电磁学精品课件：第6章恒定电流.ppt

二 . 有分叉的回路 — 基尔霍夫第二定律 (Kirchhoff second law) 与 L 绕向一致为正。 L . . ?i Ri Ii . . a b 三 . 一段含源电路 — 一 段含源电路 的正方向： 有 b L . . ?i Ri Ii . . a ?a ?b 的欧姆定律 例如，上面电路从 a、b 间断开： 例2 已知 =2V =4V 2 = 6 . 求 (1) I ？（2）A，B，C 相邻两点电势降？并作图表示. 解（1）回路电势降落之和为零 得 （2） * A * * B C I * 运动电荷在空间既产生电场又产生磁场 本章将从“场”的角度来认识 电路中涉及的基本物理量及基本规律 §6.1 电流和电流密度 §6.2 恒定电流 §6.3 欧姆定律 §6.4 电动势 温差电现象 §6.5 有电动势的电路 *§6.6 电容的充放电 §6.7 电流的一种经典微观图像 + + + + + + 一、电流 电流为通过截面S 的电量随时间的变化率 为电子的漂移速度大小 单位: 1A §6.1 电流和电流密度 ? ? 例如：电阻法探矿 （图示） 二、电流密度 对大块导体不仅需用物理量电流强度来描述 还需建立电流密度的概念 进一步描述电流强度的分布 电流密度定义式 dI dS? P I ? ? P 处正电荷定向移动速度方向上的单位矢量 大块导体 大小： 方向 // 对任意小面元 ， 对任意曲面S： dI dI dS? P I ? ? P 处正电荷定向移动速度方向上的单位矢量 大块导体 三、电流线 为形象描写电流分布，引入“电流线”的概念 规定： 1）电流线上某点的切向 与该点 的方向一致； dN dS? 2）电流线的密度等于 J， 即： 电流线 ? P 对Cu： ∵电流有热效应，故应限制 J 的大小： 例如对Cu导线要求： 对于超导导线， J 可达104A/mm2。 ? q定向移动速度 dS?=1 I 电流线 n q ? ? §6.2 恒定电流 一、恒定电流 二、恒定条件 一、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 二、恒定条件 1. 恒定条件 I ds S q内 由电荷守恒定律，对电路中任意闭合曲面 S 均有： —电荷守恒定律 恒定情况有： 恒定条件： 或 （积分形式） （微分形式） I ds S q内 —电荷守恒定律 2.由恒定条件可得出几个结论 1）恒定电流的电路必须闭合 2）导体表面电流密度矢量无法向分量 3）对一段无分支的恒定电路 其各横截面的电流强度相等 4）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) 必有 I = 0 稳恒情况必有 I入= I出 I入 I出 电路II 电路I 二端 网络 对电路的“节点”： 基尔霍夫第一定律 规定从节点流出： I 0 ， 流入节点：I 0 。 由基尔霍夫第一定律可知 恒定情况 i =1, 2, ? ? Ii S 节点 §6.3 欧姆定律和电阻 一、电阻率 二、超导体 三、欧姆定律的微分形式 四、恒定电场 一 电阻率 电阻率 一段电路的欧姆定律 电阻定律 电导率 电阻的温度系数 电阻率（电导率）不但与材料的种类有关，而且还和温度有关 . 一般金属在温度不太低时 电阻率 二 超导体 有些金属和化合物在降到接近绝对零度时，它们的电阻率突然减小到零，这种现象叫超导. 0.05 0.10 4.10 4.20 4.30 * * * * 超导的转变温度 T/K R/ 汞在4.2K附近电阻突然降为零 将欧姆定律用于大块导体中的一小段， — 欧姆定律微分形式 上式对非均匀导体 非稳恒电流也成立 有： 又 I ? dI dS 电流线 ? +d? dU 得 三、欧姆定律的微分形式 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. 注意 欧姆定律的 微分形式 表明任一点的电流密度 与电场强度 方向相同，大小成正比 三、恒定电场 1. 恒定电场 1）恒定电路 导体内存在的电场 与恒定电流密度关系： 2）恒定电场 由不随时间改变的电荷 分布产生 由恒定条件决定： 2.与静电场相同之处 1