大学物理第六章恒定电流
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大学物理电磁学公式总结汇总普通物理学教程大学物理电磁学公式总结,下面给大家整理了关于大学物理电磁学公式总结,方便大家学习大学物理电磁学公式总结1定律和定理1. 矢量叠加原理:任意一矢量可看成其独立的分量的和。
即:=∑ (把式中换成、、、、、就分别成了位置、速度、加速度、力、电场强度和磁感应强度的叠加原理)。
2. 牛顿定律:=m (或= );牛顿第三定律:′= ;万有引力定律:3. 动量定理:→动量守恒:条件4. 角动量定理:→角动量守恒:条件5. 动能原理:(比较势能定义式:)6. 功能原理:A外+A非保内=ΔE→机械能守恒:ΔE=0条件A 外+A非保内=07. 理想气体状态方程:或P=nkT(n=N/V,k=R/N0)8. 能量均分原理:在平衡态下,物质分子的每个自由度都具有相同的平均动能,其大小都为kT/2。
克劳修斯表述:不可能把热量从低温物体传到高温物体而不产生其它影响。
开尔文表述:不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用的功而不产生其它影响。
实质:在孤立系统内部发生的过程,总是由热力学概率小的宏观状态向热力学概率大的状态进行。
亦即在孤立系统内部所发生的过程总是沿着无序性增大的方向进行。
9. 热力学第一定律:ΔE=Q+A10.热力学第二定律:孤立系统:ΔS0(熵增加原理)11. 库仑定律:(k=1/4πε0)12. 高斯定理:(静电场是有源场)→无穷大平板:E=σ/2ε013. 环路定理:(静电场无旋,因此是保守场)θ2Ir P o Rθ1I14. 毕奥—沙伐尔定律:直长载流导线:无限长载流导线:载流圆圈:,圆弧:电磁学1. 定义:= /q0 单位:N/C =V/mB=Fmax/qv;方向,小磁针指向(S→N);单位:特斯拉(T)=104高斯(G)① 和:=q( + × )洛仑兹公式②电势:电势差:电动势:( )③电通量:磁通量:磁通链:ΦB=NφB单位:韦伯(Wb)Θ ⊕-q +qS④电偶极矩:=q 磁矩:=I =IS⑤电容:C=q/U 单位:法拉(F)乘自感:L=Ψ/I 单位:亨利(H)乘互感:M=Ψ21/I1=Ψ12/I2 单位:亨利(H)⑥电流:I = ; 乘位移电流:ID =ε0 单位:安培(A)⑦乘能流密度:2. 实验定律① 库仑定律:②毕奥—沙伐尔定律:③安培定律:d =I ×④电磁感应定律:ε感= –动生电动势:感生电动势:( i为感生电场)乘⑤欧姆定律:U=IR( =ρ )其中ρ为电导率3. 乘定理(麦克斯韦方程组)电场的高斯定理:( 静是有源场)( 感是无源场)磁场的高斯定理:( 稳是无源场)( 感是无源场)电场的环路定理:(静电场无旋)(感生电场有旋;变化的磁场产生感生电场)安培环路定理:(稳恒磁场有旋)(变化的电场产生感生磁场)4. 常用公式①无限长载流导线:螺线管:B=nμ0I② 带电粒子在匀强磁场中:半径周期磁矩在匀强磁场中:受力F=0;受力矩③电容器储能:Wc= CU2 乘电场能量密度:ωe= ε0E2 电磁场能量密度:ω= ε0E2+ B2乘电感储能:WL= LI2 乘磁场能量密度:ωB= B2 电磁场能流密度:S=ωV④ 乘电磁波:C= =3.0×108m/s 在介质中V=C/n,频率f=ν=波动学大学物理电磁学公式总结2概念(2113定义和相关公式)1. 位置矢量:,其5261在直角坐标系中:; 角位置:4102θ16532. 速度:平均速度:速率:( )角速度:角速度与速度的关系:V=rω3. 加速度:或平均加速度:角加速度:在自然坐标系中其中(=rβ),(=r2 ω)4. 力:=m (或= ) 力矩:(大小:M=rFcosθ方向:右手螺旋法则)5. 动量:,角动量:(大小:L=rmvcosθ方向:右手螺旋法则)6. 冲量:(= Δt);功:(气体对外做功:A=∫PdV)mg(重力) → mgh-kx(弹性力) → kx2/2F= (万有引力) → =Ep(静电力) →7. 动能:mV2/28. 势能:A保= –ΔEp不同相互作用力势能形式不同且零点选择不同其形式不同,在默认势能零点的情况下:机械能:E=EK+EP9. 