上海交通大学：《大学物理教程》课程电子教案（课件讲稿）第12章 导体电学 12.5 电源及稳恒电流

第12章导体电学 §12.1导体的静电平衡性质 §12.2空腔导体 §12.3电容及电容器 §12.4传导电流 §12.5电源及稳恒电流

第 12 章 导体电学 §12.1 导体的静电平衡性质 导体的静电平衡性质 §12.2 空腔导体 §12.3 电容及电容器 §12.4 传导电流 §12.5 电源及稳恒电流 电源及稳恒电流

§12.5电源及稳恒电流 一、非静电力、电源 稳恒电流的基本条件：（1)在导体内建立稳恒电场， (2)有闭合回路， 但是稳恒电场满足： E.d7=0 因此 (1) 稳恒电场不可能提供维持稳恒电流所需要的能量； (2)稳恒电场不可能使电子走闭合回路，形成稳恒电流。 ◆需要非静电力作功才能使电子从电势高的地 方回到电势低的地方。 能提供非静电力的装置一电源

一、非静电力、电源 §12.5 电源及稳恒电流 电源及稳恒电流 稳恒电流的基本条件： （ 1）在导体内建立稳恒电场， （ 2）有闭合回路， 但是稳恒电场满足： =⋅ 0d ∫L lEr r 因此 （ 1）稳恒电场不可能提供维持稳恒电流所需要的能量； （ 2）稳恒电场不可能使电子走闭合回路，形成稳恒电流。 需要非静电力作功才能使电子从电势高的地 方回到电势低的地方。 能提供非静电力的装置 —电源

非静电力的作用： 静电力 电源外部： 提供稳恒电场，静电力使 正电荷从电势高的地方向 非静电力 电势低的地方运动。 一⊕一 静电力 电源内部： 两种力同时存在！方向相反。 非静电力使正电荷从电势低的地方（电源负极）再 回到电势高的地方（电源正极），形成稳恒电流

非静电力的作用： 静电力的作用： 电源外部： 提供稳恒电场，静电力使 正电荷从电势高的地方向 电势低的地方运动。 电源内部： 两种力同时存在！方向相反。 非静电力使正电荷从电势低的地方（电源负极）再 回到电势高的地方（电源正极），形成稳恒电流。 + + + + + + - - - - - - + 静电力 + 静电力 非静电力

二、电源电动势 非静电力 静电力 非静电力场强 9 非静电力 ⊕- 把单位正电荷经电源内 静电力 部由负极移向正极过程 中，非静电力所作的 当回路中有多个电源时： 功一电动势。 g=广di &=f瓦 电动势反映电源作功的 E在电源外部为零。 本领大小

∫ ⋅= L lEr r d K ε 把单位正电荷经电源内 部由负极移向正极过程 中，非静电力所作的 功 —电动势。 q F E K K r r 非静电力场强 = 非静电力 FK 二、电源电动势 r 电动势反映电源作功的 本领大小。 ∫ + − ⋅= lEr r ε K d 当回路中有多个电源时： EK r 在电源外部为零。 + + + + + + - - - - - - + 静电力 + 静电力 非静电力

三、闭合回（电）路的环路定理 对稳恒电场： fE.d7=0 而 d7=8 →6=f(Ex+E)d7 一闭合回路的环路定理 欧姆 (1) 在电源内部 定律 J=y(E+Eg) 推广 (2) 在电源外部 Ek=0j=E

=⋅ 0d ∫L lEr r lEE L r r r d)( K ⋅+= ∫ ε 而 ∫ =⋅ L lE ε r r d K 三、闭合回（电）路的环路定理 对稳恒电场： —闭合回路的环路定理 欧姆 （ 1）在电源内部 定律 推广 欧姆 定律 推广 )( EEJ K r r r γ += （ 2）在电源外部 E K = 0 r EJr r = γ

四、电路中两点的电势差 一k 段含源电路 计算ab两端的电势差：U。-U。=-Ed 心Edi=心i.di+心E.di ([E-d-- 石酒-兴讽 -IR

一段含源电路 计算 a、b 两端的电势差： ∫ ⋅−=− ba ab lEUU r r d ∫ ⋅ ca lEr r d )1( 四、电路中两点的电势差 ∫∫∫ ⋅+⋅=⋅ bc ca ba lElElEr r r r r r ddd l c J a d ∫ = γ ∫ = ca sl I γd ∫ = ca dRI = IR EJ )( r = γ l c J a r ⋅= d ∫ γ l s c Js a d ∫ = γ 。 。 ε ,r a I R 。 c b

(2E. -小广--d - J=Y(E+E) =1d山-s=h-E 2 (1)[E.d7=IR

∫ ⋅ b c lEr r d )2( l s b Js c d '' ' ∫ = γ = Ir − ε ∫ = b c drI )(' EEJ K r r r γ += K ' E J E r r r −= γ IRlE c a =⋅ ∫ r r d )1( lE J K b c r r d) ' ( ⋅−= ∫ γ ∫ ⋅− b c lEr r K d − ε 。 。 ε , r a I R 。 c b

一-y-6d =-fE.d7-fE.d =-IR-Ir+8 =1心dr-6=-￡ ()E.d7=R

∫ ⋅−=− ba ab lEVV r r d = −IR − Ir + ε ∫∫ ⋅−⋅−= bc ca lElEr r r r dd = Ir − ε ∫ = bc drI IRlE c a =⋅ ∫ r r d )1( −ε

五、闭合电路欧姆定律 对于闭合电路，可将a,ba,1R， 看作一点。 ◆'6-V%=0 →-IR-Ir+8=O 当回路有多个电 阻和电源时： -∑IR-∑r+∑±=0 一闭合电路的欧姆定律 6-V。=-IR-1r+

−VV ab = 0 对于闭合电路，可将 看作一点。 ,ba − − IrIR + ε = 0 五、闭合电路欧姆定律 —闭合电路的欧姆定律 − = − − IrIRVV + ε ab ∑ ∑ ∑ =±+−− 0 i i i i i i rIRI ε 当回路有多个电 阻和电源时： 。 。 ε ,r a I R 。 c b

简单电路（如图所示） 1 设电路中有如图示电流。 依据闭合电路的欧姆定律： →-IR-I所+8-I3-62-IR2=0 81-E2 R++5+R, (1)如果I>0,电路中电流如图所示； (2)如果1<0，电路中电流与图示方向相反。 END

。 11 ε ,r R1 I 。 22 ε ,r R2 a b 简单电路（如图所示） 设电路中有如图示电流。 依据闭合电路的欧姆定律： − − + ε − − ε − IRIrIrIR 222111 = 0 2211 21 RrrR I +++ − = ε ε 讨论 （1）如果 I > 0，电路中电流如图所示； （2）如果 I < 0，电路中电流与图示方向相反。 END