高中物理奥赛辅导课件八：恒定电场 25页

恒定电场恒定电场恒定电场第八章steadyelectricfieldchapter8\n本章内容本章内容Contentschapter8恒定电流与电动势电流密度currentdensitysteadycurrentandelectromotiveforce\n引言引言导体静电平衡等势体自由电子定向漂移直流电路中的金属导体非等势体习惯上用正电荷从高电势向低电势移动的方向定为电流的流向时间通过截面的电量为电流强度若导体不均匀，怎样描述其中的电流分布情况？在电流恒定的导体中，存在什么样的电场？导体的电势差是靠什么力产生和维持的？\n第一节电流密度电流密度8.1currentdensity运动方向的运动方向的单位矢量单位矢量单位矢量单位矢量法线的法线的垂直通过的面元垂直通过的面元任意面元任意面元定义点处的电流密度矢量大小：cos方向：方向通过某面积的电流强度coscos电流密度\n例题已知均匀铜线电子电量绝对值单位体积中含自由电子个数电流密度大小；自由电子定向漂移速率平均值解法提要以后将会知道，电源一旦接通，作用于自由电荷的电场是以光速传播的，但自由电子的定向漂移速率是非常小的。甚至比其热运动平均速率（约10）小得多。\n微分式欧姆定律微分形式的欧姆定律电流密度分布电流密度分布任取一段微流管任取一段微流管微流管中导体的电阻率为微流管中导体的电阻率为对微流管中的导体应用欧姆定律（I=U/R）称电导率矢量式称微分形式的欧姆定律与使自由电子作定向漂移的有何关系？电场\n定律浅释的微观机理浅释载流金属导体中的自由电子同时参与两种运动无规热运动引起的定向漂移各向大小概率均等，矢量统计平均值为零设与晶格某两次碰撞相隔的时间为该段时间中平均速度晶格（原子核与各内层电子组成的振动原子实）第个自由电子\n续6的微观机理浅释载流金属导体中的自由电子同时参与两种运动无规热运动引起的定向漂移各向大小概率均等，矢量统计平均值为零设与晶格某两次碰撞相隔的时间为该段时间中平均速度晶格（原子核与各内层电子组成的振动原子实）第个自由电子该电子的合速度每单位体积中有个，产生电流密度平均时间的单位：西门子（S）欧姆米（）\n第二节恒定电流恒定电流与电动势8.2steadycurrentandelectromotiveforce一、电流的连续性方程任意封闭曲面法线一致向外每秒从内向外流出的电荷量内的电荷每秒减少量电流的连续性方程：电荷守恒恒定电流与电动势\n恒定电流二、恒定电流电路中各点电流密度的方向和大小都不随时间变化的电流，称为恒定电流（又称稳恒电流）不随时间变化即任意时刻，流进任意封闭面的电量，与流出该封闭面的电量相等这是恒定电流的条件若导体载的是恒定电流，导体内各处的电荷分布，不随时间变化，任意封闭面内的电量不随时间变化，（动平衡）\n恒定电场三、恒定电场恒定电场是存在于恒定电流通过的导体内部和导体外部的电场。恒定电场的的空间分布不随时间变化导体内部的恒定电场与电流密度分布存在下述主要性质及相互关系\n性质比较恒定电场与静电场的异同宏观电荷空间分布电场分布不随时间变化满足满足可引入电势概念恒定电场静电场导体内常量导体内常量维持电场需耗能维持电场不需耗能\n随堂练习一铜棒长2m，两端电压50mv，设铜棒电阻率随堂练习电流密度j已知1.6×10–8Ωm欲求j，宜先用欧姆定律求电阻.设棒横截面积为S，解法提要电流电阻电流密度1.6×10–8×250×10–31.56×106A·m-2\n例已知导电橡胶电阻率外加电压解法提要：总电阻ln总电流处的电流密度ln处的电流密度大小恒定场强大小处的恒定场强ln\n电动势四、电动势1、只靠静电力不能维持恒定电流电流时间独立的带电电容器只在静电力作用下通过外路放电放电电流不能维持恒定\n非静电力电源2、要有外来非静电力才能维持恒定电流静电力电源中：单位正电荷受的非静电力单位正电荷受的静电力电源与外路接通，处于正常工作状态时为常数A、B间保持恒定的电势差，电路中的电流保持稳定。