热量:其中:摩尔热容量C与过程有关,等容热容量Cv 与等压热容量Cp之间的关系为:Cp= Cv+R10. 压强:11. 分子平均平动能:;理想气体内能:12. 麦克斯韦速率分布函数:(意义:在V附近单位速度间隔内的分子数所占比率)13. 平均速率:方均根速率:;最可几速率:14. 熵:S=KlnΩ(Ω为热力学几率,即:一种宏观态包含的微观态数)15. 电场强度:= /q0 (对点电荷:)16. 电势:(对点电荷);电势能:Wa=qUa(A= –ΔW)17. 电容:C=Q/U ;电容器储能:W=CU2/2;电场能量密度ωe=ε0E2/218. 磁感应强度:大小,B=Fmax/qv(T);方向,小磁针指向(S→N)。
恒定电流知识集结知识元基本概念与定律知识讲解一、电流1.定义:自由电荷的定向移动形成电流.2.方向:规定为正电荷定向移动的方向.3.三个公式(1)定义式:I=q/t;(2)决定式:I=U/R;(3)微观式:I=neSv.(n为导体单位体积内的自由电荷数;e为自由电荷的电荷量;S为导体横截面积;v为自由电荷定向移动的速度).4.应用电流的微观表达式时,要注意区分三种速率:(1)电子定向移动速率:一般比较小,速率数量级为10-5m/s;(2)电子热运动的速率:电子不停地做无规则热运动的速率,速率数量级约为105m/s;(3)电流传导速率:等于光速,为3.0×108m/s.二、电动势1.电源:电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化成电势能的装置.2.电动势:非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,3.定义式:E=W/q,单位:V.4.电动势的物理含义:电动势表示电源把其它形式的能转化成电势能本领的大小,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压.三、电阻定律1.内容:同种材料的导体,其电阻跟它的长度成正比,与它的横截面积成反比,导体的电阻还与构成它的材料有关.2.表达式:R=ρl/S.3.电阻率ρ:纯金属的电阻率一般较小,合金的电阻率一般较大.材料的电阻率一般随温度的变化而变化.金属的电阻率随温度的升高而增大,可制成电阻温度计;有些合金(如锰钢合金和镍铜合金)的电阻率几乎不受温度变化的影响,可制成标准电阻.4.电阻定律反映了导体的电阻跟哪些因素有关,要注意,当导体为长方体时,电阻的长度是沿电流方向的长方体长度,而跟电流方向垂直的面积才是横截面积.四、焦耳定律1.定义:电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R和通电时间t三者的乘积.2.表达式:Q=I2Rt3.注意:焦耳定律适用于纯电阻电路,也适用于非纯电阻电路.(1)纯电阻电路:只含有电阻的电路,如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路,白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件.(2)非纯电阻电路:电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路.例题精讲基本概念与定律例1.对电阻率及其公式ρ=的理解,正确的是()A.电阻率的大小与温度有关,温度越高电阻率越大B.金属铂电阻的电阻率随温度升高而增大C.同一温度下,电阻率跟导体电阻与横截面积的乘积成正比,跟导体的长度成反比D.同一温度下,电阻率由所用导体材料的本身特性决定例2.一根粗细均匀的导线,两端加上电压U时,通过导线中的电流强度为I,导线中自由电子定向移动的平均速率为v,若导线均匀拉长,使其半径变为原来的,再给它两端加上电压U,则()A.通过导线的电流为B.通过导线的电流为C.自由电子定向移动的平均速率为D.自由电子定向移动的平均速率为例3.一根金属丝,将其对折后并起来,则电阻变为原来的__倍。
《大学物理》(下)复习提纲第6章 恒定电流的磁场(1) 掌握磁场,磁感应强度,磁力线,磁通量等概念,磁场中的高斯定理,毕奥一沙伐一拉普拉斯定律。
