大學物理恒定電流(老師課件)

第13章穩(wěn)恒電流SteadyElectricCurrent

第13章穩(wěn)恒電流SteadyElectricCurren2.電流強度

13.1電流電流密度規(guī)定：正電荷運動的方向為電流的方向。單位時間內通過導體任一橫截面的電量，即：一、電流1.電流形成條件1)導體內有可以自由運動的電荷；2)導體內要維持一個電場。2.電流強度13.1電流電流密度規(guī)定：正vII=envS為電子的漂移速度大小例：Sn—載流子濃度e—每個載流子（電子）所帶電量單位時間內通過導體任一橫截面的電量vII=envS為電子的漂移速度大小例：Sn—載流例如：電阻法探礦（圖示）二、電流密度對大塊導體不僅需用電流強度來描述，還需建立電流密度的概念，進一步描述電流強度的分布。例如：電阻法探礦（圖示）二、電流密度電流密度定義式dIdSPI大塊導體方向//—正電荷在該點的定向移動方向。大小：該點處垂直于正電荷運動方向的單位面積上的電流強度1.電流密度電流場：導體內每一點都有自己的電流密度定義式dIdSPI大塊導體方向//—正電荷在該對任意小面元，對任意曲面S：dI2.電流密度和電流強度的關系I通過某一面積的電流強度是通過該面積的電流密度的通量。對任意小面元，對任意曲面S：dI2.電流密度和電對任意閉合曲面S：該式表示凈流出封閉面的電流，即單位時間內從封閉面內向外流出的正電荷的電量。根據電荷守恒定律，它應等于閉合面內電量的減少率，即：—電流的連續(xù)性方程Iq內對任意閉合曲面S：該式表示凈流出封閉面的電流，即單位時間內從一、穩(wěn)恒電流電流場中每一點的電流密度的大小和方向均不隨時間改變二、穩(wěn)恒條件13.2穩(wěn)恒電流與穩(wěn)恒電場

（穩(wěn)恒電流）若要電流場不隨時間t

變要求空間電荷分布不隨時間t

變否則就違反電荷守恒定律了。通過閉合曲面的電流密度的通量為零。一、穩(wěn)恒電流13.2穩(wěn)恒電流與穩(wěn)恒電場（穩(wěn)恒電流）若由穩(wěn)恒條件可得出幾個結論1）對一段無分支的穩(wěn)恒電路，其各橫截面的電流強度相等。2）穩(wěn)恒電流的電路必須閉合。3）對于穩(wěn)恒電流電路的任一節(jié)點，流入、流出節(jié)點的電流強度的代數(shù)和為零?；鶢柣舴虻谝欢梢?guī)定：流出I>0，流入I<0。IiS節(jié)點(節(jié)點電流方程)由穩(wěn)恒條件可得出幾個結論基爾霍夫第一定律規(guī)定：流入I例：I1I2I3I4I4

－I1－I2－I3＝0例：I1I2I3I4I4－I1－I2－I3＝0歐姆定律的微分形式一段長度和橫截面分別為的導體兩端的電壓U和沿長度方向流經導體的電流強度I和導體電阻R關系由歐姆定律表示為：歐姆定律的微分形式----給出了導體中各處的電流密度和該處的電場強度的關系。

歐姆定律的微分形式一段長度和橫截面分別為三、穩(wěn)恒電場

1.穩(wěn)恒電場

1）對于穩(wěn)恒電路，導體內存在電場電場與穩(wěn)恒電流密度的關系：2）穩(wěn)恒電場由不隨時間改變的電荷分布產生—

歐姆定律微分形式上式對非均勻導體非穩(wěn)恒電流也成立三、穩(wěn)恒電場2）穩(wěn)恒電場由不隨時間改變的電荷分布產生—歐姆2.與靜電場相同之處

1）電場不隨時間改變

2）滿足高斯定理

3）滿足環(huán)路定理是保守場所以可引入電勢概念3.與靜電場不同之處

1）穩(wěn)恒電場是由運動的電荷產生但電荷分布不隨時間改變

2）穩(wěn)恒電場對運動電荷作功,故穩(wěn)恒電場的存

在總伴隨著能量的轉移(換)2.與靜電場相同之處3.與靜電場不同之處形成穩(wěn)恒電流的條件：靜電場不能形成穩(wěn)恒電流:導體放入電場中由于電荷重新分布必將有瞬時電流產生。經過一段時間后，導體內電場為零則電流消失。將帶正負電荷的兩個導體、用一條導線連接：在達到靜電平衡前導體中流過的電流必然是隨時改變，經過一段時間后達到靜電平衡，沒有電荷移動，電流消失，這樣不可能形成穩(wěn)恒電流。不隨時間改變的電荷分布產生不隨時間改變的電場——穩(wěn)恒電場----穩(wěn)恒電流。穩(wěn)恒電場形成穩(wěn)恒電流的條件：靜電場不能形成穩(wěn)恒電流:導體放入電場中由13.3電源電動勢+i▲欲使導線中有穩(wěn)恒電流通過，就必須把流向低電勢的（正）電荷不斷地搬回到高電勢端?！o電場力只能把正電荷由高電勢移向低電勢。要把正電荷自低電勢移到高電勢，就必須用與靜電力本質不同的非靜電力才行?！颜姾捎傻碗妱菀频礁唠妱莸姆庆o電力的裝置稱做電源。13.3電源電動勢+i▲欲使導線中有穩(wěn)恒電流通過正、負兩極內、外電路引入非靜電力場強：+即單位正電荷所受的非靜電力電源：

