恒定电流和电路.ppt

文档介绍：1

学习目标

理解恒定电流的概念及产生的条件,理解电流密度和电动势的概念。

第4章恒定电流和电路

二熟练掌握(部分电路与全电路)欧姆定律(两种形式)及基尔霍夫定律,并用它解决实际问题。

2

+

+

+

+

+

+

一电流

电流为通过截面S 的电荷随时间的变化率或带电粒子的定向运动。

Vd为电子的漂移速度大小

电流的单位: 1A=103mA= 106μA

4.1 恒定电流

电流强度虽能描写电流的强弱,但它只反映导线截面的整体电流特征,不描写导体中每一点的电流情况。为了描写导体内每点的电流情况,有必要引入一个矢量点函数——电流密度j。

3

二电流密度

该点正电荷运动方向

方向规定:

大小规定:等于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。

4

电流强度和电流密度都是描写电流的物理量。电流强度I是一个标量,是描写导体中的一个面的(不是点函数);电流密度j是一个矢量点函数,是描写导体中的一个点的。

一个曲面的电流强度就是电流密度j对该曲面的通量,j与I的关系如同电场中的E与φE的关系一般。

5

恒定电流:

三稳恒电流(连续性方程)

S

I

若闭合曲面 S 内的电荷不随时间而变化,有:

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量。

6

某曲面j通量的意义:由面内向面外流出的电流强度。

各点的j都不随时间而变的电流叫做稳恒电流(恒定电流)。

稳恒条件的数学表达式为:

与此类似，单靠电荷所产生的静电场不能维持稳恒的电流，而借助于直流电源，就可以利用非静电作用(简称为“非静电力”)使正电荷由电位较低的负极处经电源内部返回到电位较高的正极处，以维持两个电极之间的电位差恒定电流欧姆定律课件，从而形成稳恒的电流。可以利用非静电作用(简称为“非静电力”)使正电荷由电位较低的负极处经电源内部返回到电位较高的正极处恒定电流欧姆定律课件，以维持两个电极之间的电位差，从而形成稳恒的电流。当电(diàn)容(róng)器(qì)接通电源以后,在电场力的作用下,与电源正极相接电(diàn)容(róng)器(qì)极板的 自由电子将经过电源移到与电源负极相接的极板下, 正极由于失去负电荷而带正电, 负 极由于获得负电荷而带负电,正,负极板所带电荷大小相等,符号相反.电荷定 向移动形成电流,由于同性电荷的排斥作用,所以开始电流最大,以后逐渐减小,在电 荷移动过程中,电(diàn)容(róng)器(qì)极板储存的电荷不断增加,电(diàn)容(róng)器(qì)两极板间电压 uc 等于电源电 压 u 时电荷停止移动,电流 i=0,开关闭合,通过导线的连接作用,电(diàn)容(róng)器(qì)正负极板电荷中和掉. 当 k 闭合时,电(diàn)容(róng)器(qì) c 正极正电荷可以移动 负极上中和掉,负极负电荷也可以移到正极中和掉,电荷逐渐减少,表现电流减小,电压也逐渐减小为零.。

7

恒定电场

1)在恒定电流情况下,导体中电荷分布不随时间变化形成恒定电场。

2)恒定电场与静电场具有相似性质(高斯定理和环路定理仍满足),恒定电场可引入电势的概念。

3)恒定电场的存在伴随能量的转换。

8

电流线是这样一些曲线,其上每点的切线方向与该点的电流密度j的方向相同,通过场中任一曲面的电流线条数等于该曲面的j通量(即该曲面的电流强度)。由于:

仿造静电场,我们引入电流线的概念。

稳恒电流场中的j线是既无起点又无终点的连续闭合曲线。这个性质叫做稳恒电流的闭合性。

9

4.2 直流电路

一、电路(略)

二、直流电路

(1)直流电路中同一支路的各个截面有相同的电流强度。

(2)流进直流电路任一节点的电流强度等于从该节点流出的电流强度(即:I1+I2+I3=I4)。

不难看出它对直流电路中任一节点都成立。这个结论叫做基尔霍夫(Kirchhoff)第一定律,实际上它是稳恒条件的必然推论。性质(1)、(2)的证明见教材P123-124

利用稳恒条件还可以证明直流电路有以下两个重要性质:

载有稳恒电流的电路叫做稳恒电流电路或直流电路。

10

一电阻率

电阻率:

一段电路的欧姆定律

电阻定律

电导率

电阻的温度系数

电阻率(电导率)不但与材料的种类有关,而且还和温度有关。一般金属在温度不太低时:

电阻率

4.3 欧姆定律和焦耳定律