第7章 恒定磁场.pptx

静止电荷——静电场
运动电荷——电场、磁场
稳恒电流产生的磁场不随时间变化——稳恒磁场
第七章
恒定磁场
内容:
描述磁场的基本物理量——磁感应强度
电流磁场的基本方程——毕奥-萨伐尔定律
磁场性质的基本方程——高斯定理与安培环路定理
磁场对电流与运动电荷的作用——Lorentz力、Ampere力
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。
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。
U
v
7-1 恒定电流电动势
7-1-1 电流和电流强度
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
S
I
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动的方向是相反的。
。
3. 电流强度(简称电流)(electric current )
定义:单位时间内通过导体任一截面的电量.
单位:库仑/秒=安培
①电流强度是标量,用 I 表示。
它是国际单位中的基本量。
常用毫安(mA)、微安(A)
讨论:
在导体中,电流的方向总是沿着电场方向,从高电势处指向低电势处.
②电流的方向与矢量的方向在本质上是不同的。
电流的方向只是表明电流的流向,.
③电流的大小和方向都不随时间而变化,则称为恒定电流(steady current)或直流电(direct current )。
④电流强度是宏观量,只能描述通过导体某一截面电流的整体特性,不能说明截面上各点的情况.
当通过任一截面的电量不均匀时,用电流强度来描述就不够用了,有必要引入一个描述空间不同点电流大小和方向的物理量。
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1、引入电流密度的必要性:
描述电流分布的物理量——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内该点附近垂直于电荷运动方向的单位截面上所通过的电量。
7-1-2 电流密度
设q>0
vdt
P
单位:安培/米2。
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设 n为单位体积内电子密度。
导体在外电场中,电子在
杂乱无章的热运动上叠加一
个沿场强反方向上的定向漂
移,设漂移速度为。在
时间内穿过面的电子数,
即电量为:
铜导线一般 n~1028m-3 ,u~
所以,电流密度大小为J~104 米/秒。
3. 与微观量的关系:
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通过导体中任意截面 S的电流强度为:
电流强度是电流密度矢量通过 S面的通量。所以电流密度和电流强度的关系,就是一个矢量场和它的通量的关系.
导体中各点的可以有不同的量值和方向,它是空间位置的矢量函数;在导体中构成一个矢量场,也称电流场.
4. 与的关系:
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7-1-3 稳恒电流和恒定电场
1. 电流线和电流场
根据电荷守恒,在有电流分布的空间作一闭合
曲面,单位时间内穿入、穿出该曲面的电量等于
曲面内电量变化速率的负值。
类似于电场线引入电流线来描述由
组成的电流分布,称之为电流场。
电流线上每一点的切线方向就是
的方向,电流线的疏密表示它
的大小。
即电流线的疏密度。
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电流密度矢量的通量等于该面内电荷量的减少率.


物理实质:电荷守恒定律.
要在导体中维持恒定电流,,即