EM第17讲欧姆焦尔定律

《EM第17讲欧姆焦尔定律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、电磁场与电磁波Electromagneticfieldsandelectromagneticwaves第17讲欧姆、焦尔定律黄惠芬华南理工大学电子与信息学院射频与无线技术研究所TEL:89502331Email:huanghf@scut.edu.cnResearchInstituteofRF&WirelessTechniques第17讲内容∑欧姆定律∑有源欧姆定律∑电源局外场是非保守场∑焦尔定律∑例题SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstituteofRF&WirelessTechniq

2、ues17.1欧姆定律∑在静电场中，导体内部电场处处为O。但在恒定电场中，当导体内有电流时，电场是不为O的。因为形成电流的运动电荷(如金属导体中的自由电子)在作定向移动时，不断与晶格点阵上的金属离子碰撞而失去动能。要维持其定向移动，就需要有电场的作用；而要维持恒定的电流，就需要有恒定的电场的作用。这个电场是由导体进入恒定状态之前积累在导体边界上(导体不均匀时还包括在导体内部)、两极的分布电荷产生的，一旦进入恒定状态，这些分布电荷的密度就不随时间变化，导体中的电场和电流也就恒定了。实验证明，对大部分导电媒质，其中任一点的电流密度J与电场强

3、度E之间的关系为ddSouthChinaUniversityofTechnologyJE=−σ(310)ResearchInstituteofRF&WirelessTechniques17.1欧姆定律∑式中σ为电导率，单位s/m（西门子/米）。d∑上式表明，在导体中任一点处的电流密度J与d该点处的电场场强E成正比，它逐点描述了dd导体中J与E的关系，当导体处于非平dd衡壮态时，在J发生变化时，E也发生变化，因此可以说它更细致地描述了导体的导电规律。∑σ值愈大表明导电能力愈强，即使在微弱的电场作用下，也可形成很强的电流。SouthChin

4、aUniversityofTechnologyResearchInstituteofRF&WirelessTechniques17.1欧姆定律∑满足式(3-10)的媒质称为线性、各向同性的导电媒质。在均匀、线性、各向同性媒质中σ一个常数。式(3-10)常称为欧姆定律的微分形式。∑∑是加在导体两端的电压是通过导体的电流；R为导体的电阻。U和I都是积分量，式(3-11)为欧姆定律的积分形式。欧姆定律的积分形式描述的是一段有限长度和有限截面导体的导电规律，而欧姆定律的dd微分形式给出导体中任一点的J和E之间的函数关系，所以它比积分形式更能细致

5、地描述导体的导电规律。此SouthChinaUniversityofTechnology外，欧姆定律的积分形式只适用于稳恒情况，而欧姆定律的微分形式不仅对稳恒情况而且对非稳恒情况也适用。∑ResearchInstituteofRF&WirelessTechniques17.1欧姆定律【理想导体】电导率为无限大的导体。¾显然，理想导电体中可以存在电流，但不可能存在电场。否则，将会产生无限大的电流，从而产生无限大的能量。但是，任何能量总是有限的。【理想介质】电导率为零的介质。【非理想介质】有恒定介电常量ε和恒定电导率σ的物质称为非理想介质,

6、与介质的极化特性一样，媒质的导电性能也表现出均匀与非均匀，线性与非线性以及各向同性与各同异性等特点，SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstituteofRF&WirelessTechniques17.2有源欧姆定律∑1、电源∑导体中的电子在外电场作用下运动，于是在导体中产生内电场，内电场抵消外电场，当两者平衡时，电子不再运动，导体电流也就消失。为了保持导体中的电流，就必须维持导体内的电场不变，这可以通过连接导体与电源来实现。电源是一种将其他形式的(机械的、化学的、热的等)能量转换成电能的

7、装置。在电源(指直流电源)内部，有非静电力存在，这种非静电力(如化学作用力)使正电荷由负极向正极运动，不断补充电极上的电荷，使电极PN∑上的电荷在有电流存在的情况下⊕y⊕y∑仍然维持不变，因而，在导体中⊕y⊕Ey∑便得到了恒定电流。⊕ySouthChinaUniversityofTechnology外源ResearchInstituteofRF&WirelessTechniques17.2有源欧姆定律2.电源非静电力与驻立电荷如图所示，首先将外接的导电媒质移去，讨论开路情况下外源内部的作用过程。在外源中非静电力作用下，正电荷不断地移向正

8、极板P，负电荷不断地移向负极板N。极板上的电荷在外源中形成电场⊕yPN⊕Ey⊕yE，其方向由正极板指向负极板，而且随⊕导电媒质y⊕y⊕⊕yy着极板上电荷的增加不断增强。⊕y⊕Ey显然，由极板上电荷产生的电场