电场恒定电流
恒定电流的电场和磁场课件
目录
• 恒定电流的基本概念 • 电场与电场力 • 磁场与磁场力 • 恒定电流的磁场效应 • 恒定电流的应用 • 实验与实践
01
恒定电流的基本概念
电流的定义与性质
电流
电荷在导体中定向移动形成电流 ，单位时间内通过导体横截面的 电荷量称为电流强度，简称电流 。
电流的性质
电荷的定向移动形成电流，其方 向由正电荷定向移动的方向决定 ，而与导体内自由电荷的运动方 向无关。
电场力是电荷在电场中受到的力，其大小与电荷的电量成正比，与电场强度成正比 。
电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，等于单位正电荷在电场中受到的力。
电场强度具有方向性，规定正电荷受力方向为电场强度的方向。
电势与电场能量
电势是描述电场能的物理量，等于单 位正电荷在电场中具有的电势能。
电场能量是电场中储存的能量，与电 势能密切相关。
电阻
导体对电流的阻碍作用，由导体的材 料、长度、横截面积和温度等因素决 定。
02
电场与电场力
电场的概念与性质
电场是由电荷产生的 ，对放入其中的电荷 有力的作用。
电场的性质包括对放 入其中的电荷有力的 作用、静电感应现象 等。
电场具有物质性，是 传递电荷间相互作用 的一种特殊物质形态 。
电场力与电场强度
详细描述
电磁感应现象是当导体在磁场中发生相对运动时，会在导体中产生电动势或电流的现象。这个现象由英国物理学 家迈克尔·法拉第于19世纪30年代发现，是电磁化的电场和磁场相互激发，形成电磁波并传播出去。
详细描述
电磁波是由变化的电场和磁场相互激发而形成的。当电场或磁场发生变化时，就会产生电磁波，并传 播出去。电磁波的传播速度等于光速，在真空中传播不受影响，但在介质中传播速度会减慢。
恒定电流和恒定电场-电动势
BAEk
dl
电源外部无非静电力，则
Ek dl
L Es dl 0
非静电力仅存在于电源内部，可以用非静电场强 Ek
表示。
由电源电动势定义得
BAEk
dl
电源外部无非静电力，则
Ek dl
导体内恒定电场的建立 电源的电动势
恒定电场也服从场强环流定律
L Es dl 0
非静电力仅存在于电源内部，可以用非静电场强 Ek
表示。
由电源电动势定义得
导体内恒定电场的建立 电源的电动势
电源电动势
电源迫使正电荷dq从负极经电源内部移动到正 极所做的功为dA，电源的电动势为
dA
dq
电源的电动势等于把单位正电荷从负极经内电 路移动到正极时所做的功，单位为伏特。
电源的电动势的方向规定：自负极经内电路指 向正极。
导体内恒定电场的建立 电源的电动势
恒定电场也服从场强环流定律
§10-2 恒定电流和恒定电场 电动势
1. 恒定电流
恒定电流： 电流场中每一点电流密度的大小和 方向均不随时间改变的电流。
维持恒定电的条件：
空间各点的电荷分布不随时间改变。
即 dq 0 dt
根据电流连续性方程得
S dS 0
恒定电流场中的电流线是无始无终的闭合曲线。
恒定电流
非恒定电流的例子：用导线连接的两个带电导体
完成这一过程不能依靠 静电力，必须有一种提供非 静电力的装置，即电源。
A
B
电源不断消耗其它形式的能量克服静电力做功。
导体内恒定电场的建立 电源的电动势
内电路：电源内部正负两 极之间的电路。
外电路：电源外部正负两 极之间的电路。
A
B
带电粒子在电场中的运动及恒定电流
导线内的电场，是由电源、 导线 等电路元件所积累的电 荷共同形成的。尽管这些电荷 也在运动，但有的流走了，另 外的又来补充，所以电荷的分 布是稳定的，电场的分布也稳 定。-----恒定电场
恒定电场
由稳定分布的电荷产生 稳定的电场称为恒定电场.
恒定电场 电场强度不变 自由电子在各个位置的定向运动速率也不变 串一个电流表,读数不会变
从动力学和运动学角度分析 从做功和能量的角度分析
二、利用电场使带电粒子偏转 类似平抛运动的分析方法
粒子在与电场垂直的方向上做 匀速直线运动
粒子在与电场平行的方向上做 初速度为零的匀加速运动
恒定电流
电闪雷鸣时,强大的电流使天空发 出耀眼的闪光,但它只能存在于一瞬 间,而手电筒中的小灯泡却能持续发 光,这是为什么?
