罗益民大学物理之第11章稳恒磁场
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1、+IS 一一 电流电流强度强度SenIdv 电流强度为通过截面电流强度为通过截面S 的电荷随时间的变化率的电荷随时间的变化率为电子的漂移速度大小为电子的漂移速度大小dvtqIddtSenqdddv101 电流密度电流密度sSjIdcosdddSjSjIdcosddcosdddvenSIStQj 二二 电流密度电流密度SdjI该点该点正电荷运动方向正电荷运动方向j方向规定：方向规定：大小规定：等于在单位时间内过该点附近垂直大小规定：等于在单位时间内过该点附近垂直于于正电荷运动方向正电荷运动方向的单位面积的电荷的单位面积的电荷0d sSj 恒恒 定定 电电 流流 021IIItQtQSjisddd
2、dd三三 稳恒电流稳恒电流SSdjSI1I2I0ddtQi 若闭合曲面若闭合曲面 S 内的电荷不随时间内的电荷不随时间而变化，有而变化，有 单位时间内通过闭合曲面单位时间内通过闭合曲面向外流出的电荷向外流出的电荷，等于此，等于此时间内闭合时间内闭合曲面里电荷的减少量曲面里电荷的减少量 . 1）在恒定电流情况下，导体中电荷分布不随）在恒定电流情况下，导体中电荷分布不随时间变化形成恒定电场；时间变化形成恒定电场； 2）恒定电场与静电场具有相似性质（高斯定）恒定电场与静电场具有相似性质（高斯定理和环路定理），恒定电场可引入电势的概念；理和环路定理），恒定电场可引入电势的概念； 3）恒定电场的存在伴随
3、能量的转换）恒定电场的存在伴随能量的转换.SSdj0d sSj 恒恒 定定 电电 流流 恒定电场恒定电场11-1 稳恒电流稳恒电流dtdqI 传导电流传导电流:导体中大量自由电子在电场作用导体中大量自由电子在电场作用 下有规下有规则的移动，如金属中电子在电场作用下的运动。则的移动，如金属中电子在电场作用下的运动。方向：规定为正电荷运动方向。方向：规定为正电荷运动方向。大小：大小：单位（单位（SI）：安培（）：安培（A）电流强度电流强度 单位时间内通过某截面的电量。单位时间内通过某截面的电量。运流电流运流电流: 宏观带电物体在空间作机械运动宏观带电物体在空间作机械运动,形成的电流。形成的电流。电
4、荷的定向运动形成的电流。电荷的定向运动形成的电流。一一 电流强度与电流密度电流强度与电流密度用电流强度还不能细致地描述电流的分布。用电流强度还不能细致地描述电流的分布。所谓分布不同是指在导所谓分布不同是指在导体的不同地方单位面积体的不同地方单位面积中通过的电流不同。中通过的电流不同。II 当通过任一截面的电量不均匀时，用电流强度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来描述就不够用了，有必要引入一个描述空间不同点的电流的大小的物理量。点的电流的大小的物理量。电流密度电流密度J电流密度电流密度 qvdIdSdlqnvdSdQ qnvdSdQJ vqnJ
5、 niiivqnJ单位时间内通过单位时间内通过dS的电量的电量 穿过任一曲面的电流强度穿过任一曲面的电流强度:电流强度是电流密度的通量。电流强度是电流密度的通量。SdJdI dS导体中任一面积元导体中任一面积元单位时间内通过单位时间内通过dS的电量的电量即即电流强度电流强度nv dSqnv cos dIdQ Sdvqn SdJ SSdJI电流密度电流密度ndSdIJ 方向：该点场强的方向。方向：该点场强的方向。二二 电流连续性方程及稳恒条件电流连续性方程及稳恒条件1. 电流连续性方程电流连续性方程 SSdJIdtdqSdJSi 根据电荷守恒，在有电流分布的空间做一闭合根据电荷守恒，在有电流分布
