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第十四章 稳恒电流与稳恒电场 本章内容 电流强度电流密度电流的连续性方程稳恒电流稳恒电场电动势 静电场中的导体处于静电平衡时 其内部的场强为零 内部没有电荷作定向的宏观运动 导体内任意两点间将维持恒定的电势差 在导体内将维持一个电场 导体内的电荷在电场力的作用下作宏观的定向运动 形成电流 14 1电流电流密度 一 电流 如果把导体接在电源的两极上 电荷宏观定向运动 电流 传导电流 运流电流 1 电流强度 电流强度是单位时间内通过任一截面的电量 它是表示电路中电流强弱的物理量 SI单位 库仑 秒 安培 英国制造的电流计1900年左右的产品 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 2 电流密度 currentdensity 大块导体 这时有必要引入一个新的物理量 电流密度来描述空间不同点电流的情况 电流密度矢量的方向 正电荷宏观定向运动的方向 大小 穿过某截面的电流强度等于电流密度矢量穿过该截面的通量 则 3 电流连续性方程 类似电场线 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 电流线的数密度 即 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率的负值 封闭面上电流密度的通量等于该面内电荷减少的速率 电流线发出于正电荷减少的地方终止于正电荷增加的地方 电流连续性方程 这实际上就是电荷守恒定律 微分形式 二 稳恒电流 电流稳恒则电荷分布不随时间变化 其结果是 电流场中每一点的电流密度的大小和方向均不随时间改变 即 则 微分形式 如果要在导线中维持一个各点电流密度的大小和方向都不随时间变化的稳恒电流 必须在导体内建立一个不随时间变化的稳恒电场 这就要求激发电场的电荷分布不随时间变化 三 稳恒电场 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 产生的恒定电场与静电场服从同样的基本规律 如高斯定理和环路定理 但在稳恒电场中导体内部的场强不等于零 电势差的概念也相同 恒定电场与静电场的异同 宏观电荷空间分布 不随时间变化 满足 满足 可引入电势概念 维持电场需耗能 维持电场不需耗能 电场分布 四 电动势 1 只靠静电力不能维持恒定电流 独立的带电电容器 只在静电力作用下通过外路放电 放电电流不能维持恒定 2 要有外来非静电力才能维持恒定电流
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