电流是标量．它的运算不遵循平行四边形定则．
注意
（1）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。 （2）在金属导体中，电流方向与自由电荷（电
子）的定向移动方向相反； （3）在电解液中，电流方向与正离子定向移动
方向相同，与负离子走向移动方向相反．导电 时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流， 电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值 之和。
v sv vt
思考题
如果认为电子的定向运动速率就 是电流的传导速率，和我们的生活 经验是否相符？怎样解释？
电子定向移动的速率约10 -5 m/s， 电子热运动的平均速率10 5 m/s， 电场的传播速率3×10 8 m/s.
小结:
1、形成电流的条件：
Uy
UX
t2 t
t2 t
电子枪
Y X
Y’ X’
-+
偏转电极
Y
X’
X
专题七、电场、恒定电流
高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）专题七电场恒定电流【考查要点】电场是历年高考试题中的重点之一．查的内容主要集中在两个方面：一是有关对电场本身的认识，即电场、电场强度、电势、电势差、电势能、电场线、等势面；二是电场知识的应用，即带电粒子在匀强电场中的运动、电容器等．电场强度、电势差等基本知识的考查一般以选择题、填空题的形式出现；对于电场中导体和电容器的考查，常以小综合题型出现．带电粒子在电场中运动一类问题，是高考中考查的重点内容之一．其次在力、电综合试题中，多把电场与牛顿运动定律，动能定理，功能关系，运动学知识，电路知识等巧妙地综合起来，考查学生对这些基本知识、基本规律的理解和掌握的情况，应用基本知识分析、解决实际问题的能力。
纵观这类题目，所涉及的情景基本相同（无外乎是带电粒子在电场中平衡、加速或偏转），但命题者往往拟定不同的题设条件，多角度提出问题，多层次考查知识和能力．恒定电流主要考查以"电路"为核心的三部分内容:一是以部分电路的欧姆定律为中心,考查直流电路的基本概念、伏安法测电阻、电功和电热等问题;二是以闭合电路的欧姆定律为中心,考查电源的作用、闭合电路的功率分配和能量转化的关系、电路的路端电压与电源电动势和内阴天的关系;三是以电路中的电工仪表的使用为中心,考查电学实验中仪器的选取、电表的读数、实物连接、数据处理和误差分析等问题.尤其是电学知识联系实际的问题和探究实验问题是近几年高考考查的热点. 欧姆定律、焦耳定律往往与电磁感应现象相交叉渗透；电功率、焦耳热计算往往与现实生活联系较密切，是应用型、能力型题目的重要内容之一，也是高考命题热点内容之一.历届高考命题形式一是以选择、填空方式考查知识；二是与静电、磁场和电磁感应结合的综合题，值得说明的是，近年来高考在对本章的考查中，似乎更热衷于电路的故障分析.这类题通常都来自生活实际，是学生应具备的基本技能.尤其引人关注的是电路实验有成为必考题的趋势.【名师解题指南】一、重视对基本概念、基本规律的理解教育的目的是提高人的素质，科学知识是素质的重要组成部分，即便是能力立意十分突出的试题，也绝不会脱离基本知识、概念。
高二物理第一章 电场 第二章 恒定电流知识精讲 人教版
高二物理第一章 电场 第二章 恒定电流知识精讲 人教版一. 本周教学内容：第一章《电场》第二章《恒定电流》第一章《电场》核心内容分析：1. 带电粒子在电场中运动的综合分析 a. 带电粒子的受力分析 b. 带电粒子的初速度情况c. 运动性质确实定，解决方法〔牛顿第二定律、动能定理〕 2. 静电的防止与利用静电的防止的根本方法，尽快把产生的静电导走，防止越积越多。
静电的利用，依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在电场力作用下，奔向并吸附到电极上。
实例：静电除尘，装置如图1图1图2第二章《恒定电流》1. 电流a. 形成电流的条件，导体，导体两端存在电压b. A 电流强度：标量I qtc. 直流电、交流电的概念恒定电流，方向和和强弱都不随时间改变的电流 d. 电流的微观本质如图3所示A D图3AD 表示粗细均匀的一段导体长l ，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v ，设导体的横截面积为s∵每单位体积内的自由电荷数为n每个自由电荷的电量为qAD导体中的自由电荷总数：N=nls 总电量：Q=Nq=nlsq所有这些电荷都通过横截面D所用时间为tl v =IQtmsql vnqsv ===/e. 测量2. 欧姆定律：a.IUR=适用于金属，电解液导电b. 导体的伏安特性曲线：导体中的电流跟电压的关系用图线表示出来，就称为导体的伏安特性曲线。
