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第三章 稳恒电流 * * §2 电源及其电动势 §3 简单电路 §4 复杂电路 §1 电流的稳恒条件和导电规律 §1 稳恒电流的闭合性及导电规律 一、电流 电荷的定向移动形成电流。 1、产生电流的条件: 2、电流方向 规定：正电荷流动的方向。 二、电流强度和电流密度矢量 1、电流强度 单位时间通过的某一给定截面的电量为通过该面的电流强度。 [说明] (1) I为标量，单位为:安培（A）— SI制中基本单位之一 (2) 仅粗略描述单位时间内通过某一曲面的总电量，不够点点详细 2、电流密度矢量 电流密度矢量定义为： [说明] 单位为 ，一般 ，构成矢量场---电流场。 电流线——即 线，其上切向代表电流方向、数密度表 示 的大小； 电流管——即由 线围成的管状区域。 3、I与 的关系: 三、电流连续性方程 稳恒电流的闭合性 1、电荷守恒定律的数学表述(电流连续性方程) s v 2、稳恒电流条件及闭合性 (1) 稳恒电流条件 (2) 稳恒电流的闭合性 线闭合而不中断, 线的闭合性就决定了稳恒电路是闭合电路。 (3) 说明点： ① 空间电荷分布不变，不意味着电荷不动。 ② 稳恒电流对应的电场称为稳恒电场。 四、欧姆定律（不含源） 1、欧姆定律的积分形式 [说明两点] (1) 是不同的物理量。 描写导体本身特性，与材料、温度有关； 描写一段导体性质，除与上述有关外，还与几何形状、尺度等有关。 (2) 导体或元件的伏安特性，有线性、非线性之分 2、欧姆定律的微分形式 注意： 欧姆定律的微分形式给出了和的点点对应关系，他比积分形式更细致地描述导体导电的规律。 五、电功率 焦耳定律 1、电功率 电流通过一段电路时，电场力对电荷做功，由电压的定义可以知道，若电路两端的电压为 ，则当有电量 通过这段电路时，电场力所做的功为： 在做功的过程中，电位能转化成其它形式的能量。 因为 ，所以上式可以写成： 电场在单位时间内所做的功，叫做电功率。 电功和电功率的单位分别是焦耳和瓦特(用字母J和W表示)在电力工程上，通常用千瓦(Kw)作电功率的单位,用千瓦·小时作电功的单位。我们平时所说的1度电，就指的是1千瓦·小时。千瓦·小时和焦耳之间的关系是1千瓦·小时=1000瓦×3600秒=3.6×106焦=3.6兆焦 2、焦耳定律 如果一段电路只包含电阻，而不包含其它转换能量的装置，那么电场所做的功就全部转化为热能。即： 由欧姆定律： 热功率： （焦耳定律） 强调指出： 是一段电路所消耗的全部电功率，而 或 是由于电阻发热而消耗的电功率。 六、金属导电的经典微观解释 金属导电的宏观规律是由它的微观导电机制所决定的。当导体内没有电场时，从微观角度上看，导体内的自由电荷并不是静止不动的。金属的自由电子好象气体中的分子一样，总是在不停地作无规则热运动。电子的热运动是杂乱无章的，因此，从宏观角度上看，自由电子的无规则热运动没有集体定向的效果，因此并不形成电流。如果在金属导体中加了电场以后，每个自由电子逆着电场方向发生“漂移”。这时可以认为自由电子的总速度是由它的热运动速度和因电场产生的附加定向速度两部分组成，前者的矢量平均仍为0，后者的平均叫做漂移速度，正是这种宏观上的漂移运动形成了宏观电流。 §2 电源及其电动势 一、电源及非静电力 提供非静电力的装置称为电源（将其它形式的能转变为电能的装置）。 稳恒电流线必然是闭合的。只有静电场力不能维持稳恒电流。要维持稳恒电流，必须有非静电力。非静电力做功，将其它形式的能量补充给电路，使电荷能够逆着电场力的方向运动，返回电位能较高的原来位置，从而维持电流线的闭合性。 1、电源： 用Ｋ表示作用在单位正电荷上的非静电力。在电源的外部只有静电场Ｅ；在电源内部，除了有静电场Ｅ之外，还有非静电力Ｋ，Ｋ的方向与Ｅ的方向相反。因此，普遍的欧姆定律的微分形式应是： 电流是静电力和非静电力共同作用的结果。 正电荷由低电位到高电位，非静电力做功，其它能转化为电能。 电源外——仅有稳恒电场 ， 推动导线中正电荷由高电位到低电位，将电能转化为其它形式的能，稳恒电场起着能量中转的作用。 二、电动势 将单位正电荷由电源负