医用物理学：第08章 直流电 第1节

1、第八章第八章 直流直流电电 一一 掌握掌握电流密度的概念及其规律。电流密度的概念及其规律。 二二 掌握掌握含源电路的欧姆定律和基尔霍夫含源电路的欧姆定律和基尔霍夫定律及其应用。定律及其应用。电流密度电流密度 electrical current density电流强度电流强度 current intensity容积导体容积导体 volume conductor电动势电动势 electromotive force8-1 8-1 电流密度和欧姆定律电流密度和欧姆定律第八章第八章 直流直流电电+IS 一一 电流电流SenIdv 电流为通过截面电流为通过截面S 的电的电荷随时间的荷随时间的变化率变化率

2、为电子的为电子的漂移速度漂移速度大小大小dv单位单位: 1A A 10mA-3tqIddtSenqdddv8-1 8-1 电流密度和欧姆定律电流密度和欧姆定律第八章第八章 直流直流电电sSJIdcosdddSJSJIdcosddcosdddvenSIStQJSdJI该点该点正正电荷运动方向电荷运动方向J方向方向规定：规定：大小大小规定：在单位时间内过该点附近垂直于正规定：在单位时间内过该点附近垂直于正电荷运动方向的单位面积的电荷电荷运动方向的单位面积的电荷8-1 8-1 电流密度和欧姆定律电流密度和欧姆定律第八章第八章 直流直流电电0d sSJ 恒定电流条件：恒定电流条件：对导体对导体中任一闭

3、合曲面均有中任一闭合曲面均有 021III三三 恒定电流恒定电流（稳恒电流）（稳恒电流）SSdJSI1I2I 电流密度不随时间而变电流密度不随时间而变化的电流就称作恒定电流。化的电流就称作恒定电流。8-1 8-1 电流密度和欧姆定律电流密度和欧姆定律第八章第八章 直流直流电电恒定电场恒定电场 1）在恒定电流情况下，导体中电荷分布不随）在恒定电流情况下，导体中电荷分布不随时间时间 变化，形成恒定电场；变化，形成恒定电场； 2）恒定电场）恒定电场与静电场具有相似性质与静电场具有相似性质（高斯定（高斯定理和理和 环路定理），恒定电场可引入电势的概念；环路定理），恒定电场可引入电势的概念； 3）恒定电

4、场的存在伴随能量的转换）恒定电场的存在伴随能量的转换.SSdJ0d sSJ 恒恒 定定 电电 流流 8-1 8-1 电流密度和欧姆定律电流密度和欧姆定律第八章第八章 直流直流电电四四 电阻率电阻率电阻率电阻率 )1 0101TT （IRU 部分电路的欧姆定律部分电路的欧姆定律SlR电阻定律电阻定律SlR电导率电导率电阻的温度系数电阻的温度系数 电阻率（电导率）不但与材料的种类有关，而电阻率（电导率）不但与材料的种类有关，而且还和温度有关且还和温度有关 . 一般金属在温度不太低时一般金属在温度不太低时电阻率电阻率8-1 8-1 电流密度和欧姆定律电流密度和欧姆定律第八章第八章 直流直流电电 有些

5、金属和化合物在降到接近绝对零度时，它有些金属和化合物在降到接近绝对零度时，它们的们的电阻率突然减小到零电阻率突然减小到零，这种现象叫超导。，这种现象叫超导。0.050.104.10 4.204.30*超导的转超导的转变温度变温度T/KR/CT汞在汞在4.2K附近附近电阻电阻突然突然降为降为零零8-1 8-1 电流密度和欧姆定律电流密度和欧姆定律第八章第八章 直流直流电电欧姆定律的欧姆定律的 微分微分形式形式 EEJ1EElUSIJ1dd1ddRUIdd Il dIdUUU dSd五五 欧姆定律的微分形式欧姆定律的微分形式SlRddSlUIddd1d8-1 8-1 电流密度和欧姆定律电流密度和欧

