教学课件第一节电流和电流密度.ppt

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1、主要内容:从场的观点来讨论导体中电流的形成，以及电流密度、电动势、全电路的欧姆定律和欧姆定律的微分形式第十三章电流和磁力一、电流1.定义：14.1电流和电流密度电流是由大量电荷作有规则的定向运动所形成的。I-----------------------------------------------------------------------------------------2.电流的方向：在电场力作用下，正负电荷总是沿相反方向运动；对于电流产生的一些效应(热效应、磁效应等)，正电荷沿某方向的运动与等量的负电荷沿相反方向运动在效果上相同。为了分析问题方便起见

2、，习惯上把电流看作是正电荷的定向流动所形成的。规定：正电荷流动的方向为电流的方向。稳恒的含义是指物理量不随时间改变形成电流的条件：①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）。②在导体内要维持一个电场，或者说在导体两端要存在有电势差。电流的方向:正电荷从高电势向低电势移动的方向。规定正电荷流动的方向为正方向。3.电流强度单位时间内通过任一横截面的电量，表示了电路中电流强弱的物理量。用标量I表示。单位：库仑/秒=安培～国际单位中的基本量。常用毫安（mA）、微安（A）标量注意：电流强度是双向标量。

3、电路中只标正方向。目的：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位截面上所通过的电量。二电流密度矢量由计算流经任一面元的电流强度单位所以，通过导体任一截面S的电流强度为：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：三电流的连续性方程稳恒电流条件电流的连续性方程类似于电力线引入电流线

4、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～稳恒电场。§13.2电阻率欧姆定律的微分形式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

5、。电阻率一电阻率为电导率(conductivity)二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，所以它比欧姆定律更具有深刻的意义。欧姆定律的微分形式三电源、非静电力设想有一个已充好电的电容器C,用导线将两极板相联。如图：在导体两端有一定电势差，沿导线从正极板至负极板产生一电场。在静电力作用下，导线内的自由电子将沿导线从负极板至正极板作定向运动，即相当正电荷反向移动。因而导线内形成电流i=i(t)。AB+q-q但随对应最终，达到静电平衡整个导体成为一等势体所以，

6、仅有静电力的作用，只能产生瞬时电流，不可能产生稳恒电流。即∵稳恒电流的电流线是闭合曲线；而静电场遵从环路定理：+–单靠静电力不可能沿闭合回路移动电荷而始终作正功。如何才能在导体中维持稳恒的电场(或电势差)及稳恒的电流？需要有一种装置将＋q由B极“搬”→A极；这种提供非静电力的装置称为电源。电源的工作原理：电源能够提供非静电力，可将正电荷从负极板B经电源内部搬运到正极板A。电源内部电流从负极板到正极板叫内电路。电源外部电流从正极板到负极板叫外电路。从受力方面分析：静电力把正电荷＋q从电源正极板经外电路送至负极板；内电路一定有非静电力克服静电力将正电荷从负极板搬至正极

7、板。由外电路＋内电路构成一个闭合电路叫全电路。从能量方面分析：非静电力把正电荷从低电位移至高电位，克服静电力作功所消耗能量由电源提供。所以，电源是一种能源。它将其它形式的能量转化为电能。如化学电池、硅（硒）太阳能电池，发电机等。13.３磁力和电荷的运动静止的电荷周围存在电场，而运动的电荷周围不但有电场而且还存在磁场～电磁场。本章着重讨论稳恒电流(或相对参考系以恒定速度运动的电荷)激发稳恒磁场～不随时间变化的磁场的规律和性质。主要内容②介绍电流激发磁场的规律～毕奥—萨伐尔定律；③反映磁场性质的基本定理～磁场的高斯定理和安培环路定理；④磁场对运动电荷、电流的作用力～洛

8、伦兹力、安