恒定电流和恒定电场SteadyCurrentandsteady….ppt

第十章 恒定电流和恒定电场(Steady Current and steady electric field ) 带电质点的运动将伴随电量的迁移，形成电流。 本章讨论：不随时间变化的恒定电流和与之相伴的恒定电场 §10-1 电流密度 电流的连续性方程 1.电流 ： 电流—大量电荷的定向运动。 电流形成条件(导体内)： (1)导体内有可以自由运动的电荷，即载流子； 载流子(charge carrier)-电子、质子、 离子、空穴。 (2)导体内要维持一个电场。(导体内有电荷运动说明导体内肯定有电场，这和静电平衡时导体内场强为零情况不同.) 2.电流强度(electric current strength)（标量） 大小：单位时间通过导体某一横截面的电量 方向：正电荷运动的方向 单位：A(安培) 3、电流密度 电流强度I对电流的描述比较粗糙：如对横截面不等的导体，I不能反映不同截面处及同一截面不同位置处电流流动的情 况。 某点的电流密度(current density)(矢量） 方向：该点正电荷定向运动的方向。 大小：通过垂直于该点电荷运动方向的单位面积上的电流强度 单位：A/m2 (安/米2) 电流场：导体内每一点都有自己的?， ? = ?(x, y, z) 即导体内存在一个?场---　称电流场。 电流线(electric streamline)：类似电场线，在电流场中可画电流线 (1)电流线上某点的切向与该点? 的方向一致； (2)通过垂直于某点 ? 的单位面积的电流线的根数等于该点 ?的大小。 电流密度和电流强度的关系 (1)通过面元 dS 的电流强度 (2)通过电流场中任一面积 S 的电流强度 电流强度是通过某一面积的电流密度的通量。 电流连续性方程(equation of continuity of electric current) 电流的连续性方程 电荷的运动可形成电流，也可引起空间电荷分布的变化。 在电流场内取一闭合面 S，则有电荷从 S 面流入和流出，S 面内的电荷相应发生变化。 由电荷守恒定律，单位时间内由 S 流出的电量应等于 S 面内电量的减少。 §10-2 恒定电流和恒定电场 电动势 恒定电流(Steady Current)：导体内任一点的 ? 的大小和方向均不随时间改变的电流。 1.恒定条件 若电流场内 ? 的大小和方向不随 t 变，则 　　要求空间电荷分布不随 t 变，即 则在电流场内作一任意闭合 S 面，有 2.由恒定条件可得出的几个结论(请用恒定条件自己分析理由) (1)导体表面电流密度矢量无法向分量。 (2)对一段无分支的恒定电路，其各横截面的电流强度相等。 (3)在电路的任一节点（三条或三条以上电路的交汇点）处，流入节点的电流强度之和等于流出节点的电流强度之和（基尔霍夫第一定律）。 恒定电场(steady electric field)：是由不随时间改变的电荷分布产生的不随时间改变的电场。 对于恒定电路，导体内存在恒定电场。 恒定电场和静电场的对比 (1)相同处： 电场不随时间改变； 满足高斯定理；满足环路定理，是保守力场，可引进电势概念。 回路电压定律(基尔霍夫第二定律)(Kirchhoff second law) ：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 (2)不同处 ： 产生恒定电流的电荷是运动的(但电荷分布不随 t 变)。 恒定电场对运动的电荷要作功，恒定电场的存在，总伴随着能量转移。 节点电流定律(基尔霍夫第一定律) (Kirchhoff first law) 电动势(electromotive force简写作emf) 非静电力：电源内部都有非静电力(nonelectrostatic force)； 非静电力使正电荷由负极经电源内部到达正极。 引入：非静电力场强：单位正电荷所受的非静电力 把电荷 q 由负极移向正极(经电源内部)非静电力作功 电动势：把单位正电荷经电源内部由负极移向正极过程中，非静电力所作的功。 若电动势存在于整个电流回路L，可写作 热电动势 1.热电动势 用两种金属接成回路，当两接头处温度不同时，回路中会产生电动势，称热电动势(或温差电动势)。 热电动势的成因： 自由电子热扩散(汤姆孙[Thomon]电动势) 由电子浓度不同(珀耳帖[Peltier]电动势) 　热电动势大小： 一般 　Bi-Sb 2.热电偶 (thermal couple) 用两种金属作成的热电偶是一种重要的测温元件。