06恒定电流.ppt

* §6.1 电流和电流密度 §6.2 恒定电流与恒定电场 §6.3 欧姆定律和电阻 §6.4 电动势 §6.5 有电动势的电路 ＊§6.6 电容器的充电与放电 §6.7 电流的一种经典微观图象 第六章 恒定电流 （Steady Current） 本章从“场”的角度出发， 以电场的规律为基础， 研究电路的基本规律。 §6.1 电流和电流密度 1. 电流强度（Current Intensity） （1）电流的形成： 电流是大量电荷作有规则的定向运动形成的。 ● 载流子——电子、空穴、离子、质子。 （2）两种电流 ●传导电流：带电粒子在导体内（相对于导体）的有规则运动形成的电流。 ●运流电流：带电粒子（电子、离子）甚至宏观带电体在空间做机械运动形成的电流。 （3）传导电流存在的条件： ①导体内有可以自由运动的电荷； ②导体内要维持一个电场。 这实际是一种绕行方向，与矢量的方向含义不同。 （4）电流强度 ●大小：单位时间通过导体某一横截面的电量。 ● 方向：正电荷定向运动的方向 。 1 安（A）= 1 库· 秒-1（C·S-1） 2. 电流密度（Current density） 对细导线用电流强度的概念就够了。 对于大块导体，电流强度对电流的描述比较粗糙，还需电流密度的概念来进一步描写电流的分布。 对横截面不等的导体，I 不能反映不同截面处及同一截面不同位置处电流流动的情况。 例如：电阻法探矿 ? ? dI dS? P I ● 大块导体 （1）定义：电流密度 ：P 处正电荷定向移动速度方向上的单位矢量 方向 // 该点正电荷定向运动的方向。 大小等于通过垂直于该点正电荷运动方向的单位面积上的电流强度。 （2）电流密度和电流强度的关系 通过面元 dS 的电流强度： dI 通过电流场中任一面积S的电流强度： 对于金属导体则指自由电子的定向漂移速度。 简单举例：只有一种载流子q，都以同一速度沿同一方向运动。 ● ● 设想导体内有一小面积 dS， dS θ dS 的载流子应是：在底面积为 dS，斜长为υdt 的斜柱体内的载流子。 υ dt 通过dS的电流（n——载流子数密度）： υdt cosθ 有几种载流子存在时： ：各种载流子定向运动的平均速度。 在dt 时间内通过 3. 电流的连续性方程 I 在电流场内取一闭合面S， S 则有电荷从S 面流入和流出，S 面内的电荷相应发生变化。 q内 由电荷守恒定律，单位时间内由闭合面 S 流出的净电量应等于S 内电量的减少。 称为电流连续性方程。 §6.2 恒定电流与恒定电场 1. 恒定电流 （1）恒定电流：是指导体内各处的电流密度都不随时间变化的电流。 （2）恒定电流的重要性质： 稳恒条件 （3）由稳恒条件可得出的几个结论 ： ①对一段无分支的稳恒电路， I1 I2 其各横截面的电流强度相等。 I1 = I2 ②对电路的“节点”： I1 I2 I3 I4 ● i = 1, 2, ? 从节点流出: Ii 0 ， 流入节点: Ii 0 。 叫节点电流方程, 也叫基尔霍夫第一定律（ Kirchhoff first law ）。 2. 恒定电场 可以证明：在恒定电流的情况下，导体内的电荷分布不随时间改变。 不随时间改变的电荷分布产生不随时间改变的电场，这种电场叫恒定电场。 思考：静电场与恒定电场的异同？ §6.3 欧姆定律和电阻 1. 欧姆定律（Ohm?s alw） S R U L a b I ?a ?b （U = ?a - ?b） 经过一个电阻沿电流的方向 电势降低的数值等于电流与电阻的乘积。 2. 电阻R ： 对一段均匀金属导体： 电阻( resistance ) ? ：电阻率 (resistivity)， 单位： 电导(conductance) 单位： （西门子） ：电导率 (conductivi