图4UIIII图43. 电阻定律RLS =ρρ材料的电阻率，反映材料导电性能的好坏ρ的单位：Ω·m对ρ的说明：ρ与L、S无关，由导体的材料和温度决定，ρ随温度的升高而增大。
有些材料的ρ随温度升高而减小；有些材料的ρ几乎不受温度影响。
超导现象二. 重点、难点分析：理解掌握带电粒子在电场中运动的研究方法，能正确分析带电粒子的受力情况、运动规律与选择相应的物理规律解决问题是重点，对具体问题的具体分析是难点，加强对电流强度、电阻的认识与掌握电阻定律是重点，对电阻率概念的理解为难点。
高中物理电学公式归纳总结
高中物理电学公式归纳总结电场恒定电流高中物理电学公式大全一、电场1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：(e=1.60×10-19C)2.库仑定律：F=kQ1Q2/r2(在真空中)3.电场强度：E=F/q(定义式、计算式)4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r25.匀强电场的场强E=UAB/d6.电场力：F=qE电势与电势差：UAB=φA-φB，UAB=WAB/q=-ΔEAB/q电场力做功：WAB=qUAB=Eqd电势能：EA=qφA电势能的变化ΔEAB=EB-EA电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB(电势能的增量等于电场力做功的负值)12.电容C=Q/U(定义式,计算式)平行板电容器的电容C=εS/4πkd带电粒子在电场中的加速(Vo=0)：W=ΔEK或qU=mVt2/2，Vt=(2qU/m)1/2带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)类平垂直电场方向:匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中：E=U/d)抛运动平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2，a=F/m=qE/m<<<返回目录二、恒定电流1.电流强度：I=q/t{I:电流强度(A)，q:在时间t内通过导体横载面的电量(C)，t:时间(s)｝2.欧姆定律：I=U/R{I:导体电流强度(A)，U:导体两端电压(V)，R:导体阻值(Ω)｝3.电阻、电阻定律：R=ρL/S{ρ:电阻率(Ω?m)，L:导体的长度(m)，S:导体横截面积(m2)｝4.闭合电路欧姆定律：I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U外{I:电路中的总电流(A)，E:电源电动势(V)，R:外电路电阻(Ω)，r:电源内阻(Ω)｝5.电功与电功率：W=UIt，P=UI{W:电功(J)，U:电压(V)，I:电流(A)，t:时间(s)，P:电功率(W)｝6.焦耳定律：Q=I2Rt{Q:电热(J)，I:通过导体的电流(A)，R:导体的电阻值(Ω)，t:通电时间(s)｝7.纯电阻电路中:由于I=U/R,W=Q，因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R8.电源总动率、电源输出功率、电源效率：P总=IE，P出=IU，η=P出/P总{I:电路总电流(A)，E:电源电动势(V)，U:路端电压(V)，η：电源效率｝9.电路的串/并联串联电路(P、U与R成正比)并联电路(P、I与R成反比)电阻关系(串同并反)R串=R1+R2+R3+1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+电流关系I总=I1=I2=I3I并=I1+I2+I3+电压关系U总=U1+U2+U3+U总=U1=U2=U3功率分配P总=P1+P2+P3+P总=P1+P2+P3+10.欧姆表测电阻(1)电路组成(2)测量原理两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏，得Ig=E/(r+Rg+Ro)接入被测电阻Rx后通过电表的电流为Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)由于Ix与Rx对应，因此可指示被测电阻大小(3)使用:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)｝、拨off挡。
高三物理电场恒定电流
【错解原因】 一是可能混淆了电势与电势差两个概念间的区别。在电 场力的功的计算式W=qU中，U系指电场中两点间的电势 差而不是某点电势。二是不清楚如何处理各量的正负号.
