1、1,2005年春季學(xué)期 陳信義編,電磁學(xué)（第三冊）,第6章 恒定電流,自學(xué) “第7章磁力”,2,目 錄,【演示實驗】冷熱水溫差電機 溫差電磁鐵 測溫?zé)犭娕?6.1 電流和電流密度,6.3 歐姆定律的微分形式,6.2 恒定電流和恒定電場,6.4 電動勢,6.5 有電動勢的電路,電流密度Lorentz 協(xié)變矢量,補充：溫差電效應(yīng)及其應(yīng)用,3,6.1 電流和電流密度,一、電流密度矢量,方向：對正載流子，與載流子的運動同向； 對負載流子，與載流子的運動反向。,數(shù)值：單位時間通過單位垂直面積的電量。,電流密度描寫大塊導(dǎo)體中電流分布,4,1、單一載流子,2、多種載流子,5,3、金屬自由電子導(dǎo)電,漂移速度：

2、,熱運動的漂移速度為零。,6,二、電流強度,三、電流的連續(xù)性方程,由電荷守恒,7,6.2 恒定電流和恒定電場,一、恒定電流 (steady current),在恒定電流導(dǎo)體中的任何地方，一些電荷因流動而離開的同時，另外一些電荷必將移動過來,電荷的宏觀分布不隨時間變化,穩(wěn)恒條件：,或,8,二、基爾霍夫節(jié)點定律,即,對于恒定電流，有,流出為正 流入為負,在恒定電流情況下，電荷分布不隨時間變化。,9,在恒定電流情況下，不隨時間變化的電荷分布所產(chǎn)生的不隨時間變化的電場,1、恒定電場服從高斯定理（任何電場都服從高斯定理）,三、恒定電場,2、恒定電場服從環(huán)流定理（基本假定）,恒定電場,10,恒定電流：電荷

3、分布不隨時間變化；磁場恒定無感應(yīng)電場。,由靜止電荷產(chǎn)生服從環(huán)流定理。,如何理解恒定電場？,由運動電荷或變化的磁場產(chǎn)生不服從環(huán)流定理。,因此，恒定電場服從環(huán)流定理。,產(chǎn)生電場只有兩種方式：,對于恒定電場 ，電勢和電勢差概念仍然適用。,11,3、恒定電場與靜電場的不同點,靜電場：,電荷靜止，不激發(fā)磁場,靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)部場強,維持靜電場不需要能量的轉(zhuǎn)換,恒定電場：,電荷運動，激發(fā)磁場（恒定磁場）,導(dǎo)體內(nèi)部恒定電場,伴隨能量的轉(zhuǎn)換,12,對于電離氣體、半導(dǎo)體，歐姆定律不成立 伏安特性曲線。,13,14,15,恒定電流：,電場分布：,電場在界面不連續(xù)，,【思考】你能算出界面上的電荷嗎？,界面上有電荷積累

4、。,16,6.4 電動勢,非靜電場，反抗靜電場移動電荷。,17,由負極到正極，電勢（由靜電場產(chǎn)生）升高的方向,把單位正電荷從“”極移到“”極，非靜電場作的功,（電源內(nèi)）,電源的電動勢：,電動勢的正方向：,18,在回路中，沿L由點1到點2的電動勢：,把單位正電荷，沿L由點1移動到點2，非靜電場所作的功。,（與路徑有關(guān)）,注意：電勢差（電壓，電勢降）的定義,（與路徑無關(guān)）,19,一、全電路歐姆定律,6.5 有電動勢的電路,20,電流由恒定電場 Es 和非靜電場 Ene 共同決定,恒定電場服從環(huán)路定理：,用場的觀點說明：,21,電動勢,得全電路歐姆定律：,22,2、回路定律,電動勢符號： 與 L 同

5、向， 取負號 與 L 反向， 取正號,電流符號：I 與 L 同向， I 取正號 I 與 L 反向， I 取負號,二、基爾霍夫（ Kirchhoff ） 定律,1、節(jié)點定律,23,例如,回路定律：,24,補充：溫差電效應(yīng)及其應(yīng)用,在兩端溫度不同的金屬中，由自由電子熱擴散造成的非靜電力所形成的電動勢。,自由電子密度不同的金屬緊密接觸，由于自由電子的擴散，在接觸面形成的電勢差。,2、湯姆森（W.Thomson）電動勢,1、珀爾帖(J.C.A.Peltier)電動勢（接觸電勢差）,接觸電位差：103102 V，與溫度有關(guān)。,25,3、溫差電動勢,將兩種金屬A和B做成導(dǎo)線串聯(lián)起來，并使兩個接觸點的溫度分別為T1和T2，則在整個閉合回路中產(chǎn)生的珀爾帖電動勢與湯姆森電動勢之和，稱為溫差電動勢或塞貝克(T.J.Seebeck)電動勢。溫差電動勢與溫差T1T2有關(guān)。,26,4、溫差電偶,由于第三種金屬材料C的兩端與A, B的接觸點的溫度相同，所以C的插入并不影響溫差電動勢的大小。,27,測溫?zé)犭娕?【演示實驗】,溫差電堆,28,冷熱水溫差電機,【演示