大学普通物理课件10-1电流电流密度.ppt

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1、第十章第十章 恒定电流恒定电流10-1 10-1 电流电流 电流密度电流密度 一一一一 电流电流电流电流qq电流电流电流电流 电荷的定向运动。电荷的定向运动。电荷的定向运动。电荷的定向运动。qq载流子载流子载流子载流子 形成电流的带电粒子。形成电流的带电粒子。形成电流的带电粒子。形成电流的带电粒子。如如如如 电子、质子、离子、空穴等。电子、质子、离子、空穴等。电子、质子、离子、空穴等。电子、质子、离子、空穴等。qq 电流形成条件电流形成条件电流形成条件电流形成条件(导体内导体内导体内导体内)：导体内有可以自由运动的电荷；导体内有可以自由运动的电荷；导体内有可以自由运动的电荷；导体内有可以自由运

2、动的电荷；导体内要维持一个电场导体内要维持一个电场(导体两端有电势差导体两端有电势差)。第十章第十章 恒定电流恒定电流10-1 10-1 电流电流 电流密度电流密度1、电流强度、电流强度大小：大小：单位时间通过导体某单位时间通过导体某 一横截面的电量。一横截面的电量。方向：方向：正电荷运动的方向正电荷运动的方向 +单位单位:A，1 思考思考:规定正电荷运动方向规定正电荷运动方向为电流方向的好处是什么为电流方向的好处是什么?第十章第十章 恒定电流恒定电流10-1 10-1 电流电流 电流密度电流密度金属中存在大量的自由电子和正离子，正离子构金属中存在大量的自由电子和正离子，正离子构成金属的晶格，

3、而自由电子在晶格间作无规则的热运成金属的晶格，而自由电子在晶格间作无规则的热运动。当导体两端有电势差，即导体中有电场时，自由动。当导体两端有电势差，即导体中有电场时，自由电子除了作热运动外，还要相对晶格作宏观的定向运电子除了作热运动外，还要相对晶格作宏观的定向运动。电子在电场力作用下产生定向运动的平均速度叫动。电子在电场力作用下产生定向运动的平均速度叫漂移速度，漂移速度，用用 表示。表示。2、电流与电子漂移速度的关系、电流与电子漂移速度的关系第十章第十章 恒定电流恒定电流10-1 10-1 电流电流 电流密度电流密度正是由于宏观的漂移速度，才形成宏观电流。设导体正是由于宏观的漂移速度，才形成宏

4、观电流。设导体中自由电子数密度为中自由电子数密度为 ，在导体内取与漂移速度相垂，在导体内取与漂移速度相垂直的横截面直的横截面S。电流电流则则 时间内通过时间内通过S面的电量为：面的电量为：思考：思考：时间内有多少电子通过时间内有多少电子通过S面？面？SeI第十章第十章 恒定电流恒定电流10-1 10-1 电流电流 电流密度电流密度 二二二二 电流密度电流密度电流密度电流密度该点该点正正电荷电荷运动方向运动方向方向方向规定：规定：大小大小规定：等于在单位时间内过该点附近垂直规定：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于正电荷运动方向的单位面积的电荷电流密度与电流强度的关系

5、：电流密度与电流强度的关系：电流密度与漂移速度的关系：电流密度与漂移速度的关系：第十章第十章 恒定电流恒定电流10-1 10-1 电流电流 电流密度电流密度 恒恒 定定 电电 流流 三三 稳恒电流稳恒电流SI 若闭合曲面若闭合曲面 S 内的电荷不随时间内的电荷不随时间而变化，有而变化，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时间内闭合曲面里电荷的减少量.第十章第十章 恒定电流恒定电流10-1 10-1 电流电流 电流密度电流密度恒定电场恒定电场 1）在恒定电流情况下，导体中电荷分布不随）在恒定电流情况下，导体中电荷

6、分布不随时间变化形成恒定电场；时间变化形成恒定电场；2）恒定电场）恒定电场与静电场具有相似性质与静电场具有相似性质（高斯定（高斯定理和环路定理），理和环路定理），恒定电场可引入电势的概念；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的存在伴随能量的转换.恒恒 定定 电电 流流 条件条件第十章第十章 恒定电流恒定电流10-1 10-1 电流电流 电流密度电流密度 例例（1）若）若每个铜原子贡献一个自由电子每个铜原子贡献一个自由电子，问，问铜导线中自由电子铜导线中自由电子 数密数密 度为多少？度为多少？（2）家用线路电流最大值家用线路电流最大值 15A，铜铜 导导 线半径线半径0.81mm此时电子漂移速率多少？此时电子漂移速率多少？（3）铜导线中电流密度均匀，电流密度值多少铜导线中电流密度均匀，电流密度值多少？解解 (1)(2)(3)