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电磁场与电磁波 电磁场与电磁波 第四章 第四章 恒定电流场 恒定电流场 武 汉 科 技 大 学 信 息 科 学 与 工 程 学 院 1 本章要点 电流密度 恒定电流场方程 恒定电流场的边界条件 恒定电流场的能量损耗 恒定电流场与静电场的比拟 2 电流密度 恒定电流场 ：导体中的电子维持连续不断的定 向移动，并具有恒定的电场强度。 恒定电流场中的电场强度由外加电压产生， 可以存在于导体中。 静电场中的电场强度由静止电荷产生，不可以 存在于导体中。 3 电流密度 电流的分类： 传导电流 ：导体中的自由电子或电解液中的离 子运动形成的电流。在运动中，与原子晶格碰 撞而消耗能量。 运流电流 ：电子、离子或其它带电粒子在真空 或空气中运动而形成的电流。 以下若无特别说明，主要讨论传导电流。 4 电流密度 电流：任取一个面积S，在Δt时间内穿过S的 电量为Δq。 Δq dq i lim Δt →0 Δt dt 因为电流在截面的各点上不一定分布均匀，所 以引入电流密度来体现电流在不同面积微元上 的大小和方向分布。 5 电流密度 体分布的电流密度：方向为正电荷的运动方 向；大小为单位时间内，垂直穿过单位面积的 电荷量。 Δq ΔI J e lim ( ) lim ( n ) en Δ →S 0 Δ →S 0 ΔtΔS ΔS Δ →t 0 Δ →t 0 体分布电流与体分布电流密度的关系： I J dS ⋅ ∫∫ S 电流密度与电流的关系是一个矢量场与它的通 量的关系。 6 电流密度 如果电流只分布于导体表面，可以用面电流密 度来描述。在垂直于电荷流动的方向上取一线