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1、一、电流一、电流电流密度电流密度 8-8 电流稳恒电场电动势电流稳恒电场电动势 电流电流 大量电荷有规则的定向运动形成电流。大量电荷有规则的定向运动形成电流。 1、 电流形成条件：、 电流形成条件： (1)存在可以自由运动的带电粒子，即载流子；存在可以自由运动的带电粒子，即载流子； 载流子所有的带电粒子的总称。如自载流子所有的带电粒子的总称。如自 由电子、质子、 正、负离子、空穴。由电子、质子、 正、负离子、空穴。 (2)存在电场。存在电场。 导体内有电荷运动说明导体内肯定有电场，导体内有电荷运动说明导体内肯定有电场， 这和静电平衡时导体内场强为零情况不同。这和静电平衡时导体内场强为零情况不同
2、。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2、电流的分类：、电流的分类： 传导电流：由带电粒子的定向运动形成的电流 传导电流：由带电粒子的定向运动形成的电流 运流电流：由带电物体机械运动时形成的电流 运流电流：由带电物体机械运动时形成的电流 位移电流：变化电场产生，与传导电流产生磁 位移电流：变化电场产生，与传导电流产生磁 效应相同效应相同 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 dt dq I = 方向：规定为正电荷运动方向。方向：规定为正电荷运动方向。 大小：大小： 单位（单位（SI）：安）：安培培 电流强度电流强度只能从整只能从整体体
3、上反映上反映导体内电流的大导体内电流的大 小。小。当遇到当遇到电流在电流在粗细粗细不不均匀均匀的导的导线或线或大大块块导体导体中中 流动的情况时，导体的不同流动的情况时，导体的不同部部分电流的大小和方向分电流的大小和方向 都都可可能能不一不一样样。有。有必要引入必要引入电流密度电流密度矢矢量量。 3、电流强度、电流强度 单位时单位时间间内内通过某截面通过某截面的电量。的电量。 AmAA 63 10101 = PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 （3）半球形接地电极中电流）半球形接地电极中电流 （2）同轴电缆中的漏电流）同轴电缆中的漏电流 （4）粗细不均匀导线中电流
4、）粗细不均匀导线中电流 （1）粗细均匀导线中电流）粗细均匀导线中电流 所谓分布不同是指在导体的不同地方单位面积中所谓分布不同是指在导体的不同地方单位面积中 通过的电流不同。通过的电流不同。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 导体中某点的电流密度，数值上等于导体中某点的电流密度，数值上等于通过通过与与 该点该点场强方向场强方向垂直垂直的单位的单位截面积截面积的电流强度的电流强度。 方向：方向：该点场强的方向。该点场强的方向。 4、电流密度、电流密度 n dS dI j v v = dS dI PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 Sdj
5、dScosjjdSdI rv = 电流密度和电流强度的电流密度和电流强度的关系关系 = S SdjI rv 穿过某截面的电流强度等于电流密度矢量穿穿过某截面的电流强度等于电流密度矢量穿 过该截面的通量。过该截面的通量。 电流强度是电流密度的通量。电流强度是电流密度的通量。 n dS dI j v v = dS dI dS PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 二二、稳恒电场、稳恒电场 由电荷守恒定律，单位时间内由由电荷守恒定律，单位时间内由S面净流出的面净流出的 电量应等于电量应等于S面内电量的减少。即面内电量的减少。即 dt dq Sdj S = rv 电流电流连
6、续性连续性方方程程 1, 电流电流连续性连续性方方程程 = S SdjI rv 单位时间从封闭面内向外 流出的正电荷的电量。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2，稳恒电流：，稳恒电流：导体内各处的电流密度都不随时导体内各处的电流密度都不随时 间变化。间变化。 对稳恒电流有：对稳恒电流有： 0= S Sdj rv 在稳恒电流情况在稳恒电流情况下下，导体内电荷的分，导体内电荷的分布布不不 随随时时间改间改变。不变。不随随时时间改间改变的电荷分变的电荷分布布产生不产生不 随随时时间改间改变的电场，这变的电场，这种种电场称电场称稳恒电场稳恒电场。 PDF 文件使用 “
7、pdfFactory Pro“ 试用版本创建 静电场静电场静电场静电场静电场静电场静电场静电场稳恒电场稳恒电场稳恒电场稳恒电场稳恒电场稳恒电场稳恒电场稳恒电场 电荷分布不随时间改变电荷分布不随时间改变 但伴随着电荷的定向移动但伴随着电荷的定向移动 电场有保守性，它是电场有保守性，它是 保守场，或有势场保守场，或有势场 产生电场的电荷始终产生电场的电荷始终 固定不动固定不动 电场有保守性，它是电场有保守性，它是 保守场，或有势场保守场，或有势场 静电平衡时，导体内电静电平衡时，导体内电 场为零，导体是等势体场为零，导体是等势体 导体内电场不为零，导导体内电场不为零，导 体内任意两点不是等势体内任
