电磁学CZD04.ppt

如上图，当电源所接的外电路是电阻为R的纯电阻性电路时，电源电动势、内阻、外电路电阻与电路中电流I的关系为： 上式称为单电源简单直流电路的全电路欧姆定律。 * 图3.5 电源和电阻构成的回路 （3）电源充电情况 当电源同另一个电动势更大的电源在电路中并联连结时，电路的电流流向我们研究的电源正极，然后经过电源内部流向负极，再从负极流出。此时，称电源处于充电状态。 充电电源的路端电压为： * + - I r + - I r 3、多电源简单直流电路的全电路欧姆定律 对于闭合电路中有很多电源和串联电阻时，有多电源简单直流闭合电路的全电路欧姆定律公式： 上式中， 表示电路中电源电动势的代数和， 求和中放电电源的电动势值取正，充电电源的电动势值取负。 * §4.3.3常见的几种稳恒电源 1、化学电池：通过化学反应提供非静电力，将化学反应释放出的化学能转换成电能。 2、温差电池：利用温差电效应把热能直接转换成电能的电池。两种不同的金属导体组成闭合回路，当它们相接的两个结点处于不同温度时，回路中将产生电动势，这种现象称为温差电效应，是不同导体内载流子浓度不同引起的扩散和温度不均匀引起的载流子热扩散综合导致的一种现象。 3、太阳能电池：把光能转换成电能的电池。 4、核能电池：将核能直接转换成电能的电池。 5、发电机、浓差电源等 * 图3.6 丹聂耳电池 图3.7 干电池结构示意图 图3.8 温差电效应 * 图3.10 太阳能电池阵列 hv PN区载流子扩散、复合形成耗尽层，形成内建电场，最终达到平衡 阳光照射，在耗尽层产生新的电子空穴对，在内建电场作用下迅速分离 导致N区电子增多，P区空穴增多，增高了P区的电势，形成电动势 * §4.3.4稳恒电路中电荷、静电场的作用 * 稳恒电路中电荷分布的特点： 在稳恒电流情况下，均匀导体内任一闭合曲面S内q＝0，即内部宏观电荷密度为0，净电荷只分布在导体表面、不同导体的分界面或电源电极与电解质溶液接触处等导体内不均匀处； 外电路中，电流线与电场线方向一致，并必定平行于导体表面，否则会造成电荷的积累，破坏电流的稳定性； 电源内部，电流线的方向由E和K共同决定。 2、稳恒电路中静电场的作用 在稳恒电路中，静电场的作用非常重要，主要有以下两个方面： 调节电荷分布的作用，在电流达到稳恒的过程中，静电场担负着重要的调节电荷分布的作用。 静电场起着能量的中转作用 电路上消耗的电能是由非静电场提供的。 静电场起的中转作用是：把电源内部的非静电能转换成电能，再通过外电路把电能转换成有用的其他形式的能量。 * 4.4 接触电势差及温差现象 * A B + - + - + - + - 不同金属的逸出功W（功函数）不同 若WAWB,则电子更容易从A到B 电子从A脱离能量减小WA，再进入B能量增大了WB，故电子从A到B能量增大： 随着偶电层的电荷的增多，电场增强，电子从A到B要克服电场力做功。 平衡时：A=UABe=WB-WA 温差现象 * 不同金属产生接触电动势 温差电动势受温度影响 温度相同时，界面1、2的电动势大小相等，方向相反，对外没有电势差 若界面1的温度高于界面2的温度，则1、2的接触电势差大小不等，对外呈现电势差。 应用： 热电偶，温差电池，制冷机等。 A B + - + - + - + - - + - + - + - + A 1 2 第四章 小结 电流与电流密度的概念 电流的连续性方程 电流的稳恒条件 欧姆定律及其微分形式 全电路欧姆定律 电源电动势 接触电势差及温差现象 * 期中考试安排 11月25日下午（2：30—4:50） 考试内容：前三章作业，课堂例题，课后思考题。 * * 普通物理学教程 南 宁 2015-09 电 磁 学 第四章 稳恒电流 §4.1 电流的稳恒条件 §4.2 欧姆定律 §4.3 非静电力与电源电动势 §4.4 接触电势差及温差电现象 * §4.1 电流的稳恒条件 1、电流与电流密度矢量 2、电流的连续性方程 3、稳恒条件 4、稳恒电流 * §4.1.1电流与电流密度矢量 1、电流的形成 电荷流动形成电流。在宏观范围内，电流就是大量自由电荷的定向运动。 （1）产生电流的条件： 存在载流子，即可以自由运动的电荷； 存在迫使电荷作定向运动的某种作用 由于导体对载流子的定向运动具有阻力，要维持这种定向运动，必须有外加作用。 * （2）不同材料中的载流子 金属中电流的载流子是：自由电子 金属中存在大量自由电子，在电场作用下定向运动，形成金属中电流。 电解液中电流的载流子是：正负离子 半导体中的载流子是：电子和空穴 导电气体中的载流子是：电子和正负离子。 * （3）真空中的电流 热电子发射 真空中没有自由电荷，因