提供非靜電力的裝置為維持穩(wěn)恒電流，在電路中必然存在電源Fk—正電荷所受的非靜電力正、負兩極內、外電路引入非靜電力場強：+即單位正電荷所受的非電源(electricalsource)和電動勢(electromotiveforce)描述電源性能的物理量是電動勢電源(electricalsource)和電動勢(elec2.電動勢把單位正電荷經電源內部由負極移向正極過程中非靜電力所作的功規(guī)定：電動勢的方向取電源內部電勢升高的方向+若電動勢存在于整個電流回路L，則即閉合回路的電動勢等于把單位正電荷繞回路移動一周時非靜電力所作的功。2.電動勢規(guī)定：電動勢的方向取電源內部電勢升高的方向+若電εC－I2R2D13.4

含源電路的歐姆定律R1R2εR32。I1I2。APUAP=UA－UP.B=UAB+UBC+UCD+UDP.I31)設定各電流方向；2)選定行進方向；UAP=ε1ε2+電流方向與行進方向一致時，IiRi前為“+”；電動勢方向與行進方向一致時，εi前為“－”。I1R1－3)計算各電勢降:所以如圖，UAP

=普遍形式：1εC－I2R2D13.4含源電路的歐姆定律R1R2εR32ε2Aε1R1R2R3I1I2I3對任一閉合回路的電勢降落：基爾霍夫第二方程（回路電壓方程）閉合電路的歐姆定律回路中的電流為對于復雜電路中的任一閉合回路對如圖示的閉合回路：ε2Aε1R1R2R3I1I2I3對任一閉合回路的電勢降落：例13.1

如圖表示把兩個直流電源并聯(lián)起來給一個負載供電，設已知各電源的電動勢及其內阻和負載的電阻，試求每一電源所供給的電流I1、I2以及通過負載的電流I。R1Rε1ε2ADBCR2I1I2I例13.1如圖表示把兩個直流電源并聯(lián)起來給一個負載由基爾霍夫第二定律（回路電壓定律），對回路ABCA：對回路ADBA：對這三個方程聯(lián)立求解，即得各電流為：解由基爾霍夫第一定律（節(jié)點電流定律），對節(jié)點A列出電流方程：R1Rε1ε2I2I1AIDBCR2由基爾霍夫第二定律（回路電壓定律），對回路ADBA：對這三個大學物理恒定電流(老師課件)蓄電池放電時，電流方向與電動勢方向相同，例13.2

對一蓄電池充電，充電電流為3A時，其端電壓為2.06V，而當該蓄電池放電且電流為2A時，其端電壓為1.96V。求該蓄電池的電動勢和內阻。I充RεAB解蓄電池充電時，電流方向與電動勢方向相反，I放RεAB則其端電壓為則其端電壓為解得：蓄電池放電時，電流方向與電動勢方向相同，例13.2對第13章穩(wěn)恒電流SteadyElectricCurrent

第13章穩(wěn)恒電流SteadyElectricCurren2.電流強度

13.1電流電流密度規(guī)定：正電荷運動的方向為電流的方向。單位時間內通過導體任一橫截面的電量，即：一、電流1.電流形成條件1)導體內有可以自由運動的電荷；2)導體內要維持一個電場。2.電流強度13.1電流電流密度規(guī)定：正vII=envS為電子的漂移速度大小例：Sn—載流子濃度e—每個載流子（電子）所帶電量單位時間內通過導體任一橫截面的電量vII=envS為電子的漂移速度大小例：Sn—載流例如：電阻法探礦（圖示）二、電流密度對大塊導體不僅需用電流強度來描述，還需建立電流密度的概念，進一步描述電流強度的分布。例如：電阻法探礦（圖示）二、電流密度電流密度定義式dIdSPI大塊導體方向//—正電荷在該點的定向移動方向。大?。涸擖c處垂直于正電荷運動方向的單位面積上的電流強度1.電流密度電流場：導體內每一點都有自己的電流密度定義式dIdSPI大塊導體方向//—正電荷在該對任意小面元，對任意曲面S：dI2.電流密度和電流強度的關系I通過某一面積的電流強度是通過該面積的電流密度的通量。對任意小面元，對任意曲面S：dI2.電流密度和電對任意閉合曲面S：該式表示凈流出封閉面的電流，即單位時間內從封閉面內向外流出的正電荷的電量。根據電荷守恒定律，它應等于閉合面內電量的減少率，即：—電流的連續(xù)性方程Iq內對任意閉合曲面S：該式表示凈流出封閉面的電流，即單位時間內從一、穩(wěn)恒電流電流場中每一點的電流密度的大小和方向均不隨時間改變二、穩(wěn)恒條件13.2穩(wěn)恒電流與穩(wěn)恒電場

