2021-2022学年高二物理竞赛课件：电流与电场

1、电流与电场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。Uv电流与电场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SI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。电流的形成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

2、，用 I 表示。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引入电流密度的必要性：描述电流分布的物理量电流密度。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于电荷运动方向的单位截面上所通过的电量。电流密度与电荷运动速度的关系设q0vdtP电流强度与电流密度的关系

3、通过任意截面的电流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面里电荷的减少。电流连续性方程恒定电流条件电荷不随时间变化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

4、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。稳恒条件的理解S1S2n1n2+-取闭合曲面 S=S1+S侧+S2S1 n1I1I2在无分支的电路中，通过任一截面的电流强度都是相等的 I1=I2导体表面电流密度矢量无法向分量对一段无分支的稳恒电路 其各横截面的电流强度相等I1=I2=I3在电路的任一节点处 流入的电流强度之和等于流出节点的电流强度之和 - 节点电流定律(基尔霍夫第一定律)对稳恒电流有：在稳恒电流情况下，导体内电荷的分布不随时间改变。不随时间改变的电荷分布产生不随时间改变的电场，这种电场称稳恒电场。对于稳恒电路：导体内存在电场稳恒电场：由不随时间改变的电荷分布产生相同之处 电场不随时间改变 满足高斯定理 满足环路定理 是保守场 可引入电势概念回路电压定律(基尔霍夫第二定律)在稳恒电路中 沿任何闭合回路一周的