《电磁学》教案提纲挈领 章恒定电流和恒定电场 第三章恒定电流和恒定电场 研究问题: 恒定电流的基本规律; 2、恒定电场的基本性质。 恒定电流 1、电流强度和电流密度 (1)电流强度/=当大小:单位时间内通过导线某一截面的电荷量 方向:正电荷流动的方向。(标量 反映电流的强弱,但不能细致的反映电流在导体中各点的分布 (2)电流密度:。=d=dh大小:单位时间内通过单位垂直截面的电荷量 方向:与该点正电荷移动方向相同。(矢量) 微观上6=D→同时有多种电荷时,6=∑ (3)电流强度和电流密度的关系:I=·d 2、电流连续性方程 ·ds= dq 意义:单位时间内通过闭合面S向外流出的电荷量等于面内单位时间内电荷量的减少。 (在电流场中,通过任一闭合面的电流密度的通量等于面内电荷量的减少) 实质:电荷守恒定律 恒定电流和恒定电场 1、恒定电流:导体中的大量自由电荷在电场作用下形成有规则的宏观定向移动一电流。 2、维持恒定电流的条件:在导线内建立一个不随时间变化的恒定电场 即要求激发电场的电荷分布不随时间变化 dt 0→手6:d=0 在恒定电流场中,恒定电流线是闭合的 3、导体内的恒定电场 仅靠静电力不可能维持电流的持续流动。 电源的作用:提供非静电力,迫使正电荷从低电势处流向高电势处 电源做功,把其它形式的能量转变为电势能 闭合电路=外电路+内电路
《电磁学》教案提纲挈领 第三章 恒定电流和恒定电场 1 第三章 恒定电流和恒定电场 研究问题： 1、恒定电流的基本规律； 2、恒定电场的基本性质。 ――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 一、 恒定电流 1、 电流强度和电流密度： （1） 电流强度 dt dq I＝ 大小： 单位时间内通过导线某一截面的电荷量。 方向： 正电荷流动的方向。（标量） 反映电流的强弱，但不能细致的反映电流在导体中各点的分布 。 （2） 电流密度： n dtds dq n ds dI ＝ = 大小：单位时间内通过单位垂直截面的电荷量 方向：与该点正电荷移动方向相同。（矢量） = = i i i v v 微观上 同时有多种电荷时， （3） 电流强度和电流密度的关系： s I ds ＝ 2、电流连续性方程： = − s dt dq ds 意义：单位时间内通过闭合面 S 向外流出的电荷量等于面内单位时间内电荷量的减少。 （在电流场中，通过任一闭合面的电流密度的通量等于面内电荷量的减少） 实质：电荷守恒定律 ――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 二、 恒定电流和恒定电场 1、 恒定电流： 导体中的大量自由电荷在电场作用下形成有规则的宏观定向移动－电流。 2、 维持恒定电流的条件：在导线内建立一个不随时间变化的恒定电场。 即要求激发电场的电荷分布不随时间变化。 = = S ds dt dq 0 0 在恒定电流场中，恒定电流线是闭合的。 3、 导体内的恒定电场： 仅靠静电力不可能维持电流的持续流动。 电源的作用：提供非静电力，迫使正电荷从低电势处流向高电势处。 电源做功，把其它形式的能量转变为电势能。 闭合电路＝外电路＋内电路 ＋＋ ＋＋ ―― ――
《电磁学》教案提纲挈领 章恒定电流和恒定电场 4、电源电动势=24等于电源把单位正电荷从负极经电源内部移到正极时所作的功 说明:(1)电源电动势的大小只取决于电源本身的性质,与外电路无关 (2)电源电动势的方向规定为自负极经内电路到正极的指向。(正电荷电势能增加的方向) (3)将电源内部单位正电荷所受到的非静电力看成是“非静电性场的场强”, 电源电动势可定义为 Ek·dl单位正电荷从电源负极移到正极时,非静电力 所作的功 (4)电源电动势的普遍表述:E=于E:d非静电性场强沿闭合电路的环流。 欧姆定律和焦耳一楞次定律 欧姆定律 (1)实验定律:U4B=R导体两端的电势差和通过导体的电流成正比 2)适用范围:对金属导体十分准确,不适用于真空管、半导体器件 (3)导体电阻:R=p 7 I (4)微分形式: yE导体中任一点的电流密度与该点的场强成正比。 关系:U0-Ed-0.-m=R 2、焦耳一楞次定律 (1)电流做功:A=qUA=U=/2B=2 功率:P=4==mU=P2R (2)实验定律:O=12R导体每秒放出的热量与电流作功的关系 (3)物理意义: 电能可以转换为热能 (4)适用范围 纯导体电路(不包括电源及其它能量转换装置) (5)微分形式:p=·E=E2导体内某一点的热功率密度与场强平方成正比 此式对于不遵守欧姆定律的非线性器件(电子管、电动机等)仍适用 (6)电流及能量传输的图象 导线内部:电键未接通时,静电平衡状态,E=0,电流为零 电键接通时,电源两极上积累的电荷在空间建立的电场使电路中各处的电 荷分布发生变化,导致电场变化,以电磁波速度传播,迅速 在导线内各处建立电场,并驱使当地的自由电子作定向漂移 而形成电流。一场的传播速度而不是定向移动速率。 导线外部:场输送电能从导线侧面进入导线,量值上等于导线中消耗的电功率
