《稳恒电流》PPT课件

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1、第四章稳恒电流4.1电流和电流密度4.3欧姆定律的微分形式和电阻目录4.2稳恒电流与微观量的关系：与的关系：电流的连续性方程电流密度矢量电流稳恒条件电流的功和功率欧姆定律适用于金属导体、电解液欧姆定律的微分形式4.4电动势作业：6-2,6-4,6-64.1电流和电流密度第四章稳恒电流#稳恒的含义是指物理量不随时间改变#形成电流的条件：在导体内有可以自由移动的电荷或叫载流子（如在半导体中载流子有电子或空穴；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

2、两端要存在有电势差。本章仅限于讨论第一、第二类（电解质溶液）导体中的传导电流。不能讨论超导体。规定正电荷流动的方向为正方向。电流强度单位时间内通过任一截面的电量，表示了电路中电流强弱的物理量。它是标量用I表示。单位：库仑/秒=安培它是国际单位中的基本量。常用毫安（mA）、微安（A）标量必要性：当通过任一截面的电量不均匀时，用电流强度来描述就不够用了，有必要引入一个描述空间不同点电流的大小。定义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

3、位截面上所通过的电量。电流密度矢量单位量纲电流密度矢量的方向定义为垂直于截面。与微观量的关系：设n为单位体积内电子密度。导体在外电场中，电子在杂乱无章的热运动上叠加一个沿场强反方向上的定向漂移，设漂移速度为。在时间内穿过面的电子数,即电量为：长度质量铜导线一般n～1028m-3，u～0.15mm/sec所以，电流密度大小为j～104米/秒。因为肌体对电的反应强弱主要取决于电流密度的大小，所以电流密度的概念在研究直流电的生理作用时很重要。与的关系：设某点处电流密度为，为面的法线方向。通过一个有限

4、截面S的电流强度为：也可称电流强度是电流密度矢量通过S面的通量。4.2稳恒电流电流的连续性方程类似于电力线引入电流线来描述由组成的电流分布，称之为电流场。曲线上每一点的切线方向就是的方向，曲线的疏密表示它的大小。即电流线的数密度。根据电荷守恒，在有电流分布的空间做一闭合曲面，单位时间内穿入、穿出该曲面的电量等于曲面内电量变化速率的负值。电流稳恒条件电流密度矢量的通量等于该面内电荷减少的速率.电流连续性方程（微分形式证明略）*在没有分支的恒定电路中，通过各截面的电流必定相等；而且恒定电路必定是闭

5、合的。*恒定电流情况下的电荷分布（净电荷的宏观分布不随时间改变)产生恒定的电场与静电场服从同样的基本规律。*电流线不可能在任何地方中断，即是闭合曲线。如高斯定律和环路定理。电势差的概念相同。*稳恒条件可说为电荷分布不随时间变化，即场不变时达到稳恒。但在稳恒电场中导体内部的场强不等于零4.3欧姆定律的微分形式和电阻欧姆定律：R(resistance)电阻，单位(ohm)欧姆式中：为电阻率(resistivity)单位适用于金属导体、电介液它给出一段电路两端的电压与电流的关系。是实验规律。电阻称为(

6、conductance)电导单位S(siemens)西门子。量纲实验表明：化学纯的金属电阻率，都很有规律地随温度的升高而增大。为电导率(conductivity)单位*应用：电阻率的大小要依具体情况具体考虑，可查阅手册。*电阻温度系数摄氏温度温度为零度时的电阻率标准电阻要选用小的如康铜等合金。电阻温度计就是利用电阻与温度的关系制成。Ag的=410–31/C0碳C的=–510–41/C0电阻温度系数当温度降到绝对零度很低时，某些金属、合金以及化合物的电阻率会突然降到很小，这种现象称作超导电现象。在

7、这特定的温度下从正常态变为超导态，这温度叫做转变温度或居里点。RTK0.080.16240He具有超导电性的物体称为超导体（superconductor)如He在4K以下电阻变为零。迄今为止，已发现28种金属元素（地球的常态下）以及合金和化合物具有超导电性。还有一些元素只高压下具有超导电性。提高超导临界温度是推广应用的重要关键之一。超导的特性及应用有着广阔的前景。例题一：一块扇形碳制电极厚为t，电流从半径为r1的端面S1流向半径为r2的端面S2，扇形张角为，求：S1和S2面之间的电阻。dr平行于电

8、流方向，dS垂直于电流方向。r1r2tS1S2例题二：同轴电缆的漏电阻。例题三：碳膜电位器中的碳膜，它是蒸敷在绝缘基片厚为t、内半径为r1，外半径为r2的一层碳构成。A、B为引出端，环形碳膜总张角为电流沿圆周曲线流动。求：A、B之间的电阻？ABr1r2A、B间电阻可视为由若干不同长度而截面相同的电阻并联而成。电导为：欧姆定律的微分形式取dl段，使其足够小其中电场均匀，由梯度定义：它给出了空间电场分布与电流分布之间的关系。不仅适用于稳恒电流，也适用于非稳恒情况，