(2) 掌握安培环路定律,应用安培环路定律计算磁场.(3)掌握安培定律,会用安培定律计算磁场力。
会判断磁力矩的方向。
会判断霍尔效应电势的方向。
1. 边长为2a 的等边三角形线圈,通有电流I ,则线圈中 心处的磁感强度的大小为________________.2. 边长为l 的正方形线圈,分别用图示两种方式通以电流I (其中ab 、cd 与正方形共面),在这两种情况下,线圈在其中心产生的磁感强度的大小分别为3.一无限长载流直导线,通有电流I ,弯成如图形状.设各线段皆在纸面内,一无限长载流直导线,通有电流I ,弯成如图形状.设各线段皆在纸面内,则P 点磁感强度B的大小为________________.则P 点磁感强度B的大小为4. 一无限长载有电流I 的直导线在一处折成直角,P 点位于导线所在平面内,距一条折线的延长线和另一条导线的距离都为a ,如图.求P点的磁感强度B.5.无限长直导线在P 处弯成半径为R 的圆,当通以电流I 时,则在圆心O 点的磁感强度大小等于(A )R I πμ20 (B )240RIμ6.如图所示,用均匀细金属丝构成一半径为R 的圆环C ,电流I 由导线1流入圆环A 点,并由圆环B 点流入导线2.设导线1和导线2与圆环共面,则环心O 处的磁感强度大小 为________________________,方向___________________.7. 真空中电流分布如图,两个半圆共面,且具有公共圆心,试求O 点处的磁感强度.8.均匀磁场的磁感强度B 与半径为 r 的圆形平面的法线n的夹角为α ,今以圆周为边界,作一个半球面S ,S 与圆形平面组成 封闭面如图.则通过S 面的磁通量Φ =________________.9.如图,两根直导线ab 和cd 沿半径方向被接到一个截面处处相等的铁环上,稳恒电流I从a 端流入而从d 端流出,则磁感强度B沿图中闭合路径L 的积分⎰⋅Ll d B 等于10.如图,流出纸面的电流为2I,流进纸面的电流为I,则下述各式中哪一个是正确的?11.如图,在一圆形电流I所在的平面内,选取一个同心圆形闭合回路L,则由安培环路定理可知(A) 0d=⎰⋅LlB,且环路上任意一点B = 0.(B) 0d=⎰⋅LlB,且环路上任意一点B≠0.(C) 0d≠⎰⋅LlB,且环路上任意一点B≠0.(D) 0d≠⎰⋅LlB,且环路上任意一点B =常量.[]12. 有一同轴电缆,其尺寸如图所示,它的内外两导体中的电流均为I,且在横截面上均匀分布,但二者电流的流向正相反,则(1) 在r < R1处磁感强度大小为________________.(2) R1< r< R2处磁感强度大小为________________.(2) 在r > R3处磁感强度大小为________________.13. 两根长直导线通有电流I,图示有三种环路;在每种情况下,⎰⋅L l dB等于:_______________________(对环路a)._______________________(对环路b)._______________________(对环路c).14. 在图(a)和(b)中各有一半径相同的圆形回路L 1、L 2,圆周内有电流I 1、I 2,其分布相同,且均在真空中,但在(b)图中L 2回路外有电流I 3,P 1、P 2为两圆形回路上的对应点,则:(A) =⎰⋅1d L l B⎰⋅2d L l B, 21P P B B =(B) ≠⎰⋅1d L l B⎰⋅2d L l B, 21P P B B =.(C) =⎰⋅1d Ll B⎰⋅2d L l B, 21P P B B ≠.(D)≠⎰⋅1d L l B ⎰⋅2d L l B , 21P P B B ≠. [ ]15.把轻的导线圈用线挂在磁铁N 极附近,磁铁的轴线穿过线圈中心,且与线圈在同一平面内,如图所示.当线圈内通以如图所示方向的电流时,线圈将(A) 不动. (B) 发生转动,同时靠近磁铁. (C) 发生转动,同时离开磁铁. (D) 不发生转动,只靠近磁铁.(E) 不发生转动,只离开磁铁. [ ]16. 如图,一根载流导线被弯成半径为R 的1/4圆弧,放在磁感强度为B 的均匀磁场中,则载流导线ab (电流I 顺时针方向流动)所受磁场的作用力的大小为____________,方向_________________.17.