【分析解答】 建议 W，q，U三者都取绝对值运算，各量正负所
表示的物理意义另做判断。 解：设A与无限远处的电势差为U，由W=qU，
【错解】
由图可知，由a→b，速度变小，所以，加速度变小，选A。因为检验电 荷带负电，所以电荷运动方向为电势升高方向，所以b处电势高于a点， 选C 【错解原因】
选A的同学属于加速度与速度的关系不清；选C的同学属于功能关系不 清。
【分析解答】由图可知b处的电场线比a处的电场线密，说明b处的场强 大于a处的场强。根据牛顿第二定律，检验电荷在b处的加速度大于在a 处的加速度，A选项错。 由图8－1可知，电荷做曲线运动，必受到不等于零的合外力，即Fe≠0， 且Fe的方向应指向运动轨迹的凹向。因为检验电荷带负电，所以电场 线指向是从疏到密。再利用“电场线方向为电势降低最快的方向”判断
综上所述，本题答案应是滑片P自右向左移动 时，Rl的电功率逐渐变大；当R1=R2时R1的电功率 最大；继续沿此方向移动P时，R1的电功率逐渐变 小。
例5 如图所示，电源电动势ε=9V，内电阻r=0.5Ω，电
阻R1=5.0Ω、R2=3.5Ω、R3=6.0Ω、R4=3.0Ω，电容 C=2.0μF。当电键K由a与接触到与b接触通过R3的电 量是多少？
D．电荷在b处速度小
结；【埗】ｂù同“埠”（多用于地名）：深水～（在香港）。【不争】ｂùｚｈēｎɡ形属性词。【不管不顾】ｂùɡｕǎｎｂùɡù①不照管：他对家里的事全 都～。ｌｕ〈口〉名车的轮子。【渤】Ｂó渤海， 【病灶】ｂìｎɡｚàｏ名机体上发生病变的部分。认为世界从它的本质来讲是物质的，【不然】ｂùｒáｎ①形
恒定电流的电场
如果导体的横截面不均匀，上式应写成积分式
式中的σ称为电导率，它由导体的材料决定。
从欧姆定律，可导出载流导体内任一点 上电流密度与电场强度的关系。 如图所示，在电导率为σ的导体内沿电流 线取一极微小的直圆柱体，它的长度是 Δ l ，截面积是Δ s，则圆柱体两端面 之间的电阻 。通过截面Δ s的电 流Δ I＝J Δ s ，圆柱体两端面之间的电 压是Δ U =E Δ l，根据式有
这就是电流连续性方程的积分形式。由高斯散度定理，上式中的 面积分可化为体积分 闭合曲面s是任意选的，因此，它所限定的体积v也是任意的。
这是电流连续性方程的微分形式
恒定电流的电流强度是恒定的，电荷的分布也是恒定 的。任一闭合面内都不能有电荷的增减，即
这就是恒定电流的连续性方程的积分形式。 它的物理含义是，单位时间内流入任一闭合面的电荷 等于流出该面的电荷。电流线是连续的闭合曲线。由 上式，应用高斯散度定理可得恒定电流的连续性方程的 微分形式。这说明恒定的电流场是无源场（管形场）
电流的强弱用电流强度来描述。 它的定义是，单位时间内通过导体任一横截面 的电荷量。 如果在时间Δ t内流过导体任一横 截面的电量是Δ q，便取下式作为时变电流强 度的定义。 恒定电流的电流强度的定义是
式中的q是在时间t内流过导体任一横截面的电 荷。I是个常量。电流强度一般简称为电流。
二、电流密度
J表示传导电流密度，如果所取的面积元的法线方向n0与电流方 向不垂直而成任意角度θ，则通过该面积元的电流是
通过导体中任意截面s的电流强度I与电流密度矢量J的关系是
电流密度矢量J在导体中各点有不同的方向和数值，从而构成一个 矢量场，称为电流场。这种场的矢量线称为电流线。电流线上每 点的切线方向就是该点的电流密度矢量J的方向。 从电流强度I与电流密度矢量J的关系看出，穿过任意截面s的电流 等于电流密度矢量J穿过该截面的通量．如图所示。
静态电磁场II：恒定电流电场介绍
源和汇，磁场是一个无源场。
B0
图 磁通连续性原理
静电场 ( 0) 恒定电场（电源外）静电场 恒定电场
E 0 D 0
D E
2 0
q SD dS
E 0
J 0
J E
2 0
I SJ dS
E
E
D
J
ε
q
I
C
q
DdS S
EdS
S
U Edl Edl
l
l
G I
JcdS EdS
S
S
U Edl Edl
l
l
G C
当满足比拟条件时，用比拟法由电容计算电导。
3.2.2 接地电阻
接地电阻
接地器和接地 导线的电阻
接地器与大地 的接触电阻
1.深埋球形接地器