8、意两点不是等势 维持静电场不需要维持静电场不需要 能量的转换能量的转换 稳恒电场的存在总要稳恒电场的存在总要 伴随着能量的转换伴随着能量的转换 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 三三、电动势、电动势 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 q F E k k = 非非静电静电力力： 能把能把正电荷正电荷从从 电势电势较低点较低点（如电（如电源源负负极板极板） 送到送到电势电势较高点较高点（如电（如电源源正正极极 板板）的）的作用力作用力称为称为非非静电静电力力， 记作记作Fk。 。 提提供供非非静电静电力力的的装置就装置就是是电电源源。
9、 静电静电力力欲使欲使正电荷正电荷从高从高电位电位到低到低电位。电位。 非非静电静电力力欲使欲使正电荷正电荷从低从低电位电位到高到高电位。电位。 非非静电场强静电场强 E v + + + - - - R I + k E v PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 方向：自负极经电源内部到正极的方向为正方向。方向：自负极经电源内部到正极的方向为正方向。 电源外部电源外部Ek为零，为零， 电动势电动势：把单位正电荷从负极经把单位正电荷从负极经 电源内部移到正极时，电源中非电源内部移到正极时，电源中非 静电力所做的功。静电力所做的功。 = + l dEk rr ldEdlE
10、 L kk = = + rr 即：单位正电荷即：单位正电荷绕闭合回路绕闭合回路一一周周时，电时，电源中非源中非 静电静电力力所所做做的的功功。 E v + + + - - - R I + k E v PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 电动势和电势的区别： 1）电动势总是和非静电力的功联系在一起， 而电势是和静电力的功联系在一起； 2）电动势完全取决于电源本身的性质而与外 电路无关，但电路中电势的分布和外电路有关。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 练习：练习： 单位正电荷从电源正极出发，沿闭合回路一周，单位正电荷从电源正极出发，沿
11、闭合回路一周， 又回到电源正极时，下列哪种说法正确？又回到电源正极时，下列哪种说法正确？ 1）静电力所做总功为零；）静电力所做总功为零； 2）非静电力所做总功为零；）非静电力所做总功为零； 3）静电力和非静电力做功代数和为零；）静电力和非静电力做功代数和为零； 4）在电源内只有非静电力做功，）在电源内只有非静电力做功， 在外电路只有静电力做功。在外电路只有静电力做功。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 8-9 电场的电场的能能量量 K a b 开关倒向开关倒向a,电容器充电。电容器充电。 开关倒向开关倒向b,电容器放电。电容器放电。 灯泡发光灯泡发光电容器释放能
12、量电容器释放能量电源提供电源提供 计算电容器带有电量计算电容器带有电量Q，相应电势差为，相应电势差为U 时所具有的能量。时所具有的能量。 一、带电一、带电系系统统的的能能量量 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 dq 任任 一一 时时 刻刻 q+q A uB u 终终 了了 时时 刻刻 Q+Q A UB U C q uuu BA = B dq A 外外力力做功做功 q dWdAudqdq C = = Q C Q dq C q A 0 2 2 =电电容器容器的电的电能能 2 2 2 1 2 1 2 CUQU C Q W= PDF 文件使用 “pdfFactory P
13、ro“ 试用版本创建 电场电场能能量体密度量体密度描述电场中能量分布状况描述电场中能量分布状况 二二、电场、电场能能量量 1、对对平平行行板板电电容器容器 2 2 1 CUW = 20 2 1 )Ed)( d S ( = )Sd(E 2 0 2 1 = VE 2 0 2 1 = 电场存在的空电场存在的空间间体体积积 d S 0 q+q 2 0 2 1 E V W w= PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 对任一电场，电场强度非均匀对任一电场，电场强度非均匀 dWwdV= 2 0 2 1 E V W w= 2、电场、电场中某点处中某点处单位体单位体积积内的电场内的电
14、场能能量量 EED r rrr = 0 = = VVV DEdVdVEdWW 2 1 2 1 2 0 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 例： 计算球形电容器的能量例： 计算球形电容器的能量 已知已知RA、RB、q A R B R q+ q r解：场强分布解：场强分布 2 0 4r q E = 取取体体积积元元drrdV 2 4= dVEwdVdW 2 0 2 1 =drr) r q ( 22 2 0 0 4 42 1 = 能能量量 = V R R B A dr r q dWW 2 0 2 8 ) RR ( q BA 11 8 0 2 = AB BA RR RR q = 0 2 4 2 1 2 2 1 q C = PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建
