第三章恒定电场定稿学时.pdf

第3章 恒定电场 电荷（载流子）在电场的作用下发生宏观运动， 形成真实电流，这样形成的电流又有传导电流和运流 电流之分，其中， 传导电流：在导电媒质（导体、半导体或漏电介 质）中，电荷（载流子）的流动所形成； 运流电流：真空中或气体中电荷（载流子）流动 所形成。 可见，传导电流和运流电流都是由其真实存在的 电荷（正电荷或负电荷，统称载流子）运动产生的。 除了这两种电流外，还有一种电流称之为位移电流， 它是由变化的电场产生的 ( ∂D ) ，并不表示任何 J ∂t 带电质点的运动，它遵从于麦克斯韦方程组。 由不随时间变化的真实电流（即恒定电流）产生 的电场，称为恒定电场。 3.1 真实电流的密度分布（电流密度） 在垂直载流子运动的方向取一个面元 ，设通过 ΔS 这个面元的电流为 ， ΔI Δl υ 则定义电流密度的大小为： Δt ΔS ΔI ΔI J ρ ΔS Δl 电流密度的方向规定为正电荷运动的方向。 2 可见，电流密度为一个矢量 ，单位为安培／ 。 J 米 体电流的面密度（体电流密度，简称电流密度）的 求解： 设某点处载流子的运动速度为 ，该点处的电荷体密 υ ρ ΔS 度为 ，则在单位时间内流过面元 的电荷为： ρ ⋅ Δ l ⋅Δ S Δ I ρ v =Δ S Δ t (电流强度的定义：单位时间内流过某截面的电荷电量） ∴ J ΔI Δs ρv 写成矢量形式： J ρυ （3.1-1 ） ρ 此处，应特别注意， 是指载流子的体密度，在金 属导体中即是自由电子的密度，而不是导体中净电荷的 密度（下面就会讲到，导体中存在恒定电场时，净电荷 的密度恒定为零，它是单位体积中正电荷与负电荷的代