解：深埋接地器可不考 虑地面影响,其电流场可与 无限大区域 ( ) 的孤立圆球 的电流场相似。
两接地器之间 土壤的电阻
图 深埋球形接地器
解法一 直接用电流场的计算方法
I J 4Ir2
E J
I
4r2
U
I
3.3.1 恒定磁场的基本方程
积分形式: 微分形式：
H d l J c d S
S
S
B dS 0
S
H Jc B0
媒质构成方程：
B H
结论： 恒定磁场是无源有旋场。
3.3.2 真空中安培环路定律-恒定磁场有旋性
真空中的安培环路定律
n
Bdl 0 Jc dS 0 Ik
S
S
k1
dt时间内有dq电荷自元电流
管的左端面移至右端面，则 电场力作功为dW = dUdq
电场,恒定电流在实际中的应用
《在实践中认识电场和恒流》介绍：电场和恒流是电学和电子学中的重要概念，在日常生活中有着广泛的应用。
在本文中，我们将详细探讨电场和恒定电流，并提供如何在实践中使用这些概念的示例。
1.什么是电场？电场是另一个带电粒子或物体施加在带电粒子上的电力的量度。
它是一个无形的力场，围绕着一个带电粒子或物体，并影响其影响范围内的其他带电粒子。
电场通常用力线表示，它表示电场的方向和强度。
电场的方向总是垂直于力线，电场的强弱用力线的密度表示。
电场是电力和电子学中的一个重要概念，因为它决定了带电粒子的行为以及电路和设备中的电流。
2.什么是恒流？恒定电流是一个术语，指的是稳定、不变的电流量流过电路或设备。
换句话说，无论电路或设备的电阻或电压发生任何变化，电流都保持在恒定水平。
恒定电流是电子学中的一个重要概念，因为它通常用于确保设备或电路持续可靠地运行。
例如，恒流可用于保持发光二极管(LED) 的亮度或温度传感器的精度。
3.电场和恒流的应用：电场和恒流在日常生活中有许多应用。
这里有一些例子：•电场：电场用于各种设备和技术，包括电动机、发电机和静电除尘器。
它还用于医疗设备，例如除颤器和MRI 机器。
•恒定电流：恒定电流用于各种设备和技术，包括LED 照明、温度传感器和电源。
它还用于科学仪器，如电流表和检流计。
4.安全注意事项：在电场和恒定电流下工作时，务必要考虑安全性。
如果处理不当，两者都可能很危险。
例如，高压电场会导致触电或烧伤，大电流会导致电气火灾或电子设备损坏。
为确保安全，务必采取适当的预防措施，例如佩戴防护设备、使用经批准的电气设备和材料，以及遵循适当的电气安全程序。
结论：电场和恒流是电学和电子学中的重要概念，在日常生活中有着广泛的应用。
电场是施加在带电粒子上的电力的量度，而恒流是指稳定、不变的电流量流过电路或设备。
这两个概念都用于各种设备和技术，包括电动机、发电机、LED 照明和温度传感器。
在电场和恒定电流下工作时，务必要考虑安全性，并采取适当的预防措施以确保人员和设备的安全。
恒定电流的电场与磁场
电源电路的分析需要掌握电 路的基本原理，如欧姆定律、 基尔霍夫定律等，以及各种
电子元件的特性。
电源电路的设计与分析对于保 证电力系统的稳定运行和节能
减排具有重要意义。
电磁感应在日常生活中的应用
例如，变压器利用电磁感应原理实现电压的变换，电 动机利用电磁感应将电能转换为机械能，发电机利用 电磁感应将机械能转换为电能。
电流的性质
电流具有连续性，电荷在 导体中不会积累或消失， 而是以一定的速度不断通 过导体。
电流的方向
规定正电荷定向移动的方 向为电流方向，与负电荷 定向移动的方向相反。
欧姆定律与基尔霍夫定律
欧姆定律
导体中的电流与导体两端的电压成正 比，与导体的电阻成反比。
基尔霍夫定律
电路中任一节点上流入的电流之和等 于流出的电流之和，即节点电流定律 ；任意回路上，电压降之和等于电压 升之和，即回路电压定律。
描述磁场中磁通量变化产生电动势的物理定律，指出当磁场中的磁通量发生变化 时，会在导体中产生电动势。
03
恒定电流产生的电场与 磁场
恒定电流的电场特性
恒定电流的电场是静电场的一种特殊形式，其电场线不随时间变化，只与导体的位 置和形状有关。
恒定电流的电场具有高斯定理和环路定理等基本性质，这些性质与静电场相同。
电源与电阻
电源
提供电能并维持电路中恒定电流 的装置，分为直流电源和交流电 源两类。
电阻
导体对电流的阻碍作用，由导体 的材料、长度、横截面积和温度 等因素决定。
02
