2022-2023学年高二物理竞赛课件：稳恒电流

稳恒电流 一、电流强度与电流密度 稳恒电流 大量电荷有规则的定向运动形成电流。 方向：规定为正电荷运动方向。 大小： 单位（SI）：安培（A） 2、电流强度 单位时间内通过某截面的电量。 1、电流 传导电流:带电粒子在电场作用 下有规则的移动。 运流电流: 宏观带电物体在空间作机械运动，形成的电流。 用电流强度还不能细致地描述电流的分布。 所谓分布不同是指在导 体的不同地方单位面积 中通过的电流不同。 I I 当通过任一截面的电量不均匀时，用电流强度来描述就不够用了，有必要引入一个描述空间不同点的电流的大小的物理量。 3、电流密度 电流密度 是一矢量 方向: 该点处电流的方向 大小: 通过该点单位垂直截面的电流 单位（SI）：安每平方米 穿过任一曲面的电流强度: 电流强度是电流密度的通量。 若面元 的法线 与电流的方向成 角 写成矢量式 若在导体中某点取一个与电流方向垂直的截面元 故电流密度为 例1、 设导体中载流子的电量为q,单位体积内的载流子数为n,平均漂移速度为 ，求导体中的电流密度。 解 在导体中取一长为 ，横截面积为 圆柱体；凡在此柱体内的电荷在单位时间内都会通过S面 若导体中有多种密度不同的载流子 S 电流密度： 二、 电流连续性方程及稳恒条件 1. 电流连续性方程 根据电荷守恒，单位时间内穿出该曲面的电量等于曲面内电量变化率的负值。 电流密度矢量的通量等于 该封闭面内电荷减少率. 在有电流的导体内任取一封闭曲面，单位时间通过该曲面向外净流出的电荷量为 2、 电流稳恒条件 恒定电流： 各点电流密度不随时间变化的电流 电流稳恒条件 在稳恒电流的情况下，导体内电荷的分布不随时间变化。 稳恒电场-由稳定的电荷分布所产生的电场。 指出两点： 1）稳恒电场与静电场类似， 满足高斯定理与环路定理。 推论：静电场中的电势、电压等概念都可应用 于稳恒电场。 2）稳恒电场又不同于静电场： A）这种电场不是静止的电荷产生的，而是 处于动态平衡状态下的稳定电荷产生的。 B）维持这种电场需要能量 。（这种提供能 量的装置称为电源）。 静电场 稳恒电场 电荷分布不随时间改变 但伴随着电荷的定向移动 电场有保守性，它是 保守场，或有势场 产生电场的电荷始终固定不动 电场有保守性，它是 保守场，或有势场 静电平衡时，导体内电场为零，导体是等势体 导体内电场不为零，导体内任意两点不是等势 维持静电场不需要能量的转换 稳恒电场的存在总要伴随着能量的转换 + + + + + + + + + + - - - - - - 有电场时，电子 在热运动的基础 上叠加一个漂移 运动。从而产生 宏观电流。 平均漂移速度为 注意：1）漂移运动的产生是由于电场加速的结 果，而且加速只能在两次碰撞之间加速。 2）当电子每碰撞一次以后，电子沿什么方向运动完全变为随机的了。或者说电子碰撞以后完全失去了定向漂移的特征，作为定向漂移的速度变为零。即电场在两次碰撞之间的加速每次总是从零加速。 ②欧姆定律的微分形式 场强与电势关系 电压与电流关系 欧姆定律的微分形式 $