大學物理課件(趙)穩(wěn)恒電場

12電磁相互作用和穩(wěn)恒磁場

12.1.1電流電流密度一電流強度（SI制單位:安培A）

對大塊導體不僅需用物理量電流強度來描述，還需建立點函數(shù)的概念進一步描述電流的分布例如：電阻法探礦（圖示）二電流密度定義電流密度矢量：（多種載流子也適用）金屬中：載流子平均速度載流子熱運動的平均速度為0在電場作用下載流子的平均定向速度（漂移速度）為dS為形象描寫電流分布，引入“電流線”的概念：要求：1）電流線上某點的切向與該點的方向一致；電流線PjdNdS2）電流線的密度等于j，即：對任意曲面S：I是的通量根據(jù)電荷守恒定律：電流的連續(xù)性方程單位時間內流出S面內的電量應等于該閉合曲面內電量的減少12.1.2、電流的連續(xù)性方程dIdSPI大塊導體dI恒定電流各處電流密度都不隨時間發(fā)生變化恒定電流條件：I1I2I3SS1S2S3節(jié)點電流方程（基爾霍夫第一方程）通過任意閉合曲面S一側流入的電量等于從另一側流出的電量一、恒定電流條件電流的連續(xù)性方程二、恒定電場：不隨時間改變的電荷分布所產生的電場恒定電場與靜電場相似：都服從高斯定理和環(huán)路定理也有也可以引入“電勢”在恒定電流電路中，沿任何閉合回路一周的電勢降落的代數(shù)和為0回路電壓方程（基爾霍夫第二方程）與靜電場類似之處(1)電場分布不隨時間變化(2)

有源場(3)

無旋場，電勢與靜電場不同之處(1)電荷可以運動(2)導體內部場強不為零(不滿足靜電平衡條件)(3)電荷運動，維持恒定需要能量---+++靜電場（靜電平衡）恒定電場++--12.1.4歐姆定律焦耳定律的微分形式電導率電阻是電阻率，歐姆定律的微分表達式（點量）焦耳定律電功率焦耳定律:焦耳定律的微分表達式：--熱功率密度在點附近單位時間單位體積產生的熱量：解法一例1一內、外半徑分別為和的金屬圓筒，長度,其電阻率，若筒內外電勢差為，且筒內緣電勢高，圓柱體中徑向的電流強度為多少

？解法二+QAB-Q解由高斯定律得S例2

兩個導體A、B帶電-Q、+Q

被相對電容率電阻率的物質包圍，證明兩導體之間電流與導體尺寸及它們間的距離無關.已知：I=10A，=10-3西/米求：Uab解：例：一高壓線著地，此時通過導線的電流為10A若大地的電導率為=10-3西門子/米。若人在離高壓線著地點1米至1.8米處跨步，求其跨步電壓。ab有生命危險!恒穩(wěn)電場的建立電動勢（電源）1）靜電力不能維持恒穩(wěn)電流必須有非靜電力將正電荷由從能量觀點看：靜電力作功消耗電能焦耳熱，需要有補充能量的裝置，將其它形式的能量電勢能

3）電源電動勢：描述電源性質的量，內阻r2）電源：提供非靜電力的裝置能量轉換裝置電源電動勢定義：把單位正電荷從負極板通過電源內部移到正極板，非靜電場力所作的功,即多孔C中空圓柱阿波羅飛船用燃料電池極一般電池表示法電子聚積在負極（氫極）

飲用，沐浴最后全電路歐姆定律電路中即有靜電力又有非靜電力對電路中一段：電路內外阻之和或全電路歐姆定律對多個回路的復雜電路：對每個回路分別使用和恒定電場的保守性可得基爾霍夫第二方程普遍形式電動勢與回路正方向相同取-，反之取+電流與回路正方向相同取+，反之取-#電流的一種經(jīng)典微觀圖象外電場中的金屬導體另焦耳定律的微分形式例）一銅導線中的電流密度為j=2.4106A/m2，自由電子數(shù)密度為n=8.41028個/m3，求電子漂移速度。解：電子漂移速度是很小的！“電”傳播速度快是講電場傳播快。10-6電容器的充電與放