稳定电流和电路10学时

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1、第四章　稳定电流和电路（10学时）一、目的要求1．掌握电流、恒定电流、电流强度、电流密度等概念；2．深刻理解电流连续性方程、电流稳恒条件、电阻定律、欧姆定律、电功定律和电热定律；3．掌握电源、电动势，学会电动势的测量；4．掌握基尔霍夫定律、戴维宁定理，能求解复杂电路；5．了解温差电现象、气体、液体导电。二、教学内容1．恒定电流（0.5学时）2．直流电路（0.5学时）3．欧姆定律和焦尔定律（1学时）4．电源和电动势（2学时）5．基尔霍夫定律（3学时）6．二端网络简介（1学时）7．接触电势差与温差电现象(1.5学时)8．气体与液体导电（0.5学

2、时）三、教材分析本章主要从电场和电路两个角度介绍了稳恒电流的基本概念，基本定律和基本原理，重点是电源与电动势、用基尔霍夫定律求解复杂电路。四、重点难点重点：电源与电动势、基尔霍夫定律。难点：基尔霍夫定律。§4.1恒定电流一、教学内容1．电流、电流强度、电流密度2．电流连续性方程3．恒定电流及稳恒电场二、教学方式、讲授三、讲课提纲1．电流、电流强度和电流密度(1)电流导体中电荷作定向运动形成电流，方向和大小都不随时间变化的电流叫做稳恒电流。形成传导电流的条件是：①物体中有可移动的电荷，即载流子；②物体两端有电势差或物体内有电场。例如在金属

3、导体内就有可以自由移动的电荷——自由电子，所以在金属导体的两端加上电压时就可在其内形成电流，实验表明:负电荷运动引起的电流与等量正电荷反方向运动形成的电流等效,并把任何电荷的运动等效为正电荷的运动,(2)电流强度电流的强弱用电流强度来表示，其定义为：单位时间通过导体任一截面的电量。假定在dt时间内，通过导体截面的电量为dq，用I表示电流强度，则有其单位是安培(用A表示)，1安培＝1库仑／秒。电流强度是标量，通常所说的电流方向是指电荷在导体内移动的方向，并非电流是矢量。当I=dq/dt=常数时，即电流强度的大小和方向都不随时间发生变化时，这种

4、电流称为稳恒电流，也叫直流电流；当I随时间发生周期性变化时，称为交变电流；当I随时间作正弦规律的变化时，称为正弦交流电。(3)电流密度应该注意：电流虽然是电荷的定向移动形成的，但电流的传递速度与电荷定向移动的速度是完全不同的。一般来说，导体内各点的电流分布是不相同的，为了描述电流分布的详细情况，我们引入一个新的物理量——电流密度。在电流通过的导体中的某处取一小面元，使的法线单位矢量n的方向和该处的电流方向一致，设垂直通过的电流强度为，则电流密度定义为：该式表明，电流密度的大小等于垂直通过单位面积的电流强度，方向与该处小面元的法线方向(即电流

5、方向)一致，单位是安培／米（A/m）。由上式还可求出通过任一有限面积S的电流强度。在S上任取一面积元，其法向方向与该处的电流密度j夹－角度θ，则通过的电流强度2．电流连续性方程在导体内任取一个闭合曲面S，因为闭合曲面S的法线正方向总是规定向外的，所以通过该闭合曲面的j通量，就是面内向外流出的电流强度，亦即单位时间向外流出的电量。根据电荷守恒定律，从曲面内流出的电量应等于面内电量的减少量。设闭合曲面内的电量为q，则有试式称为电流连续性方程。对于稳恒电流，由于I的大小和方向都不随时间发生变化，这样形成电流的电场就必须是一个稳定场，产生电场的

6、电荷就必须是一个稳定的分布，这样对于任一闭合曲面S，必有:此即为稳恒电流的连续性方程，也叫电流的稳恒条件。如果取导体的两个截面和以及导体的侧面构成一个闭合曲面，则由(8.5)式知，单位时间内通过面的电量一定等于单位时间内通过的电量，即:这是稳恒电流连续性方程的另一种表达形式。3.稳恒电场与稳恒电流对应的电场称为稳恒电场，正是这个电场推动导体中的电荷作定向运动而形成了稳恒电流。注意：①稳恒电场是由运动电荷激发的，但电荷分布却不随时间变化，处于动态平衡；②稳恒电场仍遵从静电场的高斯定理和环路定理：，故仍可有电势概念，不过相比静电场，稳恒电场

7、要求要放宽些，静电场仅为稳恒电场之特例。③平衡时（流有稳恒电流时）导体内，而静电平衡时，导体内。四、练习作业思考题：P1641－4作业：4.1.1§4.2电路一、教学内容1．电路2．直流电路3．电阻的串并联二、教学方式、讲授三、讲课提纲I1I2图4-11．电路：用导线殷电源、用电器以及可能存在的中间环节（如开关）连接起来的电流通路叫做电路。2．直流电路：载有恒定电流的电路叫做直流电路性质1：直流电路中，同一支路的各个截面电流强度相等；性质2：直流电路中，流进任一节点的电流强度等于从该点流出的电流强度I1I2I3图4-23．电阻的串并联，串联

8、电路同电流,大电阻“当家”---分压大、决定I(略小电阻)；，并联电路同电压,小电阻“当家”---分流大、决定I(略大电阻)。混联：综合运用上述公式，最终可化成一等效电阻。§4.