《电磁场与电磁波》课程教学课件（PPT讲稿）第四章 恒定电流场

第四章恒定电流场主要内容电流，电动势，电流连续性原理，能量损耗1. 电流电动势2.恒定电流场3. 恒定电流场边界条件4导电介质的损耗5.6.恒定电流场与静电场比拟

第四章 恒定电流场 主 要 内 容 电流，电动势，电流连续性原理，能量损耗 1. 电流 2. 电动势 3. 恒定电流场 4. 恒定电流场边界条件 5. 导电介质的损耗 6. 恒定电流场与静电场比拟

1.电流分类：传导电流与运流电流传导电流是导体中的自由电子（或空穴）或者是电解液中的离子运动形成的电流运流电流是电子、离子或其它带电粒子在真空或气体中运动形成的电流

1. 电流 分类：传导电流与运流电流。 传导电流是导体中的自由电子（或空穴） 或者是电解液中的离子运动形成的电流。 运流电流是电子、离子或其它带电粒子在 真空或气体中运动形成的电流

单位时间内穿过某一截面的电荷量称为电流强度，又简称为电流，以I表示。电流的单位为A（安培）。因此，电流I与电荷q的关系为dq =dt电流密度是一个矢量，以J表示。其方向为正电荷的运动方向，大小为单位时间内垂直穿过单位面积的电荷量。穿过任一有向面元dS的电流dI与电流密度J的关系为dI = J.ds

单位时间内穿过某一截面的电荷量称为电流强度，又 简称为电流，以 I 表示。电流的单位为A（安培）。 因此，电流 I 与电荷 q 的关系为 t q I d d = 电流密度是一个矢量，以 J 表示。其方向为正电 荷的运动方向，大小为单位时间内垂直穿过单位面积 的电荷量。 穿过任一有向面元 dS 的电流 dI 与电流密度 J 的 关系为 dI = J dS

穿过某一截面的电流等于穿过该截面电流密度的通量，即J.ds大多数导电介质中，某点的传导电流密度J成正比，即与该点的电场强度EJ=oE式中 α 称为电导率，单位为 S/m。值愈大表明导电能力愈强a上式又称为欧姆定律的微分形式 U=IR

 =  S I J dS 穿过某一截面的电流等于穿过该截面电流密度 的通量， 即 大多数导电介质中，某点的传导电流密度J 与该点的电场强度 E 成正比，即 J =E 式中  称为电导率，单位为 S/m 。 上式又称为欧姆定律 U = IR 的微分形式。  值愈大表明导电能力愈强

电导率为无限大的导体称为理想导电体电导率为零的媒质称为理想介质电导率(S/m)电导率(S/m)媒质媒质4银海水6.17 × 10 7紫铜淡水10-35.80 × 107金干±10-54.10 ×107铝变压器油10-113.54 × 107黄铜玻璃10-121.57 ×10 7铁10-15橡胶107在理想导电体中能够存在恒定电场？>2

电导率为无限大的导体称为理想导电体。 电导率为零的媒质称为理想介质。 7 6.17 107 5.80 10 3 10 − 7 4.10 10 5 10 − 7 3.54 10 11 10 − 7 1.57 10 12 10 − 7 10 15 10 − 媒 质 电导率(S/m) 媒 质 电导率(S/m) 银 海 水 4 紫 铜 淡 水 金 干 土 铝 变压器油 黄 铜 玻 璃 铁 橡 胶 在理想导电体中能够存在恒定电场？

运流电流的电流密度不与电场强度成正比，而且电流密度的方向与电场强度的方向也可能不同，可以证明J =pv式中p为电荷密度介质的导电性能也有均匀与非均匀，线性与非线性以及各向同性与各同异性等特点，这些特性的含义与前相同。上述公式仅适用于各向同性的线性介质

运流电流的电流密度不与电场强度成正比，而且 电流密度的方向与电场强度的方向也可能不同。 式中  为电荷密度。 介质的导电性能也有均匀与非均匀，线性与非线 性以及各向同性与各同异性等特点，这些特性的含 义与前相同。 可以证明 J =  v 上述公式仅适用于各向同性的线性介质

电动势2.首先讨论开路情况下外源内部的作用过程，在外源中非静电力作用下，正电荷不断地移向正极板P，负电荷不断地N移向负极板N。极板上的电荷在外源外源中形成电场E，其方向由正极板指向负极板

2. 电动势 首先讨论开路情况下外源内部的作用过程。 在外源中非静电力作 用下，正电荷不断地移向 正极板 P ，负电荷不断地 移向负极板 N。 极板上的电荷在外源 中形成电场 E ，其方向由 正极板指向负极板。 E 导电媒质           P N      E    外 源

极板上电荷产生的电场力阻止N电荷移动，一直到该电场力等于非静电力时，电荷运动方才停止，极外源板上的电荷也就保持恒定既然外源中的非静电力表现为对于电荷的作用力因此，这种非静电力是由外电场产生的，以E表示当 E=-E'时，电荷运动停止

极板上电荷产生的电场力阻止 电荷移动，一直到该电场力等于非 静电力时，电荷运动方才停止，极 板上的电荷也就保持恒定。 P N      E    外 源 既然外源中的非静电力表现为对于电荷的作用力， 因此，这种非静电力是由外电场产生的，以 E 表示。 当 E = −E 时，电荷运动停止

若外源的极板之间接上导电eeeeeE中导电媒质生生媒质，正极板上的正电荷通过N导电介质移向负极板；负极板Xee上的负电荷通过导电介质移向E外源正极板。因而导致E<外电场又使外源中的电荷再次移动，外源不断地向正极板补充新的正电荷，向负极板补充新的负电荷

若外源的极板之间接上导电 媒质，正极板上的正电荷通过 导电介质移向负极板；负极板 上的负电荷通过导电介质移向 正极板。 E 导电媒质           P N      E    外 源 因而导致 ，外电场又使外源中的电荷再次 移动，外源不断地向正极板补充新的正电荷，向负 极板补充新的负电荷。 E E  

极板上的电荷通过导电介质不断流失，外源又不断地向极板补充新电荷，从而维持了连续不断的电流。因此，为了在导电介质中产生连续不断的电流必须依靠外源当达到动态平衡时，极板上的电荷分布保持不变。这样，极板电荷在外源中以及在导电介质中产生恒定电场，且在外源内部保持E=-E'，在包括外源及导电介质的整个回路中维持恒定的电流

极板上的电荷通过导电介质不断流失，外源又不 断地向极板补充新电荷，从而维持了连续不断的电 流。因此，为了在导电介质中产生连续不断的电流， 必须依靠外源。 当达到动态平衡时，极板上的电荷分布保持不 变。这样，极板电荷在外源中以及在导电介质中产 生恒定电场，且在外源内部保持 ，在包括 外源及导电介质的整个回路中维持恒定的电流。 E = −E