外来非静电力（如电解液与极板物质的化学作用）\n电源的电动势3、电源的电动势电动势描述电源中非静电力做功的本领（反映电源将其它形式的能转变成电能的本领）。电源化学电池（化学作用）光电池（光电效应）发电机（磁场对运动电荷的作用）定义：电源的电动势内路非静电力将单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功\n续153、电源的电动势电动势描述电源中非静电力做功的本领（反映电源将其它形式的能转变成电能的本领）。电源化学电池（化学作用）光电池（光电效应）发电机（磁场对运动电荷的作用）定义：电源的电动势内路非静电力将单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功电动势是标量。习惯规定经电源内由负极指向正极为正。电源电动势大小由电源本身性质决定，与外电路无关。几种化学电池的电动势名称电动势（伏）铁镍蓄电池1.11.41.2镍氢化物可充干电池蓄电池锌银1.5干电池锌锰蓄电池锂锰电池3.03.65锂亚硫酰氯电池镍镉蓄电池1.21.51.61.92.0\n续16描述电源中非静电力做功的本领（反映电源将其它形式的能转变成电能的本领）。电源化学电池（化学作用）光电池（光电效应）发电机（磁场对运动电荷的作用）定义：电源的电动势内路非静电力将单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功电动势是标量。习惯规定经电源内由负极指向正极为正。电源电动势大小由电源本身性质决定，与外电路无关。几种化学电池的电动势名称电动势（伏）铁镍蓄电池1.11.41.2镍氢化物可充干电池蓄电池锌银1.5干电池锌锰蓄电池锂锰电池3.03.65锂亚硫酰氯电池镍镉蓄电池1.21.51.61.92.03、电源的电动势电动势若在一闭合回路上到处连续分布着某种形式的电源的非静电力作用（无法区分内路或外路），则电源电动势用闭合回路积分概念定义。绕闭合回路移动一周\n随堂小议（2）将单位正电荷从电源内部的正极移动到负极时静电场力做的功（3）将单位正电荷绕闭合回路移动一周时非静电场力做的功（4）以上说法都不是（1）电源两端的电势差；关于电动势的概念，下列说法正确的是请在放映状态下点击你认为是对的答案随堂小议结束选择\n小议链接1（2）将单位正电荷从电源内部的正极移动到负极时静电场力做的功（3）将单位正电荷绕闭合回路移动一周时非静电场力做的功（4）以上说法都不是（1）电源两端的电势差；关于电动势的概念，下列说法正确的是请在放映状态下点击你认为是对的答案随堂小议结束选择\n链接2（2）将单位正电荷从电源内部的正极移动到负极时静电场力做的功（3）将单位正电荷绕闭合回路移动一周时非静电场力做的功（4）以上说法都不是（1）电源两端的电势差；关于电动势的概念，下列说法正确的是请在放映状态下点击你认为是对的答案随堂小议结束选择\n链接3（2）将单位正电荷从电源内部的正极移动到负极时静电场力做的功（3）将单位正电荷绕闭合回路移动一周时非静电场力做的功（4）以上说法都不是（1）电源两端的电势差；关于电动势的概念，下列说法正确的是请在放映状态下点击你认为是对的答案随堂小议结束选择\n链接4（2）将单位正电荷从电源内部的正极移动到负极时静电场力做的功（3）将单位正电荷绕闭合回路移动一周时非静电场力做的功（4）以上说法都不是（1）电源两端的电势差；关于电动势的概念，下列说法正确的是请在放映状态下点击你认为是对的答案随堂小议结束选择\n作业HOMEWORK8-58-8