第10章-恒定电流PPT课件

1、1 解：解： t Ne dt edN dt dQ I 由电流强度的定义由电流强度的定义 S L R 由欧姆定律由欧姆定律 及电阻定律及电阻定律 得得 R U I L Ud L US S L U R U I 4 2 单位时间即单位时间即1t Le Ud N 4 2 如右图，取长度为如右图，取长度为dl的一段导线。易知，小的一段导线。易知，小 柱体体积柱体体积 Sdl 内总电子数目为内总电子数目为dN=nSdl，设电子平均漂，设电子平均漂 移速率为移速率为 ，若，若dt时间内时间内dN个电子刚好能通过图中的红个电子刚好能通过图中的红 色面，则必有色面，则必有 ， dl 2 4 1 dS dt dl

2、 L US enS dt enSdl dt edN I )/(LneU 10-1 有一根电阻率为有一根电阻率为、截面直径为、截面直径为d、长度为、长度为L的导线，若将的导线，若将 电压电压U加在该导线的两端，则单位时间内流过导线横截面的自加在该导线的两端，则单位时间内流过导线横截面的自 由电子数为由电子数为 ；若导线中自由电子数密度为；若导线中自由电子数密度为n，则电子，则电子 平均漂移速率为平均漂移速率为 。 Le Ud 4 2 )/(LneU 2 10-2 金属中传导电流是由于自由电子沿着与电场金属中传导电流是由于自由电子沿着与电场E相反方向的相反方向的 定向漂移而形成的。设电子的电荷为定

3、向漂移而形成的。设电子的电荷为e，其平均漂移速率为，其平均漂移速率为 ， 导体中单位体积内的自由电子数目为导体中单位体积内的自由电子数目为n，则电流密度的大小，则电流密度的大小 J = ，J的方向沿的方向沿 E的方向的方向 。 解：解： ne dS dI JenSI 由由10-1的分析知的分析知 ne 3 10-3有一导线，直径为有一导线，直径为0.02m，导线中自由电子数密度为，导线中自由电子数密度为 8.91021 m-3，电子的漂移速率为，电子的漂移速率为1.510-4 m/s，则导线中，则导线中 的电流强度为的电流强度为 。（电子电荷。（电子电荷e = 1.610-19 C） enSI

4、 解：解： 5 6.71 10A 4 10-4 电炉丝正常工作的电流密度电炉丝正常工作的电流密度J = 15Amm-2，热功率密度，热功率密度 w = 2.75108 J/(m3s)，电源电压电源电压220V，则电炉丝的总长度，则电炉丝的总长度 l = 。 w JU l 由欧姆定律由欧姆定律 解：如图，一根长为解：如图，一根长为l，截面积为，截面积为S，电，电导导率率 为为 的导线，通以电流的导线，通以电流I，其发热功率为，其发热功率为 l S I 热功率密度即单位体积的发热功率热功率密度即单位体积的发热功率 RIP 2 Jl S l JSIRU 2 2 2)( J Sl S l JS Sl

5、RI V P w ml12 1075.2 2201015 8 6 5 10-5 焦耳焦耳-楞次定律的微分形式为楞次定律的微分形式为 ，它说明，它说明 。 在导体内某点生热的热功率密度在导体内某点生热的热功率密度p等于该点的电场强度等于该点的电场强度E的平方与的平方与 导体在该点的电导率导体在该点的电导率的乘积。的乘积。 2 Ep 6 10-6 如图所示，电源如图所示，电源A的电动势的电动势 、内阻、内阻rA= 2 ，电源，电源B的的 电动势电动势 、内阻、内阻rB= 1 . 电阻电阻R = 3 ， 则则a、b之间的电势之间的电势 差差Uab= 20 V 。 V A 24 V B 12 ),(

6、BB r ),( AA r a dc b R 7 10-7 已知两段含源电路如图所示。若将图中已知两段含源电路如图所示。若将图中a与与d、b与与c分别连分别连 接，则接，则Ua - Ub= 。 ),( 11 r ab 1 R ),( 22 r cd 2 R 1211 1 1212 ()()Rr RRrr 8 10-8 在如图所示的电路中，电源电动势为在如图所示的电路中，电源电动势为 、内阻为、内阻为r，外电阻，外电阻 为为R，电容器电容为，电容器电容为C。从开关。从开关K接通时开始计时，则在任意时接通时开始计时，则在任意时 刻刻t电容器两端的电势差为电容器两端的电势差为 。电阻两端的电势差。电

7、阻两端的电势差 为为 。 ),(r K R C解：设解：设t时刻电容器的带电量为时刻电容器的带电量为q，回路中，回路中 的电流为的电流为i，则有：，则有： dt dq i )(rRiu c C q ut c 时刻电容器电压又 由基尔霍夫方程，有由基尔霍夫方程，有 C q dt dq rR)( 在初始条件为在初始条件为 t=0时，时，q=0， 上面微分方程的解为上面微分方程的解为 )1 ()( )(CrR t eCtq 1 )( )(CrR t c e C tq u 1 )(CrR t e 电阻两端的电势差为电阻两端的电势差为 CrR t R e rR R dt tdq RRiu )( )( CrR t e rR R )( 9 10-9 在如图所示的电路中，两电源的电动势分别为在如图所示的电路中，两电源的电动势分别为 和和 ，内阻分别为，内阻分别为r1= 3 和和r2= 1 ，电阻，电阻R= 8 ，求电阻，求电阻 R两端的电位差。两端的电位差。 V9 1 V7 2 ),( 11 r R ),( 22 r ),( 11 r R ),( 22 r I3 I1 I2I2 I3 I1 解：设解：设I1、I2、I3均为正。由基尔霍夫第二均为正。由基尔霍夫第二 方程，沿红色回路有：方程，沿红色回路有： 0 222111 rIrI 由基尔霍夫第二方程，