4恒定电流和电路.pptx

第四章稳恒电流§2直流电路§3欧姆定律和焦耳定律§5基尔霍夫方程组§1稳恒电流§4电动势§1稳恒电流一、电流电荷的定向移动形成电流。1、产生电流的条件:2、电流方向规定：正电荷流动的方向。二、电流强度和电流密度矢量1、电流强度单位时间通过的某一给定截面的电量为通过该面的电流强度。[说明](2)I为标量，单位为:安培（A）——SI制中基本单位之一。(3)仅粗略描述单位时间内通过某一曲面的总电量，不够点点详细(1）一般I=I(t)。大小和方向都不随时间变化的电流称为稳恒电流，简称直流电。2、电流密度矢量电流密度矢量定义为：[说明]三、电流连续性方程稳恒电流的闭合性1、电荷守恒定律的数学表述(电流连续性方程)2、稳恒电流条件及闭合性(1)稳恒电流条件(2)稳恒电流的闭合性(3)说明：①空间电荷分布不变，不意味着电荷不动。②稳恒电流对应的电场称为稳恒电场。由分布不随时间变化的运动电荷激发。讨论：1.导体中稳恒电场是否处处为0？2.稳恒电场的电场线是否闭合？§2直流电路一、电路1．由电源、用电器以及导线，电键等元件组成的电流的通路，叫做电路。2．电路中由电源、电阻串联而成的（电流强度相同）电流通路叫电路的支路。3．三条或三条以上的支路的汇合点称为电路的节点。4.由几条支路构成的闭合电流通路称为电路回路。【例1】指出下列各图中的支路、节点和回路。(a)(b)图(a)为无分支电路；图(b)为三分支电路。ABC、AC、AEDC为支路;A、C是节点,而D、E不是节点;ABCA、AEDCA、ABCDEA都是回路，注意同一回路中各支路的电流可能不相等。讨论电路问题时主要关心的往往是积分量,这与讨论电场的方法是不大相同的。二、直流电路载有稳恒电流的电路叫做稳恒电流电路或直流电路。利用稳恒条件：可以证明直流电路的两个重要性质：1．直流电路中同一支路的各个截面有相同的电流强度I；2．流进直流电路任一节点的电流强度等于从该点流出的电流强度（称为基尔霍夫第一定律）。证明见P123.【例2】P167习题4.2.1。解：（1）S打开时，电路图如(a)，Rab=225Ω（2）S闭合时，电路图如(b)，Rab=208Ω作业：P1674.1.1、4.2.2§3欧姆定律和焦耳定律一、欧姆定律（不含源）欧姆定律的积分形式其中G为电导，国际单位为西门子（S），1S=1Ω-1。电阻率：ρ(Ω.m)，描写导体本身特性，与材料、温度有关。R描写一段导体性质，除与ρ有关外，还与几何形状、尺度等有关；二、电阻与电阻率导体或元件的伏安特性，有线性、非线性之分电导率：γ=1/ρ。积分量（R，I）微分量（ρ，j）。1911年，荷兰物理学家昂纳斯在研究低温下的金属电阻时，发现汞在4.15k（0K=-273C0）时，电阻突然消失，这种现象叫做超导现象。电阻消失时的温度称为临界温度（转变温度），昂纳斯由于首先发现了物质的超导电性，获1913年的诺贝尔奖。从那时起，科研工作者便开始研究超导机理并找寻更高转变温度的超导材料，主要是常温超导材料。三、欧姆定律的微分形式在载流导体内P点取一垂直截面ΔS和长度Δl都很小的电流管，管内电流为ΔI，由欧姆定律和电阻公式得用矢量形式表示，欧姆定律的微分形式为四、焦耳定律1、电功电功率电流通过导体时，若电路两端电压为U，则当q单位的电荷通过它时，电场力做功为而单位时间做功称为电功率单位为：(1)电功A—J,1KW·H=3.6×106J称为一度电；(2)电功率p—W,10KW=103W。表明：若两端电压U，流入电流为I，则此段电路吸收功率即为IU，与该电路中用电器的性质无关。2、焦耳定律电流通过欧姆媒质时，其电阻为R，则电能以热的形式释放。热能：热功率：---焦耳定律；焦耳定律的微分形式热功率密度：表示单位体积欧姆媒质所耗热功率。五、金属导电的经典微观解释1、金属经典电子论当无外电场时，自由电子参与无规则热运动当有外电场作用时，自由电子参与两种运动：热运动和漂移运动欧姆定律的微分形式设电子数密度为n，则形成宏观电流为2、欧姆定律的解释即导出电导率与微观量的关系与欧姆定律的微分形式比较，可得电导率为§4电源及其电动势一、电源将其他形式能量转变成电能的装置。内、外电路电流成因：点击放大正电荷由低电位到高电位，非静电力做功，其它能转化为电能。二、电动势将单位正电荷由电源负极经电源内移到正极时非静电力之功：三、一段含源电路欧姆定律(电源路端电压)1、电源处于放电状态时2、电源处于充电状态时四、全电路欧姆定律[讨论]③含源电路会表现出有电流而无电压、或有电压而无电流现象。④输出功率匹配条件五、简单电路（一）电阻串并联1、规律混联：综合运用上述公式，化成一等效电阻。功用：可变电阻,制流、分压。2、变阻器联接方式:使用须知:②接通电源前（二）电压、电流的测量(电表改装原理)2、表