高二物理競賽電流電流密度課件

靜止電荷——靜電場運(yùn)動(dòng)電荷——電場、磁場穩(wěn)恒電流產(chǎn)生的磁場不隨時(shí)間變化——穩(wěn)恒磁場第七章恒定磁場（緒論）一、磁現(xiàn)象及其規(guī)律磁性天然磁石和人工磁鐵吸收鐵(Fe)，鈷(Co)，鎳(Ni)的性質(zhì)。

磁體——具有磁性的物體

永久磁體——長期保持磁性的物體磁極條形磁鐵兩端磁性最強(qiáng)的部分在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的條形磁鐵，在平衡時(shí)總是指向南北方向的，分別稱為磁鐵的兩極（N、S）。不存在磁單極磁力——磁體之間的相互作用，同極相斥，異極相吸磁針和磁針二、電流的磁效應(yīng)載流導(dǎo)線與載流導(dǎo)線的相互作用在磁場中運(yùn)動(dòng)的電荷受到的磁力磁鐵與載流導(dǎo)線的相互作用INSNSNS電流的磁效應(yīng)奧斯特（HansChristanOersted，1777-1851）

丹麥物理學(xué)家，發(fā)現(xiàn)了電流對磁針的作用，從而導(dǎo)致了19世紀(jì)中葉電磁理論的統(tǒng)一和發(fā)展。

運(yùn)動(dòng)電荷會激發(fā)磁場；運(yùn)動(dòng)的電荷在電磁場中將受到磁場力的作用；一切磁現(xiàn)象起源于電荷的運(yùn)動(dòng)，磁場力就是運(yùn)動(dòng)電荷之間的一種相互作用力。小結(jié)：內(nèi)容：描述磁場的基本物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)度電流磁場的基本方程——Biot-savart定律磁場性質(zhì)的基本方程——高斯定理與安培環(huán)路定理磁場對電流與運(yùn)動(dòng)電荷的作用——Lorentz力、Ampere力

靜電場中的導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，其內(nèi)部的場強(qiáng)為零，內(nèi)部沒有電荷作定向的宏觀運(yùn)動(dòng)。如果把導(dǎo)體接在電源的兩極上，則導(dǎo)體內(nèi)任意兩點(diǎn)之間將維持恒定的電勢差，在導(dǎo)體內(nèi)維持一個(gè)電場，導(dǎo)體內(nèi)的電荷在電場力的作用下作宏觀的定向運(yùn)動(dòng)，形成電流。7-1恒定電流Uv1、電流電流密度一、電流1、形成電流的條件在導(dǎo)體內(nèi)有可以自由移動(dòng)的電荷（載流子）在半導(dǎo)體中是電子或空穴在金屬中是電子在電解質(zhì)溶液中是離子在導(dǎo)體內(nèi)要維持一個(gè)電場，或者說在導(dǎo)體兩端要存在有電勢差2、電流的方向正電荷移動(dòng)的方向定義為電流的方向電流的方向與自由電子移動(dòng)的方向是相反的。SI3、

電流強(qiáng)度單位時(shí)間內(nèi)通過任一截面S的電量，叫做電流強(qiáng)度是表示電流強(qiáng)弱的物理量，是標(biāo)量，用I表示。單位：庫侖/秒=安培國際單位制基本量毫安（mA）、微安（A）二、電流密度1、引入電流密度的必要性：描述電流分布的物理量——電流密度。2、定義：電流密度矢量的方向?yàn)榭臻g某點(diǎn)處正電荷的運(yùn)動(dòng)方向,它的大小等于單位時(shí)間內(nèi)該點(diǎn)附近垂直與電荷運(yùn)動(dòng)方向的單位截面上所通過的電量。++++++該點(diǎn)正電荷運(yùn)動(dòng)方向方向：

大?。簡挝粫r(shí)間內(nèi)過該點(diǎn)且垂直于正電荷運(yùn)動(dòng)方向的單位面積的電荷通過任意截面的電流vddtn——導(dǎo)體中自由電子的數(shù)密度e——電子的電量vd——假定每個(gè)電子的漂移速度在時(shí)間間隔dt內(nèi)，長為dl=vddt、橫截面積為S的圓柱體內(nèi)的自由電子都要通過橫截面積S，所以此圓柱體內(nèi)的自由電子數(shù)為nSvddt，電量為dq=neSvddt通過此導(dǎo)體的電流強(qiáng)度為3、電流和電流密度與電子漂移速度的關(guān)系例（1）若每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子，問銅導(dǎo)線中自由電子數(shù)密度為多少？（2）家用線路電流最大值15A，銅導(dǎo)線半徑0.81mm此時(shí)電子漂移速率多少？（3）銅導(dǎo)線中電流密度均勻，電流密度值多少？解(1)(2)(3)三、電流的連續(xù)性方程恒定電流條件根據(jù)電荷守恒定律，在單位時(shí)間內(nèi)通過閉合曲面向外流出的電荷，等于此閉合曲面內(nèi)單位時(shí)間所減少的電荷1、電流的連續(xù)性方程對于任意一個(gè)閉合曲面，在單位時(shí)間內(nèi)從閉合曲面向外流出的電荷，即通過閉合曲面向外的總電流為電流的連續(xù)性：單位時(shí)間內(nèi)通過閉合曲面向外流出的電荷等于此時(shí)間內(nèi)閉合曲面里電荷的減少。電流連續(xù)性方程2、恒定電流條件電荷不隨時(shí)間變化電流線連續(xù)地穿過閉合曲面包圍的體積，穩(wěn)恒電流的電流線不可能在任何地方中斷，永遠(yuǎn)是連續(xù)的曲線。當(dāng)導(dǎo)體中任意閉合曲面滿足上式時(shí)，閉合曲面內(nèi)沒有電荷被積累起來，此時(shí)通過導(dǎo)體截面的電流是恒定的——恒定電流的條件。1.穩(wěn)恒電流的電路必須是閉合的。2.導(dǎo)體表面電流密度矢量無法向分量。SI7-2電源電動(dòng)勢一、電源1、電源在導(dǎo)體中有穩(wěn)恒電流流動(dòng)就不能單靠靜電力，必須有非靜電力把正電荷從負(fù)極板搬到正極板才能在導(dǎo)體兩端維持有穩(wěn)恒的電勢差。這種能夠提供非靜電力的裝置叫作電源。電源的作用是把其它形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?、電源的種類電解電池、蓄電池——化學(xué)能→電能光電池——光能→電能發(fā)電機(jī)——機(jī)械能→電能靜電力欲使正電荷從高電位到低電位。非靜電力欲使正電荷從低電位到高電位。+++---+電源內(nèi)部電流從負(fù)極板到正極板叫內(nèi)電路電源外部電流從正極板到負(fù)極板叫外電路二、電動(dòng)勢1、引入為了表述不同電源轉(zhuǎn)化能量的能力，引入了電源電動(dòng)勢這一物理量。2、定義把單位正電荷繞閉合回路一周時(shí)，電源非靜電力做的功定義為電源的電動(dòng)勢。+++---+非靜電力電場強(qiáng)度因?yàn)殡娫赐獠繘]有非靜電力，所以可寫為：電源電動(dòng)勢的大小等于把單位正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極時(shí)非靜電力所作的功。3、計(jì)算5、說明：電動(dòng)勢是標(biāo)量，但有方向；其方向?yàn)殡娫磧?nèi)部電勢升高的方向，即從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部到正極的方向?yàn)殡妱?dòng)勢的方向。電動(dòng)勢的大小只取決于電源本身的性