上海中医药大学：《物理学》课程教学资源（PPT课件）第七章 恒定电流与电路

第七章教学基本要求 第七章 恒定电流 第心章 恒定电流与电路 理解电流密度矢量的概念及定义。 二 理解电流连续性方程及电流的恒定条件。 三 理解电动势的概念并掌握一段含源电路的欧 姆 定律。 四 掌握基尔霍夫定律并熟练解决复杂电路的计算 问题

一 理解电流密度矢量的概念及定义。 二 理解电流连续性方程及电流的恒定条件。 第七章 教学基本要求 第七章 恒定电流 四 掌握基尔霍夫定律并熟练解决复杂电路的计算 问题。 三 理解电动势的概念并掌握一段含源电路的欧 姆 定律

第一节 电流密度 电流的恒定条件 电流强度 电流强度为通过截面S 的电荷随时间的变化率 dq 二 ⊕ dt dq envadis I=envaS 为电子的漂移速度大小 单位：1mA=103A

+ + + + + + I S 一 、电流强度 I  envdS 电流强度为通过截面S 的电荷随时间的变化率 vd为电子的漂移速度大小 单位: 1 mA 10 A -3  t q I d d  dq en dtS d  v 第一节 电流密度 电流的恒定条件

第一节 电流密度 电流的恒定条件 二、电流密度 方向规定：万一 该点正电荷运动方向 大小规定：等于在单位时间内过该点附近垂直于 正电荷运动方向的单位面积的电荷 do d envd dtdS cos a dS cos a dl =J.ds JdS cosa 1=j7s (S)

   ( ) d S I J S   dI J dS JdS cos       d d cos d d d cos d env S I t S Q J      二 、电流密度 S  d J   I J 该点正电荷运动方向  方向规定： 大小规定：等于在单位时间内过该点附近垂直于 正电荷运动方向的单位面积的电荷 第一节 电流密度 电流的恒定条件

第一节电流密度 电流的恒定条件 三、电流的恒定条件 单位时间内通过闭合曲面向外流出的电荷，等于此 时间内闭合曲面里电荷的减少量。 fj.d5=-d№ (连续性方程) dt (S) 若闭合曲面S d№ 内的电荷不随时间 而变化，有 dt 电流恒定条件 d5=0 -1+I1+2=0

d  0  （S） J S   电流恒定条件 II1I2 0 三 、电流的恒定条件 S S  d J  S I 1I 2 I 0 d d  t 若闭合曲面 S Q 内的电荷不随时间 而变化，有 单位时间内通过闭合曲面向外流出的电荷，等于此 时间内闭合曲面里电荷的减少量 。 第一节 电流密度 电流的恒定条件 t Q J S S d d d ( )       （连续性方程）

第一节 电流密度 电流的恒定条件 电流恒定条件 ffJd5-0 恒定电场 1) 在恒定电流情况下，导体中电荷分布不随 时间变化形成恒定电场； 2)恒定电场与静电场具有相似性质（高斯定理和 环路定理)，恒定电场可引入电势的概念； 3)恒定电场的存在伴随能量的转换

恒定电场 1）在恒定电流情况下，导体中电荷分布不随 时间 变化形成恒定电场； 2）恒定电场与静电场具有相似性质（高斯定理和 环路定理），恒定电场可引入电势的概念； 3）恒定电场的存在伴随能量的转换。 S S  d J  第一节 电流密度 电流的恒定条件 d  0  （S） J S   电流恒定条件

第一节电流密度 电流的恒定条件 例：( 1)若每个铜原子贡献一个自由电子，问铜 导线中自由电子数密度为多少？ (2)家用线路电流最大值15A, 铜导线半 径 0.81mm此时电子漂移速率多少？ (3)铜导线中电流密度均匀，电流密度值多少？ 解：(1) n= Wa2=8.48×1028个/m3 M (2) =5.36×10-4ms≈2m.h nSe 3)J= 15 S π×(8.10×104)2 Am2=7.28×10Am2

例：（1）若每个铜原子贡献一个自由电子 ，问铜 导线中自由电子 数密 度为多少？ （2）家用线路电流最大值 15A， 铜 导 线半 径 0.81mm此时电子漂移速率多少？ （3）铜导线中电流密度均匀，电流密度值多少？ 解：(1) 28 3  8.4810 个/ m M N n A  (2) 4 -1 -1  5.3610 ms  2mh  nSe I vd  (3) 2 6 2 4 2 A m 7.28 10 A m π (8.10 10 15           S ） I J  第一节 电流密度 电流的恒定条件

第二节一段含源电路的欧姆定律 电动势 水管 导线 地势高 电流 +++++ 水 水轮机 (负载) 素 负载 地势低 电源和水泵作用的类比

一 、电动势 第二节 一段含源电路的欧姆定律

第二节一段含源电路的欧姆定律 非静电力：能不断分离正负电荷使 R 正电荷逆静电力方向运动。 电源：提供非静电力的装置。 非静电电场强度E:为单位 正电荷所受的非静电力。 W=fq(Ek+E)·d7=fgEk·d7 电动势的定义：单位正电荷绕闭合回路运动一周， 非静电力所做的功。 W ∮qEk·di 电动势 q

非静电力: 能不断分离正负电荷使 正电荷逆静电力方向运动。 电源：提供非静电力的装置。 非静电电场强度 : 为单位 正电荷所受的非静电力。 Ek         l k l k W q E E l qE l      ( ) d d 电动势的定义：单位正电荷绕闭合回路运动一周， 非静电力所做的功。 E  + + + - - - R I q qE l q W l k    d    电动势  + Ek  第二节 一段含源电路的欧姆定律

第二节一段含源电路的欧姆定律 &=Ed+Ed正外E4df=0 电源电动势 6Ed7fEd 电源电动势大小等于将单位正电荷从负极经电源 内部移至正极时非静电力所作的功. 正极 负极 电源 电源的电动势￡和内阻R

电源的电动势  和内阻 Ri  * * 正极 负极 电源 + _ Ri E l E l k k      d  d 外 内  外 Ek dl  0    电源电动势大小等于将单位正电荷从负极经电源 内部移至正极时非静电力所作的功. E l E l k l k       d  d  内 电源电动势  第二节 一段含源电路的欧姆定律

第二节一段含源电路的欧姆定律 二、一段含源电路的欧姆定律 从点A出发顺时针绕行一周 各部分电势降落总和为零，即 dU=∮Edi=0 电源 UAC +UCD +UDB +UBE +UE4 =0 0+IR+0+IR,+(-8)=0→ IR+IR,-6=0 E 全电路的欧姆定律 R+R 一段含源电路的欧姆定律 UB=∑I,R-∑6

 dU   E d l  0 l l   从点A出发顺时针绕行一周 各部分电势降落总和为零 , 即 R Ri I    全电路的欧姆定律 I * * 电源 A E B *C * D * Ri R  第二节 一段含源电路的欧姆定律 二 、一段含源电路的欧姆定律 AB  iRi  i 一段含源电路的欧姆定律 U I  0 0 ( ) 0 0 0                 i i AC CD DB BE EA IR IR IR IR U U U U U ＋