（穩(wěn)恒電流）若要電流場不隨時間t

變要求空間電荷分布不隨時間t

變否則就違反電荷守恒定律了。通過閉合曲面的電流密度的通量為零。一、穩(wěn)恒電流13.2穩(wěn)恒電流與穩(wěn)恒電場（穩(wěn)恒電流）若由穩(wěn)恒條件可得出幾個結論1）對一段無分支的穩(wěn)恒電路，其各橫截面的電流強度相等。2）穩(wěn)恒電流的電路必須閉合。3）對于穩(wěn)恒電流電路的任一節(jié)點，流入、流出節(jié)點的電流強度的代數(shù)和為零?；鶢柣舴虻谝欢梢?guī)定：流出I>0，流入I<0。IiS節(jié)點(節(jié)點電流方程)由穩(wěn)恒條件可得出幾個結論基爾霍夫第一定律規(guī)定：流入I例：I1I2I3I4I4

－I1－I2－I3＝0例：I1I2I3I4I4－I1－I2－I3＝0歐姆定律的微分形式一段長度和橫截面分別為的導體兩端的電壓U和沿長度方向流經導體的電流強度I和導體電阻R關系由歐姆定律表示為：歐姆定律的微分形式----給出了導體中各處的電流密度和該處的電場強度的關系。

歐姆定律的微分形式一段長度和橫截面分別為三、穩(wěn)恒電場

1.穩(wěn)恒電場

1）對于穩(wěn)恒電路，導體內存在電場電場與穩(wěn)恒電流密度的關系：2）穩(wěn)恒電場由不隨時間改變的電荷分布產生—

歐姆定律微分形式上式對非均勻導體非穩(wěn)恒電流也成立三、穩(wěn)恒電場2）穩(wěn)恒電場由不隨時間改變的電荷分布產生—歐姆2.與靜電場相同之處

1）電場不隨時間改變

2）滿足高斯定理

3）滿足環(huán)路定理是保守場所以可引入電勢概念3.與靜電場不同之處

1）穩(wěn)恒電場是由運動的電荷產生但電荷分布不隨時間改變

2）穩(wěn)恒電場對運動電荷作功,故穩(wěn)恒電場的存

在總伴隨著能量的轉移(換)2.與靜電場相同之處3.與靜電場不同之處形成穩(wěn)恒電流的條件：靜電場不能形成穩(wěn)恒電流:導體放入電場中由于電荷重新分布必將有瞬時電流產生。經過一段時間后，導體內電場為零則電流消失。將帶正負電荷的兩個導體、用一條導線連接：在達到靜電平衡前導體中流過的電流必然是隨時改變，經過一段時間后達到靜電平衡，沒有電荷移動，電流消失，這樣不可能形成穩(wěn)恒電流。不隨時間改變的電荷分布產生不隨時間改變的電場——穩(wěn)恒電場----穩(wěn)恒電流。穩(wěn)恒電場形成穩(wěn)恒電流的條件：靜電場不能形成穩(wěn)恒電流:導體放入電場中由13.3電源電動勢+i▲欲使導線中有穩(wěn)恒電流通過，就必須把流向低電勢的（正）電荷不斷地搬回到高電勢端?！o電場力只能把正電荷由高電勢移向低電勢。要把正電荷自低電勢移到高電勢，就必須用與靜電力本質不同的非靜電力才行。▲把正電荷由低電勢移到高電勢的非靜電力的裝置稱做電源。13.3電源電動勢+i▲欲使導線中有穩(wěn)恒電流通過正、負兩極內、外電路引入非靜電力場強：+即單位正電荷所受的非靜電力電源：

提供非靜電力的裝置為維持穩(wěn)恒電流，在電路中必然存在電源Fk—正電荷所受的非靜電力正、負兩極內、外電路引入非靜電力場強：+即單位正電荷所受的非電源(electricalsource)和電動勢(electromotiveforce)描述電源性能的物理量是電動勢電源(electricalsource)和電動勢(elec2.電動勢把單位正電荷經電源內部由負極移向正極過程中非靜電力所作的功規(guī)定：電動勢的方向取電源內部電勢升高的方向+若電動勢存在于整個電流回路L，則即閉合回路的電動勢等于把單位正電荷繞回路移動一周時非靜電力所作的功。2.電動勢規(guī)定：電動勢的方向取電源內部電勢升高的方向+若電εC－I2R2D13.4

含源電路的歐姆定律R1R2εR32。I1I2。APUAP=UA－UP.B=UAB+UBC+UCD+UDP.I31)設定各電流方向；2)選定行進方向；UAP=ε1ε2+電流方向與行進方向一致時，IiRi前為“+”；電動勢方向與行進方向一致時，εi前為“－”。I1R1－3)計算各電勢降:所以如圖，UAP

=普遍形式：1εC－I2R2D1