大学物理课件(赵)稳恒电场

12电磁相互作用和稳恒磁场

12.1.1电流电流密度一电流强度（SI制单位:安培A）

对大块导体不仅需用物理量电流强度来描述，还需建立点函数的概念进一步描述电流的分布例如：电阻法探矿（图示）二电流密度定义电流密度矢量：（多种载流子也适用）金属中：载流子平均速度载流子热运动的平均速度为0在电场作用下载流子的平均定向速度（漂移速度）为dS为形象描写电流分布，引入“电流线”的概念：要求：1）电流线上某点的切向与该点的方向一致；电流线PjdNdS2）电流线的密度等于j，即：对任意曲面S：I是的通量根据电荷守恒定律：电流的连续性方程单位时间内流出S面内的电量应等于该闭合曲面内电量的减少12.1.2、电流的连续性方程dIdSPI大块导体dI恒定电流各处电流密度都不随时间发生变化恒定电流条件：I1I2I3SS1S2S3节点电流方程（基尔霍夫第一方程）通过任意闭合曲面S一侧流入的电量等于从另一侧流出的电量一、恒定电流条件电流的连续性方程二、恒定电场：不随时间改变的电荷分布所产生的电场恒定电场与静电场相似：都服从高斯定理和环路定理也有也可以引入“电势”在恒定电流电路中，沿任何闭合回路一周的电势降落的代数和为0回路电压方程（基尔霍夫第二方程）与静电场类似之处(1)电场分布不随时间变化(2)

有源场(3)

无旋场，电势与静电场不同之处(1)电荷可以运动(2)导体内部场强不为零(不满足静电平衡条件)(3)电荷运动，维持恒定需要能量---+++静电场（静电平衡）恒定电场++--12.1.4欧姆定律焦耳定律的微分形式电导率电阻是电阻率，欧姆定律的微分表达式（点量）焦耳定律电功率焦耳定律:焦耳定律的微分表达式：--热功率密度在点附近单位时间单位体积产生的热量：解法一例1一内、外半径分别为和的金属圆筒，长度,其电阻率，若筒内外电势差为，且筒内缘电势高，圆柱体中径向的电流强度为多少

？解法二+QAB-Q解由高斯定律得S例2

两个导体A、B带电-Q、+Q

被相对电容率电阻率的物质包围，证明两导体之间电流与导体尺寸及它们间的距离无关.已知：I=10A，=10-3西/米求：Uab解：例：一高压线着地，此时通过导线的电流为10A若大地的电导率为=10-3西门子/米。若人在离高压线着地点1米至1.8米处跨步，求其跨步电压。ab有生命危险!恒稳电场的建立电动势（电源）1）静电力不能维持恒稳电流必须有非静电力将正电荷由从能量观点看：静电力作功消耗电能焦耳热，需要有补充能量的装置，将其它形式的能量电势能

3）电源电动势：描述电源性质的量，内阻r2）电源：提供非静电力的装置能量转换装置电源电动势定义：把单位正电荷从负极板通过电源内部移到正极板，非静电场力所作的功,即多孔C中空圆柱阿波罗飞船用燃料电池极一般电池表示法电子聚积在负极（氢极）

饮用，沐浴最后全电路欧姆定律电路中即有静电力又有非静电力对电路中一段：电路内外阻之和或全电路欧姆定律对多个回路的复杂电路：对每个回路分别使用和恒定电场的保守性可得基尔霍夫第二方程普遍形式电动势与回路正方向相同取-，反之取+电流与回路正方向相同取+，反之取-#电流的一种经典微观图象外电场中的金属导体另焦耳定律的微分形式例）一铜导线中的电流密度为j=2.4106A/m2，自由电子数密度为n=8.41028个/m3，求电子漂移速度。解：电子漂移速度是很小的！“电”传播速度快是讲电场传播快。10-6电容器的充电与放