高中物理：稳恒电流

一.电动势（electromotive force， 简写作emf） -q (t) q (t)
I
一段不闭合电路

q (t)
E (t)
I FK
I (t)
要维持稳恒电流， 电路必须闭合。 而 E d l 0
L
+
必须有非静电力 FK 存在， 才
R
能在闭合电路中形成稳恒电流。
+q
△§6.5
含源电路
一 . 单闭合回路 考虑到 E K ，有： j ( E E K ) I j + E d l EK d l d l _r R L L L
0 总
I d l S L
总 I d R
（图示）


2
大块导体
定义：电流密度
I
dI P
ev
v
j
dS
dI j ev d S
ev
dI 大小： j j d S d 对任意小面元 d S ， I j d S j d S
dI
P 处正电荷定向移动 速度方向上的单位矢量
方向 // v
d q内 对闭合曲面 S 有： j d s dt ds S
I
q内
S
j
—电荷守恒定律
稳恒条件：
j d s 0
S
d q内 稳恒情况有： 0 dt
（积分形式） （微分形式）
或
j 0
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对电路的“节点”：
Ii 节点

S
j d s 0
S
j
j nqv
I
v q定向移动速度
7.4 10 mm/s
2
对Cu：j 1 A/mm 2 时， v
∵电流有热效应，故应限制 j 的大小： 例如对Cu导线要求： j 6 A/mm 2 （粗）
j 15 A/mm （细）
2
对于超导导线，
j 可达104A/mm2。
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§6.2 稳恒条件
Ii 0
i
i =1, 2,
— 基尔霍夫第一定律 （Kirchhoff first law）
规定从节点流出： I > 0 ，流入节点：I < 0 。 由基尔霍夫
第一定律可知
二端 网络 电路I
稳恒情况 必有 I = 0 I入 I出 电路II
稳恒情况必 有 I入 = I出
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§6.4 电动势、温差电现象
L
总 IR总
对上图单回路： 总 I ( R r ) U Ir U ─ 电源的端电压
10
二 . 有分叉的回路
.
Ri
.
Ii
i
L
. a
b ─基尔霍夫第二定律 (Kirchhoff second law)
11
.
i I i Ri
I i、 i 与 L 绕向一致为正。
第六章 稳恒电流 （Steady Current）
1
本章从“场”的角度出发， 以电场的规律为基础， 研究电路的基本规律。
§6.1电流密度（current density）
对细导线用电流强度 (electric current strength) 的概念就够了。 对大块导体， 还需电流密度的概念 来进一步描写电流的分布。 例如：电阻法探矿
-
Fe
FK：电磁，化学，热，光，
原子，
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定义非静电性场强
FK EK q
仿照电势差（电压）的定义
U 12
定义电动势
A电 E d l q (1)
( 2)
— 电势降
A非 12 E K d l q (1 )
( 2)
— 电势升
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三 . 一段含源电路 例如，上面电路从 a、b 间断开：
.
Ri
.Biblioteka Baidu
Ii
i
L
. a a
b .
b
i I i Ri ( b a ) ， 令电压 U ab a b
有
— 一 段含源电路 U ab I i Ri i 的欧姆定律 沿电路 I i、 i 的正方向： 12
a b
dS
j
对任意曲面S： I j d S
S
3
d S
为形象描写电流分布，引入“电流线”的概念：
要求： 1）电流线上某点的切向 与该点 j 的方向一致； 2）电流线的密度等于 j，
P
j
电流线
dN 即： j d S
dN dS
4
dN dI
v
电流线 qn dS=1