电场与磁场的基本理论
电场强度与电位
电场强度
描述电场中电场力作用强弱的物理量，单位为伏特/米（V/m）或牛顿/库仑 （N/C）。
电位
恒定电流的电场
26
27
28
29
30
说明分界面上电场强度的切向分量是连 续的。
17
电场方向的关系
18
19
20
21
22
3—5 恒定电场与静电场的比较
通过前面几节的讨论，我们发现导电媒 质中的恒定电场(电源外)与电介质中的静 电场(体电荷密度为0的区域)在许多方面 有相似之处。为了清楚起见，列表比较 如下。
23
24
25
4
J表示传导电流密度，如果所取的面积元的法线方向n0与电流方 向不垂直而成任意角度θ，则通过该面积元的电流是
通过导体中任意截面s的电流强度I与电流密度矢量J的关系是
电流密度矢量J在导体中各点有不同的方向和数值，从而构成一个 矢量场，称为电流场。这种场的矢量线称为电流线。电流线上每 点的切线方向就是该点的电流密度矢量J的方向。
面电流密度的方向仍然是正电荷运动的方向。为区别 起见，J又称为体电流密度。
6
3—2欧姆定律
实验证明，导体的温度不变时，通过一段导体的电流强度和导体 两端的电压成正比，这就是欧姆定律
式中的比例系数R称为导体的电阻，R只与导体的材料及几何尺寸 有关。由一定材料制成的、横截面均匀的线状导体的电阻只与导 体长度l成正比ห้องสมุดไป่ตู้与横截面积s成反比，即
电荷在电场作用下的宏观定向运动就形成电流。不随时间变化的电流称为 恒定电流(直流)。随时间变化的电流称为时变电流(交流).如果在一个导 体回路中有恒定电流，回路中必然有一个推动电荷流动的恒定电场．这 是静电场以外的又一种不随时间变化的电场。这个恒定电场是由电源产 生的。我们知道，在静电场中，导体内部的电场强度等于零，但通有恒 定电流的导体内部的电场强度却不等于零。因此，有关导体在静电场中 的一些结论，例如电力线必须与导体表面垂直，导体表面是一个等位面 等概念，在恒定电流的电场中是否仍然成立，就需要重新研究。
第03章 恒定电流与恒定电场
(l )
E dl
V
(S )
J
dS
(l )
E dl
（3-20）
(S )
E dS
第三章 恒定电流与恒定电场
电磁场与电磁波理论基础
例3.1 长度为l的同轴电缆，内、外导体半径分 别为a和b，如图3-6所示，电介质的电导率为σ，计 算同轴电缆单位长度电介质的电导。 l
第三章 恒定电流与恒定电场
电磁场与电磁波理论基础
包括电荷运动量的大小和方向，需要引入电流密度 矢量的概念。 （一）体电流密度矢量Jv 如图3-1所示，在导体中电荷流动的方向上取 一微分面元ΔS，该面元的法线方向与正电荷流动 的方向平行，电荷流动的方向为n，ΔI为面元上通 过的电流，则定义体电流密度矢量为
V
第三章 恒定电流与恒定电场
电磁场与电磁波理论基础
（二）面电流密度矢量Js 在工程中，有时会遇到 电流仅分布在导体薄层中流 动，此时可认为导体薄层的 厚度趋于零，电流是在导体 表面上流动，如图3-2所示。 定义面电流密度矢量为
A
(l )
B
dI
dl
dl n
图3-2 面电流的定义
I dI J S lim n n l 0 l dl
第三章 恒定电流与恒定电场
电磁场与电磁波理论基础
而介于导体和电介质之间的材料称之为半导体。 电导率取决于环境温度和材料的纯度等因素。通 常，金属导体的电导率随温度下降而增加，在接 近绝对零度的低温时，某些导体的电导率变为无 穷大，这就是超导体。
第三章 恒定电流与恒定电场
电磁场与电磁波理论基础
表3-1 部分常用材料20℃时的电导率 材 料 导体 银 铜
恒定电流场的基本方程
能量转为电能的装置称为电源。
恒定电流的形成
◇ 电源电动势与局外场强
电源电动势与有无外电路无关，它是表示电源本身的特征量。
电源内的一种非静电场称为局外场，设局外场强为 E f
则电源电动势为 e A E • dl (V) B
q
◇ 路经电源内部绕电路一周的环量
ห้องสมุดไป่ตู้
( E E ) • d l E •d l E •d l 0 E•dl A E•dl e
第 3 章 恒定电场
3.2 恒定电场的基本方程
Postulates of Steady Electric Fields
恒定电场的基本方程
