高二物理競賽電流電流密度課件

靜止電荷——靜電場運動電荷——電場、磁場穩(wěn)恒電流產(chǎn)生的磁場不隨時間變化——穩(wěn)恒磁場第七章恒定磁場（緒論）一、磁現(xiàn)象及其規(guī)律磁性天然磁石和人工磁鐵吸收鐵(Fe)，鈷(Co)，鎳(Ni)的性質(zhì)。

磁體——具有磁性的物體

永久磁體——長期保持磁性的物體磁極條形磁鐵兩端磁性最強的部分在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動的條形磁鐵，在平衡時總是指向南北方向的，分別稱為磁鐵的兩極（N、S）。不存在磁單極磁力——磁體之間的相互作用，同極相斥，異極相吸磁針和磁針二、電流的磁效應(yīng)載流導(dǎo)線與載流導(dǎo)線的相互作用在磁場中運動的電荷受到的磁力磁鐵與載流導(dǎo)線的相互作用INSNSNS電流的磁效應(yīng)奧斯特（HansChristanOersted，1777-1851）

丹麥物理學(xué)家，發(fā)現(xiàn)了電流對磁針的作用，從而導(dǎo)致了19世紀(jì)中葉電磁理論的統(tǒng)一和發(fā)展。

運動電荷會激發(fā)磁場；運動的電荷在電磁場中將受到磁場力的作用；一切磁現(xiàn)象起源于電荷的運動，磁場力就是運動電荷之間的一種相互作用力。小結(jié)：內(nèi)容：描述磁場的基本物理量——磁感應(yīng)強度電流磁場的基本方程——Biot-savart定律磁場性質(zhì)的基本方程——高斯定理與安培環(huán)路定理磁場對電流與運動電荷的作用——Lorentz力、Ampere力

靜電場中的導(dǎo)體處于靜電平衡時，其內(nèi)部的場強為零，內(nèi)部沒有電荷作定向的宏觀運動。如果把導(dǎo)體接在電源的兩極上，則導(dǎo)體內(nèi)任意兩點之間將維持恒定的電勢差，在導(dǎo)體內(nèi)維持一個電場，導(dǎo)體內(nèi)的電荷在電場力的作用下作宏觀的定向運動，形成電流。7-1恒定電流Uv1、電流電流密度一、電流1、形成電流的條件在導(dǎo)體內(nèi)有可以自由移動的電荷（載流子）在半導(dǎo)體中是電子或空穴在金屬中是電子在電解質(zhì)溶液中是離子在導(dǎo)體內(nèi)要維持一個電場，或者說在導(dǎo)體兩端要存在有電勢差2、電流的方向正電荷移動的方向定義為電流的方向電流的方向與自由電子移動的方向是相反的。SI3、

電流強度單位時間內(nèi)通過任一截面S的電量，叫做電流強度是表示電流強弱的物理量，是標(biāo)量，用I表示。單位：庫侖/秒=安培國際單位制基本量毫安（mA）、微安（A）二、電流密度1、引入電流密度的必要性：描述電流分布的物理量——電流密度。2、定義：電流密度矢量的方向為空間某點處正電荷的運動方向,它的大小等于單位時間內(nèi)該點附近垂直與電荷運動方向的單位截面上所通過的電量。++++++該點正電荷運動方向方向：

大?。簡挝粫r間內(nèi)過該點且垂直于正電荷運動方向的單位面積的電荷通過任意截面的電流vddtn——導(dǎo)體中自由電子的數(shù)密度e——電子的電量vd——假定每個電子的漂移速度在時間間隔dt內(nèi)，長為dl=vddt、橫截面積為S的圓柱體內(nèi)的自由電子都要通過橫截面積S，所以此圓柱體內(nèi)的自由電子數(shù)為nSvddt，電量為dq=neSvddt通過此導(dǎo)體的電流強度為3、電流和電流密度與電子漂移速度的關(guān)系例（1）若每個銅原子貢獻一個自由電子，問銅導(dǎo)線中自由電子數(shù)密度為多少？（2）家用線路電流最大值15A，銅導(dǎo)線半徑0.81mm此時電子漂移速率多少？（3）銅導(dǎo)線中電流密度均勻，電流密度值多少？解(1)(2)(3)三、電流的連續(xù)性方程恒定電流條件根據(jù)電荷守恒定律，在單位時間內(nèi)通過閉合曲面向外流出的電荷，等于此閉合曲面內(nèi)單位時間所減少的電荷1、電流的連續(xù)性方程對于任意一個閉合曲面，在單位時間內(nèi)從閉合曲面向外流出的電荷，即通過閉合曲面向外的總電流為電流的連續(xù)性：單位時間內(nèi)通過閉合曲面向外流出的電荷等于此時間內(nèi)閉合曲面里電荷的減少。電流連續(xù)性方程2、恒定電流條件電荷不隨時間變化電流線連續(xù)地穿過閉合曲面包圍的體積，穩(wěn)恒電流的電流線不可能在任何地方中斷，永遠是連續(xù)的曲線。當(dāng)導(dǎo)體中任意閉合曲面滿足上式時，閉合曲面內(nèi)沒有電荷被積累起來，此時通過導(dǎo)體截面的電流是恒定的——恒定電流的條件。1.穩(wěn)恒電流的電路必須是閉合的。2.導(dǎo)體表面電流密度矢量無法向分量。SI7-2電源電動勢一、電源1、電源在導(dǎo)體中有穩(wěn)恒電流流動就不能單靠靜電力，必須有非靜電力把正電荷從負極板搬到正極板才能在導(dǎo)體兩端維持有穩(wěn)恒的電勢差。這種能夠提供非靜電力的裝置叫作電源。電源的作用是把其它形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?、電源的種類電解電池、蓄電池——化學(xué)能→電能光電池——光能→電能發(fā)電機——機械能→電能靜電力欲使正電荷從高電位到低電位。非靜電力欲使正電荷從低電位到高電位。+++---+電源內(nèi)部電流從負極板到正極板叫內(nèi)電路電源外部電流從正極板到負極板叫外電路二、電動勢1、引入為了表述不同電源轉(zhuǎn)化能量的能力，引入了電源電動勢這一物理量。2、定義把單位正電荷繞閉合回路一周時，電源非靜電力做的功定義為電源的電動勢。+++---+非靜電力電場強度因為電源外部沒有非靜電力，所以可寫為：電源電動勢的大小等于把單位正電荷從負極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極時非靜電力所作的功。3、計算5、說明：電動勢是標(biāo)量，但有方向；其方向為電源內(nèi)部電勢升高的方向，即從負極經(jīng)電源內(nèi)部到正極的方向為電動勢的方向。電動勢的大小只取決于電源本身的性