《电磁学》教案提纲挈领 第三章 恒定电流和恒定电场 1 4、电源电动势： ε dq dA ＝ 等于电源把单位正电荷从负极经电源内部移到正极时所作的功。 说明：（1）电源电动势的大小只取决于电源本身的性质，与外电路无关； （2）电源电动势的方向规定为自负极经内电路到正极的指向。（正电荷电势能增加的方向） （3）将电源内部单位正电荷所受到的非静电力看成是“非静电性场的场强”， 电源电动势可定义为 E dl K ＋ － ＝ 单位正电荷从电源负极移到正极时，非静电力 所作的功。 （4） 电源电动势的普遍表述： E dl K ＝ 非静电性场强沿闭合电路的环流。 ――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 三、 欧姆定律和焦耳－楞次定律 1、 欧姆定律 ： （1） 实验定律： U RI AB ＝ 导体两端的电势差和通过导体的电流成正比。 （2） 适用范围： 对金属导体十分准确，不适用于真空管、半导体器件。 （3） 导体电阻： S l S l R ＝ = （4） 微分形式： E = 导体中任一点的电流密度与该点的场强成正比。 关系： dl IR S I U E dl dl B A B A B A AB = = = ＝ 2、 焦耳－楞次定律： （1） 电流做功： t R U A qU IUt I Rt AB 2 2 ＝ = = = 功率： R U IU I R t A P 2 2 = ＝= = = （2） 实验定律： Q I Rt 2 = 导体每秒放出的热量与电流作功的关系。 （3） 物理意义： 电能可以转换为热能。 （4） 适用范围： 纯导体电路（不包括电源及其它能量转换装置） （5） 微分形式： 2 p = E = E 导体内某一点的热功率密度与场强平方成正比。 此式对于不遵守欧姆定律的非线性器件（电子管、电动机等）仍适用。 （6）电流及能量传输的图象： 导线内部：电键未接通时，静电平衡状态，E＝0，电流为零； 电键接通时，电源两极上积累的电荷在空间建立的电场使电路中各处的电 荷分布发生变化，导致电场变化，以电磁波速度传播，迅速 在导线内各处建立电场，并驱使当地的自由电子作定向漂移 而形成电流。－场的传播速度而不是定向移动速率。 导线外部：场输送电能从导线侧面进入导线，量值上等于导线中消耗的电功率
《电磁学》教案提纲挈领 章恒定电流和恒定电场 四 基尔霍夫定律 1、一段含源电路的欧姆定律 6=y(E+E,)→E=°-E UAB=E·d UAB=干I(R+r)+e 当电源处于放电状态时,UAB=E-(R+r) 当电源处于充电状态时,UAB=E+1(R+r) UB=∑R∑E B 符号法则:(1)任意选取沿电路线积分路径的方向,始末两点的电势差为UAB (2)流经电阻的电流与选定方向相同时,电势降落为正 (3)电动势方向与选定方向相同时,电动势为正 降正升负” 2、闭合电路的欧姆定律 存在多个电源和电阻时,/、∑5 ∑R+∑ 3、基尔霍夫定律 1)基尔霍夫第一定律:在任一节点处,流向节点的电流和流出节点的电流代数和为零 ∑1=0 (2)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。 ∑s=∑R (3)基尔霍夫定律的应用 惠斯通电桥 电位差计
《电磁学》教案提纲挈领 第三章 恒定电流和恒定电场 1 四、 基尔霍夫定律 1、 一段含源电路的欧姆定律 = + = = + − = − ) ) U I R r U E dl dl dl E dl E E E E AB B A k B C B A C A AB k k （ ＋ ＝ （ ＋ ) ) U I R r U I R r AB AB 当电源处于充电状态时， ＝ ＋ （ ＋ 当电源处于放电状态时， ＝ － （ ＋ i AB iRi U ＝I － 符号法则：（1）任意选取沿电路线积分路径的方向，始末两点的电势差为 UAB； （2）流经电阻的电流与选定方向相同时，电势降落为正； （3）电动势方向与选定方向相同时，电动势为正。 “降正升负” 2、 闭合电路的欧姆定律 i i i R r I R r I ＋ 存在多个电源和电阻时， ＝ ＋ ＝ 3、 基尔霍夫定律 （1） 基尔霍夫第一定律：在任一节点处，流向节点的电流和流出节点的电流代数和为零。 I i ＝0 （2） 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。 = IR （3） 基尔霍夫定律的应用 惠斯通电桥 电位差计 A C R B ε R I ＋ － ε r A C R B G G