1. 电流连续性方程： 依据：电荷守恒定律
从任一封闭面中流出的电流等于该封闭面中电量在单位时间的减
少
s J
• dS
dQ dt
• J
t
电流连续性方程的积分形式 电流连续性方程的微分形式
c
c
c
c
B
局外场 E是非保守场。
4. 导体中的电位方程
• J •(E ) • E • E
• 2 0
导体均匀， = c 导体不均匀， = (r)
5. 恒定电场与静电场的比较
2 0 2 • 0
恒定电场
静电场
产生根源： 区域外的电源
全部区域的静电荷
场特性： 无散无旋
有散无旋
平衡状态： 动态平衡
静态平衡
总结恒定电场的基本方程：
导电媒质内
导电媒质外
sJ • dS 0 c E • dl 0
J E
•J 0 E 0
J E
s D • dS Q cE • dl 0
D E
3-恒定电流电场
直立管形接地器
实际电导 G ′ =
I 2 1 1 4l = G , 即 R= ln 2πγl d U 2
3.
浅埋半球形接地器
解：考虑地面的影响用镜像法处理。此时由静电比拟
C ε = G γ
, C = 4πεa → G = 4πγa
实际电导 接地器接地电阻
G′= G 2,
R = 1 2πγa
图2.5.6 浅埋半球形接地器
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电磁场理论
恒定电流的电场
●电流密度 电流密度 ●电荷守恒定律 电荷守恒定律 ●欧姆定律的微分形式 欧姆定律的微分形式 ●焦耳定律 焦耳定律 ●恒定电流场的基本方程 恒定电流场的基本方程 ●恒定电流场的边界条件 恒定电流场的边界条件 ●恒定电流场与静电场的比拟 恒定电流场与静电场的比拟
设 I→ J → E=
J
→ U = ∫ E dl → G =
当恒定电场与静电场边界条件相同时，用静电比拟法，由电容计算电导。
C Q U ∫sD ds ∫LE dl ε∫sE ds ε = = = = G I U ∫ J ds ∫ E dl γ ∫ E ds γ
s L s
即
G γ = C ε
静电系统的部分电容可与多导体电极系统的部分电导相互比拟。
I
v n
dI j= dS dS dS⊥ v v ∴dI = jdS⊥= jdS cosθ = j dS
⊥
θ v
j
通过导体中任一有限截面S 通过导体中任一有限截面S的电流强 度为 v v
I = ∫ j dS
S
（2）电荷守恒定律
（3）欧姆定律的微分形式
一.电源 电容器放电过程：正电荷 电容器放电过程： 板经导线移到B 从A板经导线移到B板， 与B板上负电荷中和 ----不能形成稳恒电流 不能形成稳恒电流
电场 恒定电流
电场 恒定电流一. 教学内容：电场 恒定电流1. 库仑定律：在真空中两个点电荷间的相互作用力F ，跟两个电荷电量Q 1、Q 2的乘积成正比，跟距离r 的平方成反比。
221r Q KQ F =2. 电场（1）电荷的周围存在着一种物质叫电场。
电场的最基本特性是对电场中的电荷有力的作用。
（2）电场强度：点电荷在电场中某点受到的电场力F 跟它的电量q 的比值，叫做该点的电场强度，电场强度是矢量。
q F E /=——定义式 对于点电荷产生的电场2r KQ E = （3）电场线在电场中，画出一组有方向的曲线，曲线上各点的切线方向都和该点的电场方向相同，这组曲线即电场线。
3. 电势（1）电势能：电荷在电场中由相对位置决定的能量叫电势能。
电势能是标量，电荷的电势能的大小由电荷的电量及它在电场中的位置共同决定。
电势能有正、有负，电势能的正负表示势能比零大或小。
（2）电势：电荷在电场中具有的电势能ε跟电荷电量q 的比值叫做这点的电势。
q /εϕ=（3）等势面在电场中，电势相等的点构成的面叫等势面。
4. 电势差和电场力的功（1）电势差在电场中，两点间的电势之差就叫电势差，又叫电压。
b a ab U ϕϕ-=。
电场力做功跟电荷电量的比值，即电势差。
