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第十一章 恒定电流 2 11 1电流和电流密度 一电流 电流 大量电荷的定向运动 形成电流的两个基本条件 导体中存在自由电荷 导体中要维持一定的电场 载流子 导体中承载电荷的粒子 3 电子漂移速度的大小 电流强度 I 单位时间内通过导体任一横截面的电量 单位 安培 电流强度的方向 导体中正电荷的流向 4 二电流密度 电流密度 导体中单位时间内通过垂直于电流方向单位面积的电量为导体中某点处电流密度的大小 的方向为该点正电荷定向漂移的方向 大小 单位时间内过该点且垂直于正电荷运动方向的单位面积的电荷 5 例 1 若每个铜原子贡献一个自由电子 问铜导线中自由电子数密度为多少 解 2 家用线路电流最大值15A 铜导线半径0 81mm此时电子漂移速率多少 解 6 3 铜导线中电流密度均匀 电流密度值多少 解 END 7 导体中通过任一截面的电流强度不随时间变化 I 恒量 恒定电流 直流电 产生恒定电场的电荷分布必须不随时间变化 通过任意曲面的电流强度 8 电流的连续性方程 单位时间内通过闭合曲面向外流出的电荷 等于此时间内闭合曲面里电荷的减少量 9 11 2恒定电流与恒定电场 恒定电流 若闭合曲面S内的电荷不随时间而变化 有 节点电流方程 基尔霍夫第一定律 10 恒定电场 回路电压方程 基尔霍夫第二定律 1 稳恒电路导体内存在的电场 2 由不随时间分布改变的电荷产生 由稳恒条件决定 11 电场不随时间改变 与静电场的相同之处 满足高斯定律 满足环路定理 是保守力场 可引入电势概念 与静电场的不同之处 产生稳恒电场的电荷是运动电荷 但电场不随时间改变 稳恒电场对运动电荷做功 总是伴随着能量改变 12 11 3欧姆定律和电阻 欧姆定律 超导电性 13 欧姆定律的微分形式 欧姆定律的微分形式 14 一般金属或电解液 欧姆定律在相当大的电压范围内是成立的 但对于许多导体或半导体 欧姆定律不成立 这种非欧姆导电特性有很大的实际意义 在电子技术 电子计算机技术等现代技术中有重要作用 欧姆定律的微分形式 表明任一点的电流密度与该点电场强度方向相同 大小成正比 15 10 2电源电动势 16 电源 提供非静电力的装置 17 外电路 电源外部的电路 电流从高电势向低电势运动 内电路 电源内部正 负两极之间的电路 电荷在非静电场力的作用下克服静电场力作功 从低电势向高电势运动 非静电电场强度 为单位正电荷所受的非静电力 18 电动势的定义 单位正电荷绕闭合回路运动一周 非静电力所做的功 电动势 19 电源电动势大小等于将单位正电荷从负极经电源内部移至正极时非静电力所作的功 电源电动势 END 20 10 3有电动势的电路 从点A出发 顺时针绕行一周各部分电势降落总和为零 即 全电路的欧姆定律 升为负 降为正 21 例已知 2
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