2021-2022学年高二物理竞赛课件：稳恒电流.pptx

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1、稳恒电流复习课件12 1.基本概念基本概念:1）电流密度矢量：）电流密度矢量：2）电动势：）电动势：定量描述电源非静电力作功本领定量描述电源非静电力作功本领大小大小：等于把单位正电荷经电源内：等于把单位正电荷经电源内部从负极移到正极非静电力做的功部从负极移到正极非静电力做的功方向方向：从负极指向正极：从负极指向正极大小：大小：等于通过垂直于该点的电流方向的单位面积的电流强度等于通过垂直于该点的电流方向的单位面积的电流强度方向：方向：该点正电荷运动方向，即电场强度的方向该点正电荷运动方向，即电场强度的方向 稳恒电流稳恒电流 3）稳恒电流：）稳恒电流：电流大小方向不随时间变化电流大小方向不随时间变

2、化恒定电流条件恒定电流条件 电流连续性方程电流连续性方程 32.基本定律：基本定律：反映了一段导体上任意一点的反映了一段导体上任意一点的 电流密度与电场强电流密度与电场强度的关系度的关系1）欧姆定律的微分形式：欧姆定律的微分形式：2）焦耳定律的微分形式）焦耳定律的微分形式 p=j 2 =E.j.E/j=E 2 热功率密度热功率密度 p 与材料的电导率有关与材料的电导率有关4抗磁质抗磁质：m0,r1 考虑一个电量考虑一个电量 e 的电子以角速度的电子以角速度0 半径半径 r 绕原绕原子核作圆周运动，相当于一个圆电流。子核作圆周运动，相当于一个圆电流。抗磁质抗磁质 与与 反向反向周期周期等效圆电流

3、等效圆电流对应轨道磁矩对应轨道磁矩单个电子的轨道磁矩单个电子的轨道磁矩 m抗磁性抗磁性：磁化强度与外磁场方向相反：磁化强度与外磁场方向相反 抗磁性的产生抗磁性的产生：加外磁场后的：加外磁场后的 m v r0方向总与方向总与 0反向反向 50电子受到的电子受到的库仑力库仑力 fe 的大小为的大小为 库库仑仑力力等等于于电电子子圆圆周运动周运动向心力向心力电子作圆周运动的角速度电子作圆周运动的角速度 当施加外磁场当施加外磁场B后，电子除受后，电子除受 fe 作用外，还受到磁场作用外，还受到磁场力力 fm 的作用，就引起电子运动角速度的变化。的作用，就引起电子运动角速度的变化。v rB Ze fm6

4、磁场力大小磁场力大小 fm=evB=e rB 0 增加到增加到 =0+，且，且 满足满足 0 v B Ze fm0+fm 与与 fe 的方向相同的方向相同感生轨道磁矩感生轨道磁矩m7fm角速度将从角速度将从 0 减小到减小到 =0-表明磁场所引起的附加角速度总与磁场方向相同。表明磁场所引起的附加角速度总与磁场方向相同。电子在外磁场的作用下都出现与磁场方向相反的电子在外磁场的作用下都出现与磁场方向相反的附加磁矩。附加磁矩。顺磁质中顺磁性掩盖了抗磁性。顺磁质中顺磁性掩盖了抗磁性。轨道磁矩轨道磁矩 变化量为变化量为 fm 与与 fe 反向反向0 v B Ze 电子运动角速度变化必将引起轨道磁矩的变化

5、。电子运动角速度变化必将引起轨道磁矩的变化。m8 也称逆磁性，抗磁质逆磁质也称逆磁性，抗磁质逆磁质 磁化率磁化率 m0,相对磁导率相对磁导率 r1 只只考考虑虑一一个个电电量量-e的的电电子子以以角角速速度度 0半半径径r 绕原子核作圆周运动，相当于一个圆电流。绕原子核作圆周运动，相当于一个圆电流。抗磁质抗磁质 与与 反向反向T与与 0有有等效圆等效圆电流为电流为对应对应轨道磁矩轨道磁矩m总与总与 0反向反向9电子受到的电子受到的库仑力库仑力fe 的大小为的大小为 库库仑仑力力等等于于电电子子圆周运动圆周运动向心力向心力电子作圆周运动的角速度电子作圆周运动的角速度 当施加外磁场后，电子除受当施

6、加外磁场后，电子除受fe 作用外，还受到磁作用外，还受到磁场力场力fm 的作用，就引起电子运动角速度的变化。的作用，就引起电子运动角速度的变化。10 电子受磁场力电子受磁场力fm 的方向与库仑的方向与库仑力力fe 的方向相同，即指向原子核的方向相同，即指向原子核 磁场力大小磁场力大小 fm=evB=e rB 0 增加到增加到 =0+，且，且 满足满足 pmvfmB 0 11角速度将从角速度将从 0 减小到减小到=0-表明磁场所引起的附加角速度总与磁场方向相同。表明磁场所引起的附加角速度总与磁场方向相同。电子运动角速度变化必将引起轨道磁矩的变化。电子运动角速度变化必将引起轨道磁矩的变化。受磁场力

7、与库仑力反向，受磁场力与库仑力反向，电子在外磁场的作用下都出现与磁场方向相反电子在外磁场的作用下都出现与磁场方向相反的附加磁矩。的附加磁矩。实际上顺磁性掩盖了抗磁性。实际上顺磁性掩盖了抗磁性。轨道磁矩轨道磁矩 变化量为变化量为 pmvfmB 0 12基本定律（定理）基本定律（定理）1）比）比-萨定律萨定律 反映电流元产生磁场的基本规律反映电流元产生磁场的基本规律2）静磁场的高斯定理）静磁场的高斯定理 3）静磁场安培环路定理：）静磁场安培环路定理：无源场无源场涡旋场涡旋场反映磁场基本性质反映磁场基本性质13磁场对电流（带电粒子）的作用磁场对电流（带电粒子）的作用 1.安培定律：安培定律：电流元在磁场中所受磁场力电流元在磁场中所受磁场力 载流导线在磁场中所受安培力载流导线在磁场中所受安培力2.载流线圈在磁场中所受力矩载流线圈在磁场中所受力矩 其中其中 载流线圈的磁矩，载流线圈的磁矩，S为线圈面积为线圈面积 当当 =/2，线圈所受力矩为最大，线圈所受力矩为最大当当 =0，力矩等于零，稳定平衡，力矩等于零，稳定平衡当当 =，力矩等于零，非稳定平衡力矩等于零，非稳定平衡