6、的空间做一闭合曲面，单位时间内穿入、穿出该曲面的电量等于曲面，单位时间内穿入、穿出该曲面的电量等于曲面内电量变化率的负值。曲面内电量变化率的负值。 JS电流密度矢量的通量等于电流密度矢量的通量等于该面内电荷减少率该面内电荷减少率. 电流电流稳恒条件稳恒条件稳恒电流稳恒电流各点电流密度不随时间变各点电流密度不随时间变化的电流化的电流0 SSdJ0 dtdq电流电流稳恒条件稳恒条件稳恒电场稳恒电场- -由稳定的电荷分布所产生的电场。由稳定的电荷分布所产生的电场。指出两点：指出两点：1 1）稳恒电场与静电场类似，）稳恒电场与静电场类似，满足高斯定理与环路定理。满足高斯定理与环路定理。SiSqSdE0
7、1稳推论：静电场中的电势、电压等概念都可应用推论：静电场中的电势、电压等概念都可应用 于稳恒电场。于稳恒电场。2 2）稳恒电场又不同于静电场：）稳恒电场又不同于静电场：A A）这种电场不是静止的电荷产生的，而是）这种电场不是静止的电荷产生的，而是 处于动态平衡状态下的稳定电荷产生的。处于动态平衡状态下的稳定电荷产生的。 B B）维持这种电场需要能量）维持这种电场需要能量 。（这种提供能。（这种提供能量的装置称为电源）。量的装置称为电源）。0Ll dE三三 电阻率，欧姆定律电阻率，欧姆定律RUI 欧姆定律（积分形式）欧姆定律（积分形式）电阻率和电导率电阻率和电导率SlR Sl 电电阻阻率率电电导
8、导率率)1(0t 温度为温度为 电阻率电阻率Ct0温度为温度为 电阻率电阻率C00dIdIdUU UABdSdlEdldU RdIdU JdSdI dSdlR 欧姆定律的微分形式欧姆定律的微分形式场强与电势关系场强与电势关系电压与电流关系电压与电流关系dlJdU dlJEdl JE EJ 或或EJ 欧姆定律的微分形式欧姆定律的微分形式+在回路中有稳恒电流就不能单靠静电场在回路中有稳恒电流就不能单靠静电场提供非静电力的装置就是提供非静电力的装置就是电源电源。静电力欲使正电荷静电力欲使正电荷从高电位到低电位从高电位到低电位。非静电力欲使正电荷从低电位到高电位。非静电力欲使正电荷从低电位到高电位。四
9、四 电动势电动势一、电源、电动势一、电源、电动势必须有必须有非静电力非静电力把正电荷把正电荷从负极板搬到正极板从负极板搬到正极板才能在导体两端维持有稳恒的电势差。才能在导体两端维持有稳恒的电势差。描述非静电力作功能力大小的量描述非静电力作功能力大小的量电动势电动势电动势描述电路中非静电力做功本领电动势描述电路中非静电力做功本领把单位正电荷从电源的把单位正电荷从电源的负极移到正极负极移到正极非静电力非静电力所作的功。所作的功。+如果整个回路都存在非静电力，则电动势如果整个回路都存在非静电力，则电动势qA 电电源源内内_l dEK 电源电动势电源电动势方向方向：电源内部由负极到正极方向：电源内部由
10、负极到正极方向qFEKK 非静电场强非静电场强 LKl dEqA 电源电电源电动势动势 电电源源内内_l dEqAK 我曾确信，在磁场中作用在一个我曾确信，在磁场中作用在一个运动物体上的电动力不过是一种电运动物体上的电动力不过是一种电场力罢了，正是这种确信或多或少场力罢了，正是这种确信或多或少地促使我去研究狭义相论。地促使我去研究狭义相论。 爱因斯坦爱因斯坦静电荷静电荷运动电荷运动电荷稳恒电流稳恒电流静电场静电场稳恒磁场稳恒磁场电场电场 磁场磁场 学习方法：学习方法： 类比法类比法结构框图结构框图运动电荷间的相互作用运动电荷间的相互作用磁场磁场 稳恒磁场稳恒磁场磁感应磁感应强度强度毕毕- -萨
11、萨定律定律磁场的高斯定磁场的高斯定理理安培环路定理安培环路定理 磁场的磁场的基本性基本性质质洛仑兹洛仑兹力力安培定安培定律律带电粒子在磁场中的带电粒子在磁场中的运动运动霍耳效霍耳效应应磁力和磁力矩磁力和磁力矩磁力的功磁力的功顺磁质、抗磁质顺磁质、抗磁质和铁磁质的磁化和铁磁质的磁化磁场磁场强度强度介质中的安介质中的安培环路定理培环路定理难点难点: :运动电荷之间的相互作用，磁介质运动电荷之间的相互作用，磁介质. .基本概念：基本概念：磁感应强度，磁通量，电流磁矩，磁感应强度，磁通量，电流磁矩，基本规律：基本规律：磁场叠加原理，磁场叠加原理， 毕萨定律及其应用，毕萨定律及其应用， 稳恒磁场高斯定理