6、姆定律第八章第八章 直流直流电电 一般金属或电解液，欧姆定律在相当大的电一般金属或电解液，欧姆定律在相当大的电压范围内是成立的，压范围内是成立的， 但对于一些导体或半导体，但对于一些导体或半导体，欧姆定律不成立，这种非欧姆导电特性有很大的欧姆定律不成立，这种非欧姆导电特性有很大的实际意义，在电子技术，电子计算机技术等现代实际意义，在电子技术，电子计算机技术等现代技术中有重要作用技术中有重要作用.注意注意欧姆定律的欧姆定律的 微分微分形式形式 EEJ1表明任一点的电流密度表明任一点的电流密度 与电场强度与电场强度 方向相同，方向相同，大小成正比大小成正比JE8-1 8-1 电流密度和欧姆定律电流

7、密度和欧姆定律第八章第八章 直流直流电电rlrSrR2ddd12ln22d21RRlrlrRRR12ln2RRlURUI解法一解法一 例例1 一内、外半径分别为一内、外半径分别为 和和 的金属圆筒，的金属圆筒，长度长度 , 其电阻率其电阻率 ，若筒内外电势差为，若筒内外电势差为 ，且筒，且筒内缘电势高，圆柱体中径向的电流强度为多少内缘电势高，圆柱体中径向的电流强度为多少 ？1R2RlU2Rl1RUr8-1 8-1 电流密度和欧姆定律电流密度和欧姆定律第八章第八章 直流直流电电rljSjI2d ErlIj2rlIE2rEUd解法二解法二2Rl1RUr12ln22d21RRlIlrrIRR8-1

8、8-1 电流密度和欧姆定律电流密度和欧姆定律第八章第八章 直流直流电电六六 电源电源 电动势电动势 在闭合电路中，为什么会产生稳定在闭合电路中，为什么会产生稳定的电流流动？的电流流动？想一想：想一想：8-1 8-1 电流密度和欧姆定律电流密度和欧姆定律第八章第八章 直流直流电电六六 电源电源 电动势电动势8-1 8-1 电流密度和欧姆定律电流密度和欧姆定律第八章第八章 直流直流电电 非静电力非静电力: 能不断分离正负能不断分离正负 电电荷使正电荷逆静电场力方向运动荷使正电荷逆静电场力方向运动.电源电源：提供非静电力的装置：提供非静电力的装置. 非静电非静电电场强度电场强度 : 为单位为单位正电

9、荷所受的非静电力正电荷所受的非静电力.kE lklklEqlEEqWdd)( 电动势的定义：电动势的定义：单位正电荷绕闭合回路运动一周，单位正电荷绕闭合回路运动一周，非静电力所做的功非静电力所做的功.E+-RIlEqWlkd 电动势电动势+kE8-1 8-1 电流密度和欧姆定律电流密度和欧姆定律第八章第八章 直流直流电电电源的电动势电源的电动势 和内阻和内阻 iR *正正极极负负极极电源电源+_iRlElEkkdd 内内外外 0d 外外lEk 电源电动势大小电源电动势大小等于将单位正电荷从负极经电源等于将单位正电荷从负极经电源内部移至正极时非静电力所作的功内部移至正极时非静电力所作的功.lElEklkdd 内内 电源电动势电源电动势8-1 8-1 电流密度和欧姆定律电流密度和欧姆定律第八章第八章 直流直流电电六六 电源电源 电动势电动势 1、电源电动势和电源两端的端电压是否是、电源电动势和电源两端的端电压是否是同一个概念？同一个概念？ 2、在某一电路中如果测得电源的端电压为、在某一电路中如果测得电源的端电压为零，是否意味着这个电源的电动势为零？零，是否意味着这个电源的电动势为零？想一想：想一想：作业作业第八章第八章 直流直流电电 190页：页： 8-7、8-8作业：作业：