（2）电势差与电场强度的关系 d E U ⋅=例：电量c q 6105-⨯-=的点电荷从电场中O 点分别经过A 、B 、C 点移到D 点，已知电荷从O 点移动到A ，A 到B ，B 到C ，C 到D 电场力做功分别是J W O A 5105-⨯=，5108-⨯-=AB W J ，5109-⨯=BC W J ，5108-⨯-=CD W J ，则O 、A 、B 、C 、D 五点中哪一点电势最大？若规定O 点为零电势，则D 点电势？分析与解答：对于负电荷，它在电场中电势能最小的地方，就是电场中电势最小的地方，而电势能最小的地方，又是电场力对负电荷做功最多的地方。
点电荷从O 点移到A 、B 、C 、D 各点，5105-⨯=O A W J ，5103-⨯-=+=AB O A D B W W W J ，5106-⨯=+=BC O B O C W W W J ，5102-⨯-=+=CD O C O D W W W J 。
高三物理电场恒定电流(PPT)4-4
灭火：石墨粉、碳酸钠干粉、碳酸钙干粉。禁用水、卤代烃灭火。【吖】ā［吖嗪］（āqín）名有机化合物的一类，呈环状结构，含有一个或几个氮原子， 如吡啶、哒嗪、嘧啶等。［英azine］ 【阿】ā〈方〉前缀。①用在排行、小名或姓的前面，有亲昵的意味：～大｜～宝｜～唐。②用在某些亲属名称的前 面：～婆｜～爹｜～哥。 【阿鼻地狱】ābídìyù佛教指最深层的地狱，是犯了重罪的人死后灵魂永远受苦的地方。 【阿昌族】āchānɡzú名我国少数民族之 一，分布在云南。 【阿斗】āDǒu名三国蜀汉后主刘禅的小名。阿斗为人庸碌，后多用来指懦弱无能的人。 【阿尔茨海默病】ā’ěrcíhǎimòbìnɡ名老年性 痴呆的一种，多发生于中年或老年的早期，因德国医生阿尔茨海默（AloisAlzheimer）最先描述而得名。症状是短期记忆丧失，认识能力退化，逐渐变得呆 傻，以至生活完全不能自理。 【阿尔法粒子】ā’ěrfǎlìzǐ某些放射性物质衰变时放射出来的氦原子核，由两个中子和两个质子构成，质量为氢原子的4倍， 带正电荷，穿透力不强。通常写作α粒子。［阿尔法，希腊字母α的音译］ 【阿尔法射线】ā’ěrfǎshèxiàn放射性物质放射出来的阿尔法粒子流。通常写作α 射线。 【阿飞】āfēi名指身着奇装异服、举动轻狂的青少年b，速度变小，所以，加速度变小，选A。因为检验电 荷带负电，所以电荷运动方向为电势升高方向，所以b处电势高于a点， 选C 【错解原因】
恒定电流和恒定电场.ppt
或者
VB VA RI
正负号规定：
1、若通过电阻的电流和积分路径方向相同，该电阻上的电 势降取“＋”号，否则取“－”。
2、若电动势的指向和积分路径的方向相同，该电动势前取 “＋”，否则取“－”号。
例题10－2
I
3 , Ri 4
1、求电路中的电流 2、电池A的端电压U12
B
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§10-2 恒定电流和恒定电场 电动势
• 恒定电流(Steady Current)：导体内任一点的 的大 小和方向均不随时间改变的电流。
1.恒定条件
若电流场内 的大小和方向不随 t 变，则
•
要求空间电荷分布不随 t 变，即 dq 0
则在电流场内作一任意闭合 S 面，有 dt
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(2)不同处 ： • 产生恒定电流的电荷是运动的(但电荷分布不随 t
变)。 • 恒定电场对运动的电荷要作功，恒定电场的存在，
总伴随着能量转移。 • 节 点 电 流 定 律 ( 基 尔 霍 夫 第 一 定 律 ) (Kirchhoff
first law)
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• 电动势(electromotive force简写作emf)
• 非静电力：电源内部都有非静电力(nonelectrostatic force)；
• 非静电力使正电荷由负极经电源内部到达正极。
• 引入：非静电力场强：单位正电荷所受的非静电力
E非
F非 q
• 把电荷 q 由负极移向正极(经电源内部)非静电力作功
I
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F非
R
• 电动势：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。