第四章——恒定电流和电路.ppt

§4.1 恒定电流 比较静电场和稳恒电场的异同 §4.2 直流电路 4.2.1 电路 4.2.2 直流电路 §4.3 欧姆定律和焦耳定律 4.3.1 欧姆定律、电阻 4.3.2 电阻率 材料的电导率随温度变化的关系 4.3.3 欧姆定律的微分形式 (1) 找出定向运动平均速度与场强的关系 由欧姆定律的微分形式推导出欧姆定律积分式 4.3.4 焦耳定律 §4.4 电源和电动势 4.4.1 非静电力 非静电力 4.4.2 电动势，一段含源电路的欧姆定律 欧姆定律的微分形式出发推导全电路欧姆定 等效电源 4.4.3 电动势的测量 电势差计 4.4.4 导线表面的电荷分布 证明:均匀导线内各点的电荷体密度为零 导线表面的电荷不但在导线内部而且在导线外部激发电场，图4-20是一个载有恒定电流的圆形导线外部电场线（实线）及等势面（虚线）的示意图，由此可看出电荷在导线表面的大致分布。 4.4.5 直流电路的能量转换 §4.5 基尔霍夫方程组 4.5.1 基尔霍夫第一方程组 4.5.2 基尔霍夫第二方程组 正负号的确定 4.5.3 用基尔霍夫方程组解题举例 §4.6 二端网络理论与巧解线性电路问题 求解工程浩大的复杂电路时基氏方程已不适应 4.6.1 二端网络 §4.7 接触电位差 温差电现象 4.7.2 接触电势差 4.7.3 温差电现象（热电现象） §4.8 液体导电和气体导电 在导线内部任取一个很小的闭合曲面s，对他使用稳恒条件： 因 为导线的电导率 根据高斯定理，上式表明闭合面内的电量为零，可见流过稳恒电流的均匀导线内部任一点的体电荷密度为零。 4-20 图4-20是圆形载流导线外部的电场线（实线）及等势面 4-14 A I I B 电源 电 路 外 如图全电路工作时的能量转化问题。 参与能量转换的能量有： （1）电池的化学能 （2）电阻消耗的焦耳热 （3）电场能 可见电源非静电力的功全部转化为内外电路的焦耳热。 而恒定电场不随时间而变，电场能不变， 既不参与转换。 由 电场能不参与转换，但电场是实现转换的必要前提。 为什么说电场能不变？ 电场力做功分两部分 1.外电路，电流从高电势到低电势， 电场力做正功 2.电源内部…………. 不能用简单电路方法解决的多电源、多电阻复杂联接的电路问题，解决这类电路计算的基本公式是基尔霍夫(Kichoff)方程组 1、支路---电源与电阻串联而成的一段电路 2、节点---三条或更多条支路的联接点。 3、回路---由几条支路构成的闭合通路。 1 2 A I I I 3 4-22 基尔霍夫第一方程组又称节点 电流方程组,它的理论基础是电流的 稳恒条件。 理论依据：将 应用于节点 流入与流出的电流相等 电流正方向：各支路电流真实方向事先难以判断，可预设， 照此列方程，终结果为正则真、负则伪。 [注意事项] (1) n个节点可列（n-1）个独立节点电流方程； (2)定律公式中含双层正负号---形式上的“ ”， 本身的正负； (3) 各支路电流正方向是人为选定的，一旦选定，不再随意 改动。 1 2 A I I I 3 4-22 3 2 R 3 P L M N O 绕 方 行 向 R 1 R 2 I I 1 I E 2 E 1 4-23 基尔霍夫第二方程组又叫回路电压方程组。 它的基础是稳恒电场的环路定理 理论依据：将 用于回路； 绕行方向：即沿回路线积分的方向，人为事先任意选定， 从某处开始，沿回路绕行一周回至原处。 规定:电位从高到低的电位降落为正，电位从低到高的电 位降落为负，则沿回路环绕一周，电位降落的代数和为0。 3 2 R 3 P L M N O 绕 方 行 向 R 1 R 2 I I 1 I E 2 E 1 4-23 根据： 基尔霍夫第二方程(回路方程) 确定电阻(包括内阻)上电位降落的正负号: 绕行方向与电阻的电流方向相同时，为正；相反为负； 确定电源上电位降落的正、负号： 当绕行方向从负极进入电源时其电动势前写正号，否则写负号 从正极到负极看去电位降落为正（充电），从负极到正极看去 为负（放电） （1）电流本身可正可负，取决于正方向与实际方向的关系 （2） 前的正负，取决于电流正方向与绕行方向的关系 注意： 确定其独立回路的数目 由网络拓扑学可以证明： 一个完整的电路的支路数为b，节点数为n和独立回路数m 电路有b个未知的方程，n-1个是独立的 例1 如图4-24中已知： 回路 I R A B 1 E I 3 1 R 2 R 3 I 回路 I I 2 1 E 2 4-24 I 求各支路电流。 解 选各支路电流方向如图实线。 联立解得 I2 是负的，说明与实际方向相反，实际方向如图虚线 回路1 回路