海大理学院教学裸件 大学物理学电子教案 电流、欧姆定律和电动势 10-1电流电流密度 10-2电阻率欧姆定律的微分形式 10-3电源电动势 10-4全电路欧姆定律
大学物理学电子教案 海大理学院教学课件 电流、欧姆定律和电动势 10-1 电流 电流密度 10-2 电阻率 欧姆定律的微分形式 10-3 电源 电动势 10-4 全电路欧姆定律
复习 静电场的能量 W O. 能量密度 1 We ID.E
复 习 CU QU C Q W 2 1 2 1 2 2 2 = = = we r E D E = = 2 1 2 1 2 0 •静电场的能量 •能量密度
第十章 恒定电流 静电场中的导体处于静电平衡时，其内部的场强为零，内部 没有电荷作定向的宏观运动。 如果把导体接在电源的两极上， 则导体内任意两点之间将维持恒 定的电势差，在导体内维持一个 电场，导体内的电荷在电场力的 作用下作宏观的定向运动，形成 电流。 U
静电场中的导体处于静电平衡时，其内部的场强为零，内部 没有电荷作定向的宏观运动。 如果把导体接在电源的两极上， 则导体内任意两点之间将维持恒 定的电势差，在导体内维持一个 电场，导体内的电荷在电场力的 作用下作宏观的定向运动，形成 电流。 第十章 恒定电流 U v
10-1电流1 电流密度 电流 1、形成电流的条件 •在导体内有可以自由移动的电荷（载流子） 在半导体中是电子或空穴 在金属中是电子 在电解质溶液中是离子 •在导体内要维持一个电场，或者说在导体两端要存在 有电势差 2、 电流的方向 正电荷移动的方向定义为 电流的方向 电流的方向与自由电子移 动的方向是相反的
10-1 电流 电流密度 一、电流 1、形成电流的条件 •在导体内有可以自由移动的电荷（载流子） 在半导体中是电子或空穴 在金属中是电子 在电解质溶液中是离子 •在导体内要维持一个电场，或者说在导体两端要存在 有电势差 2、电流的方向 S I 正电荷移动的方向定义为 电流的方向 电流的方向与自由电子移 动的方向是相反的
3、 电流强度 单位时间内通过任一截面的电量，叫做电流强度 是表示电流强弱的物理量，是标量，用I表示。 dq 单位：库仑/秒=安培 dt 国际单位制基本量 毫安(mA)、微安（A) 4、电流强度与电子漂移速度的关系 一导体中自由电子的数密度 e一电子的电量 假定每个电子的漂移速度 在时间间隔dt内，长为d=vdt、横截面积为S的圆柱体内的 自由电子都要通过横截面积$，所以此圆柱体内的自由电子 数为nSvadt,电量为dq=neSvadt 通过此导体的电流强度为 dq neSv dt neSva
dt dq I = 3、 电流强度 单位时间内通过任一截面的电量，叫做电流强度 是表示电流强弱的物理量，是标量，用 I 表示。 I 单位：库仑/秒=安培 国际单位制基本量 毫安（mA）、微安（A） 4、电流强度与电子漂移速度的关系 •n——导体中自由电子的数密度 •e——电子的电量 •vd——假定每个电子的漂移速度 在时间间隔dt内，长为dl=vddt、横截面积为S 的圆柱体内的 自由电子都要通过横截面积S，所以此圆柱体内的自由电子 数为nSvddt，电量为dq=neSvddt 通过此导体的电流强度为 d d neSv dt neSv dt dt dq I＝ ＝ =
二 电流密度 1、引入电流密度的必 要性： 描述电流分布的物理 量一电流密度。 2、定义： 电流密度矢量的方向为空间某点处正电 荷的运动方向，它的大小等于单位时间 内该点附近垂直与电荷运动方向的单位 截面上所通过的电量。 dgdⅢ dsdt ds 电流密度与电荷运动速度的关系 nevd
1、引入电流密度的必 要性： 描述电流分布的物理 量——电流密度。 2、定义： 电流密度矢量的方向为空间某点处正电 荷的运动方向, 它的大小等于单位时间 内该点附近垂直与电荷运动方向的单位 截面上所通过的电量。 j 二、电流密度 dS dI dSdt dq j＝ = 电流密度与电荷运动速度的关系 nevd j = 设q>0 ds J vdt P v
