第11章 稳恒电流.ppt

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1、稳恒电流第九章（SteadyCurrent）温差电磁铁温差电磁铁吸重物本章从“场”的角度出发，§9.1电流密度（currentdensity）的概念就够了。对大块导体，以电场的规律为基础，研究电路的基本规律。对细导线用电流强度(electriccurrentstrength)还需电流密度的概念来进一步描写电流的分布。例如：电阻法探矿（图示）定义：电流密度大小：对任意小面元，对任意曲面S：P处正电荷定向移动速度方向上的单位矢量dI方向//vdIdSPI大块导体为形象描写电流分布，引入“电流线”的概念：要求：1）电流线上某点的

2、切向与该点的方向一致；电流线PjdNdS2）电流线的密度等于j，即：载流子定向移动速度对Cu：∵电流有热效应，故应限制j的大小：例如对Cu导线要求：（粗）（细）对于超导导线，j可达104A/mm2。dS=1jI电流线vnqn—载流子的浓度q—载流子电荷§9.2稳恒条件IdsjSq内对闭合曲面S有：—电荷守恒定律稳恒情况有：稳恒条件：或（积分形式）（微分形式）必有I=0稳恒情况必有I入=I出I入I出电路II电路I二端网络对电路的“节点”：—基尔霍夫第一定律（Kirchhofffirstlaw）i=1,2,规定从节点流出：

3、I>0，流入节点：I<0。IiS节点由基尔霍夫第一定律可知稳恒情况§9.3欧姆定律的微分形式欧姆定律（Ohmslaw）对一段均匀金属导体：─电阻率(resistivity)，单位：电导：(conductance)单位：（西门子）─电导率(conductivity)，单位：电阻(resistance)SRULabIab（U=a-b）将欧姆定律用于大块导体中的一小段，—欧姆定律微分形式上式对非均匀导体，非稳恒电流也成立。有：IjdldS电流线+ddU已知：大地的，求：接地电阻R解：a大地.a[例]hIrh>>a

4、。导体球（一般R10-2）如图示，设接地电流为I。当r=10a时，减小整个接地电阻的关键。ar大地.ahIr即90%的电势降落在r=10a所以改善接地点附近的电阻，是a-r=0.9U，讨论分析影响接地电阻的关键：的范围内。一.电动势（electromotiveforce，简写作emf）-q(t)q(t)I一段不闭合电路q(t)E(t)I(t)要维持稳恒电流，§9.4电动势、*温差电现象+qR-I+才能在闭合电路中形成稳恒电流。必须有非静电力存在，电磁，化学，热，光，原子，电路必须闭合。而定义非静电性场强仿照电势差

5、（电压）的定义—电势降定义电动势—电势升CuFeII热接头冷接头若两个接头处的温度不同，两种金属接成一个回路，温差电动势的成因：▲在同种金属中，温差形成自由电子的热扩散（汤姆孙Thomon电动势）▲不同金属自由电子浓度不同，在接头处产生与温度有关的扩散（珀耳帖Peltier电动势）则回路中形成温差电动势。（见赵凯华等著《电磁学》上册，第三章§5）*二.温差电现象（席贝克Seebeck效应，1821）测温热电偶（KD022）一般mV/100C。优点：▲热容小，灵敏度高(10-3C)。▲可逐点测量，测小范围内温度变化▲

6、测温范围大（-200C—2000C）。。▲便于自动控制T2T1待测已知恒温（测）电位差计ABCBiSb10-2V/100C。（铋）（锑）热电偶：演示温差电磁铁（KD023）温差电现象的现代应用实例：扫描热显微镜压电控制装置钨镍绝缘体通向电子装置芯片扫描热显微镜简介热探针针尖直径只有约30nm，纳米的尺度上，测出万分之一度的温度变化。▲工作原理：表面的起伏状况。▲性能：针尖和被测表面距离针尖散热通电流使探针加热并接近试样表面。由此可反映出探针尖与试样表面间隙的大小。当探针在试样表面上扫描时，针尖和被测表面距离针

7、尖散热温度。温度；就能测出试样可在数十▲扫描热显微镜的应用：◆检测电子芯片表面的质量。◆探测活细胞中温度的变化，从而给出新陈代谢方式的线索。◆通过探针尖端热量的散失情况，测定微细气流或液流的流量。◆检测试样表面成分（光热吸收分光术）：进而给出试样表面成分在极小尺用激光照射试样，改变激光波长，同时测试样温度的变化，实现微观尺度上的光谱分析。度上的变化，考虑到，有：对上图单回路：U—电源的端电压△§9.5含源电路一.单闭合回路IR+_rU二.有分叉的回路—基尔霍夫第二定律(Kirchhoffsecondlaw)与L绕向一致为

8、正。L..iRiIi..ab三.一段含源电路—一段含源电路的正方向：有bL..iRiIi..aab的欧姆定律例如，上面电路从a、b间断开：△§9.6电容器的充电与放电充电：放电：时间常数（timeconstant）特点：uc不