同济版大学物理第七章

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1、第七章电流与磁场7/23/2021地球周围空间的磁场如何分布？什么是太阳风？与它内部的结构有关与它自身的运动状态有关地磁场能抵挡太阳风吗？7/23/2021太阳风是一种来自太阳影响地球空间环境的稀薄而炽热的电离气体，由质子、α粒子、少数重离子和电子流组成的。它们由太阳表面发出，以300至800公里/秒的速度“刮”到地球。太阳风会影响卫星和航天设备等的正常运行以及干扰地球上无线电通讯正常工作，太阳风剧烈时也可能对人体产生伤害。7/23/2021第7章电流与磁场本章主要任务：研究相对于观察者运动的电荷在空间激发的场——恒定磁场的规律

2、。静电场：相对于观察者静止的电荷周围的电场§7-1恒定电流和恒定电场电动势一、形成电流的条件载流子：携带电荷并形成电流的带电粒子，统称为载流子。电荷的定向运动电流稳恒电流交变电流本章主要研究稳恒电流产生恒定磁场的性质和规律。Ex：金属内的载流子是电子。1、电流的种类：传导电流：导体中自由电子、正负离子和电子－空穴对相对于导体作定向运动所形成的电流。运流电流：带电体作机械运动形成的电流。位移电流(displacementcurrent)。2、导体中形成电流的条件：（1）导体内有可以移动的电荷；（2）有维持电荷作定向移动的电场。3、

3、电流的定义单位时间内通过导体任一截面的电量为电流强度。7/23/2021S电流强度随时间而变化(例如交流电)，可用瞬时电流强度来表示，即单位：安培(A)在SI中，规定电流强度为基本量，1s内通过导体任一截面的电荷为1C的电流强度称为1A，即二、恒定电流与恒定电场恒定电流(steadycurrent):1、电流的种类：传导电流：导体中自由电子、正负离子和电子－空穴对相对于导体作定向运动所形成的电流。运流电流：带电体作机械运动形成的电流。位移电流(displacementcurrent)。2、导体中形成电流的条件：（1）导体内有可以

4、移动的电荷；（2）有维持电荷作定向移动的电场。3、电流的定义单位时间内通过导体任一截面的电量为电流强度。I是标量，但规定方向：正电荷定向移动的方向。与自由电子移动的方向相反！——电流分布不随时间变化7/23/20212.恒定电场(steadyelectricfield):——维持恒定电流所需的电场，其分布不随时间变化。静电场与恒定电场比较静电场恒定电场不同相同导体内一经建立不需能量维持导体内分布不变其存在一定伴随能量转换分布不随时间变化高斯定理有源性环路定理保守性均适用三、电流与电流密度1.电流密度矢量(currentden

5、sity)大小：通过与该点垂直的单位截面的电流。方向：与+q的漂移运动方向，方向相同。单位：安米-2(Am-2)二、恒定电流与恒定电场恒定电流(steadycurrent):——电流分布不随时间变化7/23/2021三、电流与电流密度1.电流密度矢量(currentdensity)大小：通过与该点垂直的单位截面的电流。方向：与+q的漂移运动方向，方向相同。单位：安米-2(Am-2)通过一个有限截面S的电流强度为即：电流强度是电流密度矢量通过S面的通量。为形象描述导体中电流密度的分布情况，可引入电流线的概念：（1）电流线上

6、各点切线与该点的电流密度方向一致。（2）通过垂直于电流密度方向的单位面积的电流线根数等于该点电流密度的量值。S7/23/20212.电流密度与电流定向速度的关系（1）金属导电的经典解释：——无规则热运动+定向加速运动无电场时：载流子（自由电子）——无规则热运动有外电场时：频繁碰撞使加速运动间断进行，其平均效果可视为定向匀速运动——漂移运动(excursionmotion)。（2）电流密度与电流定向速度的关系dd设电子数密度为n的电子以速率u漂移，单位时间内通过截面dS的电流强度dI为=则电流密度的大小为矢量式四、电源及电源电动

7、势要在导体中维持恒定电流，仅在导体中建立迅变电场是不行的，必须要在导体中建立恒定电场。电容器经充电后，用导体把正负极板连起来，想产生恒定电流必须设法使流到负极板上的正电荷重新回到正极板，静电力不可能使正电荷从负极板回到正极板，只有靠一种装置产生非静电力并克服静电力，驱动正电荷逆电场方向运动，得到恒定电流。7/23/2021+问题：带正电导体－带负电导体连接导线能否形成恒定电流？非静电力做功，不断的将正电荷从低电位移到高电位的装置++-电源=则电流密度的大小为矢量式四、电源及电源电动势要在导体中维持恒定电流，仅在导体中建立迅变电场

8、是不行的，必须要在导体中建立恒定电场。电容器经充电后，用导体把正负极板连起来，想产生恒定电流必须设法使流到负极板上的正电荷重新回到正极板，静电力不可能使正电荷从负极板回到正极板，只有靠一种装置产生非静电力并克服静电力，驱动正电荷逆电场方向运动，得到恒定电流。维持