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第三章 —— 稳恒电流 《电磁学》多媒体教学课件 西安电子科技大学理学院 * * 《电磁学》多媒体教学课件 西安电子科技大学理学院 第三章 稳恒电流 §1 电流的恒定条件和导电规律 §2 电源及其电动势 §3 温差电现象 一、电流密度 电流密度矢量 §1 电流的稳恒条件和导电规律 1、电流：电流就是电荷的定向运动。 运流电流：裸露电荷的定向运动； 传导电流：导线中的电流。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - 运流电流附近既有电场也有磁场，而传导电流周围只有磁场。 电流的方向：规定正电荷的运动方向为电流的方向。 电流强度：单位时间内通过截面S的电量。 注意：在导体中q包含两个部分。一部分是通过截面的正电荷，另一部分是反向通过的负电荷。 §1 电流的稳恒条件和导电规律 2、电流密度 ——单位横截面积上通过的电流强度。 其方向就是电流的方向。 3、电流密度与电流强度的关系 S dS j n §1 电流的稳恒条件和导电规律 由电荷守恒定律，对电路中任意闭合曲面 S 均有： （电荷守恒定律） I ds S q内 二、电流的连续方程 稳恒条件 稳恒情况有： 稳恒条件： 或 （积分形式） （微分形式） §1 电流的稳恒条件和导电规律 由稳恒条件可得出几个结论 1）稳恒电流的电路必须闭合 2）导体表面电流密度矢量无法向分量 3）对一段无分支的稳恒电路 其各横截面的电流强度相等 4）在电路的任一节点处 流入的电流强度之和等于流出节点的电流强度之和 --- 节点电流定律(基尔霍夫第一定律) §1 电流的稳恒条件和导电规律 必有 I = 0 稳恒情况必有 I入= I出 I入 I出 电路II 电路I 二端 网络 基尔霍夫第一定律 规定从节点流出： I 0 ， 流入节点：I 0 。 由基尔霍夫第一定律可知 稳恒情况 i =1, 2, ? ? Ii S 节点 §1 电流的稳恒条件和导电规律 三、欧姆定律 电阻 电阻率 1. 欧姆定律的积分形式 对一段均匀金属导体： 电阻率 ? 单位： 电阻 S R U L a b I ?a ?b 电导： 电导率? 单位： §1 电流的稳恒条件和导电规律 将欧姆定律用于大块导体中的一小段， — 欧姆定律微分形式 上式对非均匀导体 非稳恒电流也成立 有： 又 I ? dI dS 电流线 ? +d? dU 得 2. 欧姆定律的微分形式 §2 电动势 一、电源 1、形成稳恒电流的条件 + + + + + + - - - - - - +q +q Ek E 回路中存在非静电力场。 2、什么是电源？ 在电路中提供非静电力的装置叫电源。 3、电源的符号表示： 4、非静电力场的场强定义： Ek表示单位正电荷所受的非静电力。 1、电源的电动势：把一个单位正电荷从电源的负极移到正极非静电场力所做的功。 2、回路电动势：把单位正电荷绕闭合回路一周非静电力所做的功。 3、电动势的方向：规定为电源的负极指向正极。及非静电场的场强方向。 §2 电动势 二、电动势 §3 温差电现象 Cu Fe I I 热接头 冷接头 1.温差电动势：两种金属接成一个回路若两个接头处的温度不同则回路中形成温差电动势。 2. 温差电动势产生的原因： 1）在同种金属中温差形成自由电子的热扩散（汤姆孙?Thomon?电动势） 2）不同金属中由电子浓度不同在接头处产生与温度有关的扩散 （珀耳帖?Peltier?电动势） §3 温差电现象 一般? ?mV/100 C 。 ? ? ? T2 T1 待测 已知恒温 （测?） 电位差计 A B C Bi—Sb ? ?10 -2V/100 C 。 （铋） （锑） 3. 温差电动势的应用: 1）热电偶 优点： ▲热容小 灵敏度高(10-3 0C) ▲可逐点测量 测小范围内温度变化 ▲测温范围大（-2000C—20000C） ▲便于自动控制 §3 温差电现象 2.扫描热显微镜 压电控制装置 钨 镍 绝缘体 通向电子装置 芯片 §3 温差电现象 扫描热显微镜简介 性能： 热探针针尖直径只有约30nm，可在数十纳米的尺度上，测出万分之一度的温度变化。 工作原理：通电流使探针加热并接近试样表面 针尖和被测表面距离? ?针尖散热? ?温度?； 针尖和被测表面距离? ?针尖散热? ?温度? 由此可反映出探针尖与试样表面间隙的大小。 当探针在试样表面上扫描时，就能测出试样表面的起伏状况。