清华大学：《大学物理》第三册课程PPT教学课件（电磁学）第6章 恒定电流

Tsinghua University 电磁学(第三册) 第6章恒定电流 自学“第7章磁力” 2005年春季学期陈信义编

1 2005年春季学期 陈信义编 电磁学（第三册） 第6章 恒定电流 自学 “第7章磁力

目录 §6.1电流和电流密度 §62恒定电流和恒定电场 s6.3欧姆定律的微分形式 §64电动势 §6.5有电动势的电路 △§6.6电容的充电和放电 △§67电流的一种经典图象 补充:温差电效应及其应用 电流密度 Lorentz协变矢量 演示实验】冷热水温差电机温差电磁铁 测温熟电偶

2 目 录 【演示实验】冷热水温差电机 温差电磁铁 测温热电偶 §6.1 电流和电流密度 §6.3 欧姆定律的微分形式 §6.2 恒定电流和恒定电场 §6.4 电动势 §6.6 电容的充电和放电 §6.5 有电动势的电路 §6.7 电流的一种经典图象 电流密度Lorentz 协变矢量 补充：温差电效应及其应用

§61电流和电流密度 、电流密度矢量 一二一大块导体 电流密度一描写大块导体中电流分布 方向:对正载流子,与载流子的运动同向; 对负载流子,与载流子的运动反向。 数值:单位时间通过单位垂直面积的电量。3

3 §6.1 电流和电流密度 一、电流密度矢量 方向：对正载流子，与载流子的运动同向； 对负载流子，与载流子的运动反向。 数值：单位时间通过单位垂直面积的电量。 大块导体 ＋ － 电流密度—描写大块导体中电流分布

1、单一载流子 v△t q:载流子电荷 ν:载流子速度 p=ng A△S1n:载流子数密度 p=ng:电荷密度 p v△△S1p △S1△p=P=nqν 2、多种载流子 J=∑J=∑p1=∑n91

4 vt  =nq S⊥ ：电荷密度 ：载流子数密度 ：载流子速度 ：载流子电荷 nq n v q  =  1、单一载流子 ( ) v nqv v v S t v t S J     = =     = ⊥ ⊥   2、多种载流子 =  =  =  i i i i i i i i i J J v n q v     

3、金属一自由电子导电 速度v一>+△,的电子数密度:n ∑n,=-ne∑m可=-ne) 漂移速度:(=∑ 热运动的漂移速度为零

5 3、金属—自由电子导电 漂移速度：        = i i i v n n v   热运动的漂移速度为零。 i 的电子数密度： n i i i v v v    速度 → + v ne v n n J n ev ne i i i i i i     = − = −  = −

二、电流强度 d=J.dS S 三、电流的连续性方程 ds 由电荷守恒 JdS ot sy Ot +VJ=0 9In

6 二、电流强度 =   S I J S   d dS J S I J S   d = d 三、电流的连续性方程 dS J in q S V , ,  由电荷守恒 t q J S in S     = −   d + =0   J t  

§62恒定电流和恒定电场 、恒定电流( steady current) 在恒定电流导体中的任何地方,一些电荷因 流动而离开的同附,另外一些电荷必将移动过 来一电荷的宏观分布不随肘间变化 0in=0, 00 J.ds q at (qn稳恒条件:子dS=0 或|V.元=0

7 §6.2 恒定电流和恒定电场 一、恒定电流 (steady current) 在恒定电流导体中的任何地方，一些电荷因 流动而离开的同时，另外一些电荷必将移动过 来 ⎯电荷的宏观分布不随时间变化 I J  S qin 稳恒条件： = 0,   t qin d = 0  S J S   或  J = 0  t q J S in S     = −   d

在恒定电流情况下,电荷分布不随时间变化。 二、基尔霍夫节点定律 S 1+l2+/3=0 流出为正流入为负 对于恒定电流,有 ∫as=0 即∑1=0

8 二、基尔霍夫节点定律 I3 I2 I1 S 0 1 2 3 − I + I + I =  d = 0 S J S    = 0 i 即 I 对于恒定电流，有 流出为正 流入为负 在恒定电流情况下，电荷分布不随时间变化

、恒定电场 在恒定电流情况下,不随时间变化的电荷分 布所产生的不随财间变化的电场一恒定电场 1、恒定电场服从高斯定理(任何电场都服从 高斯定理) ∫E,dS=1∑ 2、恒定电场服从环流定理(基本假定) E、dF=0

9 在恒定电流情况下，不随时间变化的电荷分 布所产生的不随时间变化的电场 1、恒定电场服从高斯定理（任何电场都服从 高斯定理）   =  ( ) 0 1 d S i S s E S q    三、恒定电场 2、恒定电场服从环流定理（基本假定）   = L Es dr 0   ⎯恒定电场

如何理解恒定电场? 产生电场只有两种方式: √由静止电荷产生一服从环流定理。 由运动电荷或变化的磁场产生不服从环流 定理。 恒定电流:电荷分布不随附间变化;礅场 恒定一无感应电场。因此,恒定电场服从环 流定理。 对于恒定电场E=0,电势和电势差概 念仍然适用

10 恒定电流：电荷分布不随时间变化；磁场 恒定—无感应电场。 ✓由静止电荷产生—服从环流定理。 如何理解恒定电场？ ✓由运动电荷或变化的磁场产生—不服从环流 定理。 因此，恒定电场服从环 流定理。 产生电场只有两种方式： 对于恒定电场 ，电势和电势差概 念仍然适用。   = L Es dr 0  