电磁学稳恒电流

1、第三章稳恒电流,1电流和稳恒电流,一.电流强度,1.电流电流电荷的定向运动。载流子电子、质子、离子、空穴。电流形成条件(导体内)：(1)导体内有可以自由运动的电荷；(2)导体内要维持一个电场。,方向：正电荷运动的方向,2.电流强度大小：单位时间内通过导体某一横截面的电量,电流强度对电流的描述比较粗糙,3.电流强度的特点,如对横截面不等的导体，I不能反映不同截面处及同一截面不同位置处电流流动的情况。,单位：安培A,二.电流密度1.定义,某点的电流密度,方向：该点正电荷定向运动的方向大小：通过垂直于该点正电荷运动方向的单位面积上的电流强度。,电流密度是矢量！,电流线：类似电场线，在电流场中可画电流

2、线。,2.电流场电流线,3.电流密度和电流强度的关系,(1)通过面元dS的电流强度,(2)通过电流场中任一面积S的电流强度,电流强度是通过某一面积的电流密度的通量。,S为闭合曲面,净流出闭合曲面的电流，即单位时间内从闭合曲面内向外流出的正电荷的电量。,三.电流连续性方程,在电流场内取一闭合面S，则有电荷从S面流入和流出，S面内的电荷相应发生变化。,由电荷守恒定律，单位时间内由S流出的净电量应等于S内电量的减少。,电流连续性方程,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,电流线终止或发出于电荷发生变化的地方,S面内正电荷减少。,S面内正电荷增加,四.稳恒电流,稳恒条件,稳恒电流的闭合性

3、：稳恒电流场的电流线应是没有起点和终点的闭合曲线。,稳恒电流的电路必须是闭合的,1.稳恒条件,则在电流场内作一任意闭合S面，有,要求空间电荷分布不随t变,2.由稳恒条件可得出几个结论,(1)导体表面电流密度矢量无法向分量(2)对一段无分支的稳恒电路，其各横截面的电流强度相等(3)在电路的任一节点处，流入的电流强度之和等于流出节点的电流强度之和-节点电流定律(基尔霍夫第一定律),I1+I4=I2+I3,五稳恒电场,稳恒电场:不随t变化的电场,即q分布不随t变化.,(但q可运动,分布不变,和静电场不同!),稳恒电场也服从高斯定理和环路定理,静电场和稳恒电场的比较:,欧姆定律,稳恒电场和静电场一样，

4、满足环路定理；,欧姆定律积分形式,可以引进电势差（电压）的概念,电阻率和电导率均匀导体电阻非均匀导体,导体的电阻率,电导,电导率,欧姆定律的微分形式,在导体的电流场中设想取出一小圆柱体,(长dl、横截面dS),dU小柱体两端的电压dI小柱体中的电流强度,由欧姆定律,导体中任一点电流密度的方向和该点场强方向相同，大小等于导体的电导率与该处电场强度大小的乘积。,欧姆定律的微分形式,dU=dIR,=1/电导率,欧姆定律的积分形式:,其中：,欧姆定律的微分形式:,=1/电导率,其中：,电源电动势,非静电力：提供能量使电荷从低电位高电位电源在外电路上：维持恒定电压，在电场力作用下正电荷从电源正极负极在电源内部在非静电力作用下正电荷克服静电力从电源负极正极在闭合电路中，静电场力E+非静电力K使电荷运动形成一个闭合电流线。,要靠其他类型的力,统称为非静电力.,使低电势电荷重回高电势端,靠静电力办不到,电动势,定义：把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力所做的功标量方向：电源内部负正与外电路是否接通无关有时无法区分电源内外，如涡旋电场,电源内,电源内部电流密度,闭合电路的电源所提供的总功率,电源的功率,电功率：,热功率：,三种功率:,电源功率:,电功率：电场