期中考试时间定于第九周星期六(11月9日).ppt

1、通知,期中考试时间定于第九周星期六（11月9日） 考试范围：从热学开始到电磁学第六章。 考试内容：其中做过的习题、书上的例题 占60%。,全国物理竞赛报名，今天是最后一天。 报名地点：主424 应用学院学生工作部,静电场能量为:,静电场能量密度：,复习上次课主要内容：,例6,解：,求:空间电场的总能量是多少?,提示:用电场能量公式,解:,1)任取小体元,2)小体元的能量,1.求外部能量,小体元内:,3)球外空间总能量,2.求内部能量:,1)任取小体元,2)小体元的能量,小体元内:,3)球内空间总能量,例8：半径为R的金属球外面包有一层,相对介电常数为,的电介质壳，,介质壳的内、外半径分别为R和

2、2R,介质内均匀分布着电量为q0的自由电荷,金属球接地，求介质壳外表面的电势。,解：,设接地导体带电量,为,利用介质中的,高斯定理，可求出介质的,电位移矢量，电场强度,由,求得电场强度,接地点的电势为0,解得：,介质球表面的电势：,第六章 恒定电流,一、电流 电荷的定向运动形成电流 1.电流分类： 传导电流：电子或离子在导体中作 有向运动形成的电流。 运流电流：电子或离子甚至是宏观带电体在 空间作机械运动形成的电流。,2.电流形成条件(导体内)： (a)导体内有可以自由运动的电荷； (b)导体有电场。,6 .1 6.2 电流 电流密度,方向：正电荷运动的方向,单位：安培 A,3.电流强度：,大

3、小：单位时间通过导体某一横截面的电量。,1. 金属中电子的热运动与整体漂移运动,场作用下，所有电子都逆着电场方向作整体漂移运动，形成电流。,二、电流密度,按照经典电磁理论，无外电场作用时，,金属中的电子作无规则的热运动。在外电,室温时电子漂移运动的平均速率的数量 级约为：,室温时电子热运动的平均速率的数量级 约为：,2. 电流密度,电流强度对电流的描述比较粗糙：,I不能反映不同截面处及同一截面不同位置处 电荷流动的情况。,引入电流密度矢量描写空间各点电流大小和方向的物理量。,1).定义:某点的电流密度 方向：该点正电荷定向运动的方向。 即该点电场强度的方向。 大小：单位时间内通过垂直于该点正电

4、荷 运动方向 的单位面积上的电量。,2).电流密度和电流强度的关系 (a)通过面元dS的电流强度,电流强度是通过某一面积的电流密度的通量,任取小面元,通过小面元的电流强度,通过任一面积S的电流强度,(b)通过电流场中任一面积 S 的电流强度,单位时间流入S 面的电量为,电流密度:,三. 电流连续性方程,得到电荷守恒方程:,若节点处无电荷积累,即：,四.恒定电流 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 恒定条件：,恒定电流的电路必须闭合,6.3 欧姆定律 焦耳定律,一、电流密度与电子漂移运动平均速度的关系,设:n 导体内某点处自由电子数密度,在一秒内柱体内 所有电子都能通 过S截面

5、，,所以通过S面的电流强度为：,电流密度为：,二、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,利用欧姆定律,于是得到：,矢量：,欧姆定律的微分形式,结论:,导体中任一点电流密度的方向(正电荷 运动方向)和该点场强方向相同,故电力线即是所谓的电流线。,形成恒定电流的电场称为恒定电场,恒定电场和静电场比较 相同之处 (1) 电场不随时间改变 (2) 满足高斯定理 (3) 满足环路定理 是保守场,不同之处 (1) 产生恒定电场是由运动电荷产生的,(2) 恒定电场的存在总是伴随着能量的转移，,而静电场能量可

6、以定域在确定的空间。,而静电场是静止电荷产生的。,三.焦耳定律的微分形式,在导体内取一小柱体,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,小柱体的发热功率,dP = dI dU,( P=IU）,由 j = E ，有 w= E2 焦耳定律的微分形式,单位体积内的热功率 定义为热功率密度,+,I,+,+,+,+,+,F,k,E,s,非 静 电 力,q, 6.4 电源 电动势,一、电源,电源:维持电路中 恒定电流的装置,要维持恒定电流,电源内部必须存在非静电场力,非静电力的例子：洛伦兹力，化学力。 作用在单位正电荷上非静电力：,二、电动势,将 q 沿闭合路径一周，非静电力对它所 作的功为：,力对它所作的功。,电动势的物理意义：电源电动势在数值上,等于将单位正电荷沿闭合路径一周，非静电,对于化学电池：,例.,已知:无介质时电容 为C的平行板电容器, 充满相对介电常数 r 的电介质后, 与电源相连, 电源电势差为 V,现用力将电介质从电容器中抽