3、电流强度与电流密度的关系 dⅡ=idS dl j.ds 通过任意截面的电流 I=∫=可∬ia 4、 电流线 •在导体中引入的一种形象化的曲 线，用于表示电流的分布 规定：曲线上每一点的切线方向 与该点的电流密度方向相同；而任 一点的曲线数密度与该点的电流密 度的大小成正比
3、电流强度与电流密度的关系 dI j dS = dI = jdS 通过任意截面的电流 = = S I dI j dS 4、电流线 •在导体中引入的一种形象化的曲 线，用于表示电流的分布 •规定：曲线上每一点的切线方向 与该点的电流密度方向相同；而任 一点的曲线数密度与该点的电流密 度的大小成正比
三、电流的连续性方程 恒定电流条件 1、电流的连续性方程 对于任意一个闭合曲面，在单位时间内从闭合曲面向外 流出的电荷，即通过闭合曲面向外的总电流为 91is 根据电荷守恒定律，在单位时间内通过 闭合曲面向外流出的电荷，等于此闭合 曲面内单位时间所减少的电荷 dp d2, 电流的连续性： dt dt 单位时间内通过闭合 曲面向外流出的电荷 i.ds= de dt 等于此时间内闭合曲 电流连续 面里电荷的减少。 性方程
三、电流的连续性方程 恒定电流条件 根据电荷守恒定律，在单位时间内通过 闭合曲面向外流出的电荷，等于此闭合 曲面内单位时间所减少的电荷 1、电流的连续性方程 对于任意一个闭合曲面，在单位时间内从闭合曲面向外 流出的电荷，即通过闭合曲面向外的总电流为 = = S I j dS dt dQ dt dQ dt dQ － i = dt dQ j dS i S ＝－ 电流的连续性： 单位时间内通过闭合 曲面向外流出的电荷 等于此时间内闭合曲 电流连续 面里电荷的减少。 性方程
2、 恒定电流条件 电荷不随时间变化 do dt 电流线连续地穿过闭合曲面 月5=0 包围的体积，稳恒电流的电 流线不可能在任何地方中断， 永远是连续的曲线。 d=0 当导体中任意闭合曲面满足上式时，闭合曲面内没有电荷 被积累起来，此时通过导体截面的电流是恒定的—恒定 电流的条件。1.稳恒电流的电路必须是闭合的。 2.导体表面电流密度矢量无法向分量
2、恒定电流条件 电荷不随时间变化 ＝0 dt dQi ＝0 S j dS 电流线连续地穿过闭合曲面 包围的体积，稳恒电流的电 流线不可能在任何地方中断， 永远是连续的曲线。 当导体中任意闭合曲面满足上式时，闭合曲面内没有电荷 被积累起来，此时通过导体截面的电流是恒定的——恒定 电流的条件。 dI＝0 1. 稳恒电流的电路必须是闭合的。 2.导体表面电流密度矢量无法向分量
10-2电阻率欧姆定律的微分形式 电阻率 欧姆(Georg Simom Ohm,1787-1854) 德国物理学家，他从1825年开始研究导电学 问题，他利用电流的磁效应来测定通过导线 的电流，并采用验电器来测定电势差，在 1827年发现了以他名字命名的欧姆定律。 电流和电阻这两个术语也是由欧姆提出的。 R 1、欧姆定律 =GU ·当导体两端有电势差时+ R 导体中就有电流通过 电导(S西门子) 一段导体中的电流I与其 R=1/G—电阻(2欧姆) 两端的电势差U(=V-V)成·欧姆定律对金属或电解液成立 正比 段均匀电路的 对于半导体、气体等不成立，对于 欧姆定律 一段含源的电路也不成立
•当导体两端有电势差时， 导体中就有电流通过 •一段导体中的电流I 与其 两端的电势差U(=V1 -V2 )成 正比——一段均匀电路的 欧姆定律 •欧姆定律对金属或电解液成立 •对于半导体、气体等不成立，对于 一段含源的电路也不成立 I = GU R U I = G ——电导（S西门子） R=1/G——电阻（Ω欧姆） 1、欧姆定律 U R I + _ 10-2 电阻率 欧姆定律的微分形式 一、电阻率 欧姆（Georg Simom Ohm，1787-1854） 德国物理学家，他从1825年开始研究导电学 问题，他利用电流的磁效应来测定通过导线 的电流，并采用验电器来测定电势差，在 1827年发现了以他名字命名的欧姆定律。 电流和电阻这两个术语也是由欧姆提出的