第7章-稳定磁场-1(1).ppt

1、第七章,稳定磁场,电流形成的条件：,7.1 恒定电流 电动势,电流 ：大量电荷的定向运动。 载流子：形成电流的带电粒子。,7-1-1 电流和电流密度,一.电流,电流强度：,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。,传导电流：电子或离子在导体中作有规则运动形 成的电流。,电流分类：,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。,单位：安培,电流强度的方向：导体中正电荷的流向。,1. 金属中电子的热运动与整体漂移运动,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(平均速率106m.s-)，其轨迹 为一折线。,二. 电流密

2、度,在外电场作用下，所有电子都逆着电场方向作整 体漂移运动(平均速率10-4 m.s-1)。,2. 电流线,不同形状导体的电流线,在导体中画出一组有向曲线，如果这组曲线上任一 点的切线方向都代表这一点的正电荷漂移运动方向， 称这一组曲线为电流线。,载流子 浓度 n ；,载流子电量 q ；,载流子漂移速度,电流密度矢量：,3. 电流密度矢量,的方向：该点正电荷定向漂移的方向。,的大小：导体中单位时间内通过垂直于电流方向单位 面积的电量。,通过任意曲面的电流强度 ：,三.电流连续性方程 电 荷守恒定律的数学表述：,一.恒定电流（直流电）： 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（I =

3、 恒量）。,结论： 1.导体表面电流密度矢量无法向分量。,7-1-2 恒定电流与恒定电场,恒定电流的电路必须闭合,二.恒定条件,2.对一段无分支的稳恒电路，其各横截面的电流强度 相等。,S,I1,I3,I2,3.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),稳恒电场和静电场比较：,稳恒电场： 由不随时间改变的动态电荷分布产生。,三.恒定电场（稳恒电场）：, 电场不随时间改变, 满足环流定理 ， 是保守场，可引入电势概念, 满足高斯定理,回路电压定律(基尔霍夫第二定律) 在恒定电路中， 沿任何闭合回路一周的电势降落的代数和等于零。,1

4、.相同点：, 产生稳恒电流的电荷是运动的电荷，即使在导体 内部，恒定电场也不等于零。,电荷运动时稳恒电场力对电荷作功 ，稳恒电场的 存在总伴随着能量的转换。,2.区别：,一. 欧姆定律的微分形式：,7-1-3 欧姆定律 焦耳楞次定律,二. 焦耳定律的微分形式,根据金属导电的经典电子理论，焦耳热的产生是 由于电子和晶格碰撞的结果。,单位时间内电场对一个电子所作的功为：,单位时间内电场对 n 个电子所作的功为：,p热功率密度,一. 电源,7-1-4 电源和电动势,电源：提供非静电力的装置。,抽 水 机,非 重 力,抽 水 机,非 重 力,抽 水 机,非 重 力,抽 水 机,非 重 力,抽 水 机,

5、非 重 力,抽 水 机,非 重 力,抽 水 机,非 重 力,抽 水 机,非 重 力,抽 水 机,非 重 力,抽 水 机,非 重 力,抽 水 机,非 重 力,抽 水 机,非 重 力,抽 水 机,非 重 力,抽 水 机,非 重 力,抽 水 机,非 重 力,非静电力的例子：洛伦兹力，化学力。,外电路：电源外部静电力对正电荷作正功，使它 从高电势到低电势运动。,非静电场：非静电力与试验电荷电量的比值,内电路：电源内部非静电力克服静电力对正电荷 作正功，使它从低电势向高电势运动。,二、电动势:,将 q 沿闭合路径一周，非静电力对它所作的功为：,电动势：将单位正电荷沿闭合回路移动一周的 过程中，非静电性电

6、场力所做的功。,伏特（V）,电源电动势的方向：电源内部电势升高的方向。,对于化学电池：,结论：电源电动势在数值上等于把单位正电荷从负极经电源内部移到正极时非静电性电场力所作的功。,7-1-5 有电动势的电路,一、全电路欧姆定律,如图在电路中既有恒定电场，又有非静电性场时，则有关系式：,因为电荷 的流动取决于总的场，只有这样才能保证电流线形成闭合回路.,R,r,I,l,全电路欧姆定律,二、一段含源电路的电势差,r1,r2,A,B,I,（）i与积分路径一致时取正，反之取负,（）当时:,节点电流定律,回路电压定律,例：一电路如图所示，求各支点电流及ab,d,c,20V,18V,6,7V,1,2,a,1,4,b,f,e,1,I1,I2,I3,解：对a点： I1=I2+I3 .（）,d,c,20V,18V,6,7V,1,2,a,1,4,b,f,e,1,I1,I2,I3,解：对a点： I1=I2+I3 .