直流电教学课件PPT.ppt

复杂电路：不能化解为等效的电阻串、并联电路的组合,含有较复杂的分支和节点的电路. 简单电路：各个电阻均以串联或并联方式相互连接的电路. 复杂电路的基本方程： 基尔霍夫定律 一. 基尔霍夫第一定律 节点：三条或三条以上通电导线的会合点. 在任一节点处,流向节点的电流和流出节点的电流的代数和等于零. A、C均为节点 基尔霍夫第一定律: 二. 基尔霍夫第二定律 基尔霍夫第二定律：沿任一闭合回路中电动势的代数和等于回路中电阻上电势降落的代数和(也称为回路电压方程). 在应用回路电压方程时,首先要选定回路的绕行方向,若电阻R中电流I 的方向与绕行相同时,该电阻上的电势降落取正值;相反时,电势降落取负值.若电动势方向与绕行方向相同时,该电源电动势取正值;相反时,电源电动势取负值. 应用基尔霍夫定律时的注意事项： (1) 如果电路中有n个节点,那么只有(n－1)个相互独立的节点电流方程. (2) 新选定的回路中,至少应有一段电路是已选回路中未曾出现过的. (3) 独立方程的个数应等于未知数的个数. (4) 每一电路上电流的流向可以任意假定,解出的结果若为负,则说明电流的方向与假定的相反. 例 如图表示把两个无内阻的直流电源并联起来给一个负载供电,设已知 ?1=220V,?2=220V, R1=R2=10?,R=145?,试求每一电源所供给的电流I1、I2 以及通过负载的电流I. ?1 R1 B A R2 R I1 I2 I 1 2 3 ?2 * * 第六章 直流电 电流密度和欧姆定律的微分形式 电源的电动势 基尔霍夫定律及其应用 电容器的充放电过程 电源有两种,直流电源和交流电源. 电流的方向和大小都不随时间变化的称直流电; 而电流的方向和大小随时间变化的称交流电. 本章将讨论直流电的基本规律,复杂电路的计算方法和电容器的充放电过程. 载流子(carrier)：形成电流的带电粒子(自由电子,空穴,正负离子). 导体(conductor)：含有大量载流子的物体. 载流子在电场作用下的定向移动便形成了电流(electric current). 物体中产生电流的条件： (1) 物体内含有可以自由移动的载流子; (2) 物体内部存在电场. 一. 电流 §6-1 电流密度和欧姆定律的微分形式 描述电路中电荷流动强弱的物理量是电流(current intensity)用 I 表示. 方向：正电荷定向移动的方向 大小：以单位时间内通过导体截面的电荷量来量度 单位：C/s(库仑/秒),A(安培). 它是国际单位中的基本量. 其他常用单位：mA (毫安),?A(微安). 电流 I 对电荷流动的描述比较粗糙：如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. 半球形接地电极附近的电流分布 电疗时电流通过下肢的情况 电解质内两个点电极之间的电流分布 为此,需要引入新的物理量描述导体中各点电流的分布. I ＋ － 二. 电流密度 定义：某一点的电流密度 (current density)是一个矢量,其方向为该点电流的方向,其大小J为通过该点单位垂直截面的电流大小,即 电流密度的单位: A?m－2 (安培/米2). I 与 的关系 其中 通过dS 的电流为 通过任意截面S 的电流为 三.连续性方程 电流的稳恒条件 电流场：导体中每一点都有一定的 ,即 在整个空间形成了一个分布,这个分布称为电流场. 在电流场中画出一簇有向曲线,如果这簇曲线上任一点的切线方向都代表这一点的正电荷漂移运动方向(即 的方向),称这一簇曲线为电流线. 在电流场中任取一个闭合曲面S,设S面内的电荷量为q,并规定S面的外法线为正. 通过小面元dS的电流为 则流出S面的总电流(单位时间从S面内流出的电荷量)为 θ q S 根据电荷守恒定律,在单位时间内通过闭合曲面向外流出的电荷(I),等于此闭合曲面内单位时间所减少的电荷 即 此式叫作电流场中的连续性方程,它是电荷守恒定律的一种表述. 一般来说,电流密度 既是空间坐标的函数,又是时间的函数.如果空间各点的 均不随时间变化,这种电流叫做稳恒电流(steady current). 电流稳恒时,要求空间电场必须是稳恒的,这就要求电荷的空间分布也必须是稳恒的,所以,对空间的任意闭合面S,其中的电荷既不能积累,也不能减少,应有 即 此式为电流的稳恒条件,这一结论的物理意义是：在稳恒电流的情况下,流入任意闭合面的电流必然等于从该闭合面流出的电流. 四. 欧姆定律的微分形式 设在导体中取一个小圆柱体,两端的电势差为U1－U2,通过横截面?S 的电流强度为?I 欧姆(Georg Simon Ohm,1787-1854)德国物理学家,欧姆定律的发现者,为了纪念他的杰出贡献