与静电场区别：激发稳恒电场的电荷运动。激发静电场的电荷静止。相同：及电荷与分布都不随时间变化。都满足∴稳恒电场⇔静电场。恒定电场可引入电势的概念；恒定电场的存在伴随能量的转换.§4.2直流电路一、电路：电流流通的路径。元件：电路中每一个组成部分。电路图：把各元件连成电路的示意图。支路：电路图中每一支干。节点：三条或三条以上支路的交点。二、“电场”与“电路”。使用电路的目的是把电源的能量输送给负载。只关心与输送能量有关的量积分量。“场”空间各点的点函数微分量。（两节点之间就是一条支路）场

5、路一般的经典电磁学包含两方面的内容：一是电磁场基本理论；二是电路理论。而电路理论的基础是场方程，因此原则上可以由场方程出发来解决电路问题，尽管如此，人们常常从场的基本理论出发，根据电路的不同结构，总结出了一套完整的处理问题的方法，使得对实际中的计算大大简化。因此形成电磁学的一个独立分支-交直流电路的基本规律。三、直流电路（稳恒电路）直流电路：载有恒定电流的电路。∵稳恒条件：⒈支路同一支路各截面I相同（也可以从“稳恒”字面理解。流进、流出相等）2、对电路的“节点”：基尔霍夫第一定律规定从节点流出：流入节点：3.由恒定条件还可得出几个结论：1）恒定电流的电路必须闭

6、合2）导体表面电流密度矢量无法向分量3）对一段无分支的稳恒电路其各横截面的电流强度相等4）在电路的任一节点处流入的电流强度之和等于流出节点的电流强度之和---节点电流定律(基尔霍夫第一定律)§3、欧姆定律（Ohm).焦耳定律（Joule）一、欧姆定律，电阻实验总结：通过一段金属的电流强度I与加在金属两端的电压成正比。G比例系数。如果加在导体两端的U相同。G越大I就越大。表示电流导通的能力。故叫电导。令欧姆定律。R，比例系数。对不同的导体。若加在两端的U一定，R越大，I越小。R反应了导体对电流的阻碍程度。故叫电阻。二、电阻率:ρ实验总结：条件：导体均匀（园柱形）

7、。电流沿轴向。对不均匀的导体则用：电阻率（电导率）不但与材料的种类有关，而且还和温度有关.一般金属在温度不太低时当温度降0k至附近。ρ不再具有线性关系。一些金属趋向于一个恒定的剩余值。如铜，为常温的1%；也有相当多的金属。突然降至零——超导现象。此温度叫临界温度。1911年，荷兰科学家翁纳斯发现：水银降到4K（-269℃）。电阻突然消失。—超导，—临界温度（转变温度）。超导现象及其主要特性到目前为止，科学家已发现某些金属（包括合金）、有机材料、陶瓷材料在一定的温度Tc以下，会出现零电阻的现象，我们称这些材料为超导体。同时，科学家们还发现，强磁场能破坏超导状态。

8、每一种超导材料除了有一定的临界温度Tc