大学物理学电子教案.ppt

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10-1 电流 电流密度
一、电流
1、形成电流的条件
•在导体内有可以自由移动的电荷（载流子） 在半导体中是电子或空穴 在金属中是电子 在电解质溶液中是离子
•在导体内要维持一个电场，或者说在导体两端要存在 有电势差
2、电流的方向
正电荷移动的方向定义为 电流的方向 电流的方向与自由电子移 2020-动11-9的方向是相反的。 谢谢你的观看
海大理学院教学课件
大学物理学电子教案
电流、欧姆定律和电动势
10-1 电流 电流密度
10-2 电阻率 欧姆定律的微分形式
10-3 电源 电动势
10-4 全电路欧姆定律
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复习
•静电场的能量
W Q2 1 CU 2 1 QU
2C 2
2
•能量密度
we
1 2
0
r
E
2
1 2
D
数为nSvddt，电量为dq=neSvddt 通过此导体的电流强度为
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谢谢你的观看
I＝ dq＝ neSvddt dt dt
ne5Svd
二、电流密度
1、引入电流密度的必 要性：
P
描述电流分布的物理
vdt
量——电流密度。
2、定义：
电流密度矢量的方向为空间某点处正电
荷的运动方向, 它的大小等于单位时间
纯金属：10-8W .m 合金：10-6W .m 半导体：10-5~10-6W .m 绝2020缘-11-体9 ：108~1017W .m
小——用来作导线 大——用来作电阻丝 谢谢你的小观看——制造电工仪表和标准11电阻 大——金属电阻温度计
二、超导体
1、超导现象的发现
超导体最早是由荷兰物理学家昂 尼斯于1911年发现的。他利用液 态氦的低温条件，测定在低温下 电阻随温度的变化关系，观察到 汞在4.2K附近时，电阻突然减少 到零，变成了超导体。
S
I
4
3、 电流强度
单位时间内通过任一截面的电量，叫做电流强度
是表示电流强弱的物理量，是标量，用 I 表示。
I dq 单位：库仑/秒=安培 dt
国际单位制基本量
I
毫安（mA）、微安（A）
4、电流强度与电子漂移速度的关系
•n——导体中自由电子的数密度
•e——电子的电量
•vd——假定每个电子的漂移速度 在时间间隔dt内，长为dl=vddt、横截面积为S 的圆柱体内的 自由电子都要通过横截面积S，所以此圆柱体内的自由电子
dQ
dt
I j dS
S
根据电荷守恒定律，在单位时间内通过
闭合曲面向外流出的电荷，等于此闭合
曲面内单位时间所减少的电荷
电流连续 性方2020程-11-9
dQ － dQi
dt
dt
电流的连续性： 单位时间内通过闭合
S
j
dS＝－
dQi dt
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。
2、电阻定律
对于粗细均匀的导体，当导体的材料与温度一定时，导 体的电阻与它的长度l 成正比，与它的横截面积S成反比
R l
S
：电阻率 g =1/ ：电导率
3、电阻与温度的关系
R
dl S
2 1 1 T2 T1
叫作电阻的温度系数，单位为K-1，与导体的材料有关。
电阻率的数量级：
4、应用：
1、欧姆定律
•导当体导中体就两有端电有流电通势过差时，+
R
I
I GU
_
IU R
U G ——电导（S西门子）
•一段导体中的电流I 与其
R=1/G——电阻（Ω欧姆）
两端的电势差U(=V1-V2)成 •欧姆定律对金属或电解液成立
正比——一段均匀电路的 欧姆2020定-11-律9
谢•谢对你于的观半看 导体、气体等不成立，1对0 于 一段含源的电路也不成立
E
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第十章
恒定电流
静电场中的导体处于静电平衡时，其内部的场强为零，内部
没有电荷作定向的宏观运动。
v
如果把导体接在电源的两极上，
则导体内任意两点之间将维持恒
定的电势差，在导体内维持一个
电场，导体内的电荷在电场力的
作用下作宏观的定向运动，形成
电流202。0-11-9
谢谢你的观看
S
•在导体中引入的一种形象化的曲 线，用于表示电流的分布
•规定：曲线上每一点的切线方向
与该点的电流密度方向相同；而任
一点的曲线数密度与该点的电流密
度20的20-1大1-9 小成正比
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三、电流的连续性方程 恒定电流条件
1、电流的连续性方程
对于任意一个闭合曲面，在单位时间内从闭合曲面向外
流出的电荷，即通过闭合曲面向外的总电流为
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2、恒定电流条件
电荷不随时间变化
dQi ＝0 dt
j dS＝0
S
dI＝0
电流线连续地穿过闭合曲面 包围的体积，稳恒电流的电 流线不可能在任何地方中断， 永远是连续的曲线。
当导体中任意闭合曲面满足上式时，闭合曲面内没有电荷
被积累起来，此通过导体截面的电流是恒定的——恒定
电流的条件。 1. 稳恒电流的电路必须是闭合的。
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2.导体表面电流密度矢量无法向分量。
10-2 电阻率 欧姆定律的微分形式
一、电阻率
欧姆（Georg Simom Ohm，1787-1854）
德国物理学家，他从1825年开始研究导电学 问题，他利用电流的磁效应来测定通过导线 的电流，并采用验电器来测定电势差，在 1827年发现了以他名字命名的欧姆定律。 电流和电阻这两个术语也是由欧姆提出的。
在低温物理作出的杰出贡献，获 得1913年诺贝尔物理学奖。
迄今为止，已发现28种金属元素（地 球的常态下）以及合金和化合物具有 超导电性。还有一些元素只高压下具 有超导电性。提高超导临界温度是推 广应用的重要关键之一。超导的特性 及应202用0-11有-9 着广阔的前景。 谢谢你的观看
2、超导现象的几个 概念：
内该点附近垂直与电荷运动方向的单位
截面上所通过的电量。
j＝ dq dI dSdt dS
电流密度与电荷运动速度的关系
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j nev谢d 谢你的观看
ds
J设q>v0
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3、电流强度与电流密度的关系
dI jdS
dI j dS
通过任意截面的电流
4、电流线
I dI j dS
有些金属在某些温度下， 其电阻会突变为零。这 个温度称为超导的转变 温度，上述现象称为超 导现象。在一定温度下 能产生零电阻现象的物 质称为超导体。
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三、 欧姆定律的微分形式
在导体中取一长为dl、横截面积为dS的小圆柱体，圆柱体的轴 线与电流流向平行。设小圆柱体两端面上的电势为V和V+dV。 根据欧姆定律，通过截面dS的电流为