（精）清华大学大学物理经典课件——恒定电流.ppt

* 补充：温差电效应及其应用 在两端温度不同的金属中，由自由电子热扩散造成的非静电力所形成的电动势。 自由电子密度不同的金属紧密接触，由于自由电子的扩散，在接触面形成的电势差。 2、汤姆森（W.Thomson）电动势 1、珀尔帖(J.C.A.Peltier)电动势（接触电势差） 接触电位差：10－3～10－2 V，与温度有关。 * 3、温差电动势 将两种金属A和B做成导线串联起来，并使两个接触点的温度分别为T1和T2，则在整个闭合回路中产生的珀尔帖电动势与汤姆森电动势之和，称为温差电动势或塞贝克(T.J.Seebeck)电动势。温差电动势与温差T1–T2有关。 * 4、温差电偶 由于第三种金属材料C的两端与A, B的接触点的温度相同，所以C的插入并不影响温差电动势的大小。 测电动势 恒温 待测温度 * 测温热电偶 【演示实验】 温差电堆 * 冷热水温差电机 【演示实验】 * 温差电磁铁 【演示实验】 * 补充：电流密度Lorentz 协变矢量 电流密度四矢量 ：电荷密度 面电流密度四矢量 ：面电荷密度 * 四动量： 电流密度四矢量： 通过与四动量类比得到 * 四动量： 电流密度四矢量： * 自学 “第7章磁力” * * * 陈信义编 电磁学（第三册） 第6章 恒定电流 自学 “第7章磁力” * 【演示实验】冷热水温差电机 温差电磁铁 测温热电偶 §6.1 电流和电流密度 §6.3 欧姆定律的微分形式 §6.2 恒定电流和恒定电场 §6.4 电动势 §6.6 电容的充电和放电 ? §6.5 有电动势的电路 §6.7 电流的一种经典图象 ? 电流密度Lorentz 协变矢量 补充：温差电效应及其应用 * §6.1 电流和电流密度 一、电流密度矢量 方向：对正载流子，与载流子的运动同向； 对负载流子，与载流子的运动反向。 数值：单位时间通过单位垂直面积的电量。 大块导体 ＋ － 电流密度—描写大块导体中电流分布 * vDt ? =nq DS? 1、单一载流子 2、多种载流子 * 3、金属—自由电子导电 漂移速度： 热运动的漂移速度为零。 的电子数密度： 速度 * 二、电流强度 dS J S 三、电流的连续性方程 dS J 由电荷守恒 * §6.2 恒定电流和恒定电场 一、恒定电流 (steady current) 在恒定电流导体中的任何地方，一些电荷因流动而离开的同时，另外一些电荷必将移动过来 ?电荷的宏观分布不随时间变化 稳恒条件： 或 * 二、基尔霍夫节点定律 I3 I2 I1 S 即 对于恒定电流，有 流出为正 流入为负 在恒定电流情况下，电荷分布不随时间变化。 * 在恒定电流情况下，不随时间变化的电荷分布所产生的不随时间变化的电场 1、恒定电场服从高斯定理（任何电场都服从高斯定理） 三、恒定电场 2、恒定电场服从环流定理（基本假定） ?恒定电场 * 恒定电流：电荷分布不随时间变化；磁场恒定—无感应电场。 由静止电荷产生—服从环流定理。 如何理解恒定电场？ 由运动电荷或变化的磁场产生—不服从环流定理。 因此，恒定电场服从环流定理。 产生电场只有两种方式： 对于恒定电场 ，电势和电势差概念仍然适用。 * 3、恒定电场与静电场的不同点 静电场： 电荷静止，不激发磁场 静电平衡导体内部场强 维持静电场不需要能量的转换 恒定电场： 电荷运动，激发磁场（恒定磁场） 导体内部恒定电场 伴随能量的转换 * §6.3 欧姆定律的微分形式 对于恒定电流或变化不太快的非恒定情况，金属或电解液中某点的电流密度矢量与该点的电场强度的关系为 其中 s 为电导率。 对于电离气体、半导体，欧姆定律不成立 —伏安特性曲线。 * l J E U 2 U 1 I S * 【例】在恒定电路中两柱状金属导体相接。分析交界面两侧电流密度和电场的分布。 J1 J2 s1 s2 * 恒定电流： 电场分布： 电场在界面不连续， 【思考】你能算出界面上的电荷吗？ 界面上有电荷积累。 J1 J2 s1 s2 S E2 E1 + + * §6.4 电动势 + - + r I R 电源 恒定电流 —静电场 —非静电场 非静电场，反抗静电场移动电荷。 单位正电荷 * 由负极到正极，电势（由静电场产生）升高的方向 把单位正电荷从“－”极移到“＋”极，非静电场作的功 （电源内） 电源的电动势： 电动势