如图,均匀磁场中放一均匀带正电荷的圆环,其线电荷密度为λ,圆环可绕通过环心O 与环面垂直的转轴旋转.当圆环以角速度ω转动时,圆环受到的磁力矩为 ___ _________, 其方向__________________________.L 1 2I 3(a)(b)⊙18.有两个半径相同的环形载流导线A 、B ,它们可以自由转动和移动,把它们放在相互垂直的位置上,如图所示,将发生以下哪一种运动?(A) A 、B 均发生转动和平动,最后两线圈电流同方向并紧靠在一起. (B) A 不动,B 在磁力作用下发生转动和平动. (C) A 、B 都在运动,但运动的趋势不能确定.(D) A 和B 都在转动,但不平动,最后两线圈磁矩同方向平行.19.如图,在一固定的无限长载流直导线的旁边放置一个可以自由移动和转动的圆形的刚性线圈,线圈中通有电流,若线圈与直导线在同一平面,见图(a),则圆线圈的运动将是 ______________________ _________; 若线圈平面与直导线垂直,见图(b),则圆线圈将 __________________________________________________。
大学物理磁学总结大学物理磁学总结篇一:大学物理电磁学公式总结免费下载普通物理学教程——大学物理电磁学公式总结(各种归纳差不多都一样)?第一章(静止电荷的电场)1.电荷的基本性质:两种电荷,量子性,电荷守恒,相对论不变性。
2. 库仑定律:两个静止的点电荷之间的作用力 F3. 电力叠加原理:F=ΣFi kq1q2r2 =?? 4πε0r2?? q1q2 4. 电场强度:0为静止电荷q ??5.场强叠加原理: E=ΣEi 用叠加法求电荷系的静电场:E= i E= ??6. 电通量:Φe= ?? ?? qi4πε0ridq ??? (离散型) (连续型) ?? 4πε0r2??7. 高斯定律:?=int s ε018. 典型静电场:1) 均匀带电球面:E=0 (球面内) 2) 均匀带电球体:qqq 4πε0r2 ????(球面外)ρ??ε0 4πε0R?? =3 ??(球体内) 4πε0r2λ(球体外)方向垂直于带电直线 3) 均匀带电无限长直线: 2πε0r? 4) 均匀带电无限大平面:ε0 ,方向垂直于带电平面9. 电偶极子在电场中受到的力矩:M=p×E ? 第三章(电势)1.静电场是保守场:?=0 L2. 电势差:φ1 –φ2=(p1) 电势:φp= ??? (P0是电势零点) (p)电势叠加原理:φ=Σφi3. 点电荷的电势:q4πε0r (p0) (p2) dq 电荷连续分布的带电体的电势:φ= 4πεr4. 电场强度E与电势φ的关系的微分形式: E=-gradφ=-▽φ=-(i) ?x ?y ?z ?φ?φ?φ电场线处处与等势面垂直,并指向电势降低的方向;电场线密处等势面间距小。
5. 电荷在外电场中的电势能:=qφ移动电荷时电场力做的功:A12=q(φ1 –φ2)=1-2 电偶极子在外电场中的电势能:=-p?E ? 第四章(静电场中的导体)1. 导体的静电平衡条件: Eint=0,表面外紧邻处Es⊥表面或导体是个等势体。
第6章 恒定电流前面讨论了静电现象及其规律。
从本章开始将研究与电荷运动有关的一些现象和规律。
本章主要讨论恒定电流,6.1 电流 电流密度6.1.1 电流1、电流的产生 我们知道,导体中存在着大量的自由电子,在静电平衡条件下,导体内部的场强为零,自由电子没有宏观的定向运动。
若导体内的场强不为零,自由电子将会在电场力的作用下,逆着电场方向运动。
我们把导体中电荷的定向运动称为电流。
2、产生电流的条件:①导体中要有可以自由运动的带电粒子(电子或离子);②导体内电场强度不为零。
若导体内部的电场不随时间变化时,驱动电荷的电场力不随时间变化,因而导体中所形成的电流将不随时间变化,这种电流称为恒定电流(或稳恒电流)。
3、电流强度 电流的强弱用电流强度来描述。
设在时间t ∆内,通过任一横截面的电量是q ∆,则通过该截面的电流强度(简称电流)为q I t∆=∆ (6–1) 式(6–1)表示电流强度等于单位时间内通过导体任—截面的电量。
如果I 不随时间变化,这种电流称为恒定电流,又叫直流电。
如果加在导体两端的电势差随时间变化,电流强度也随时间变化,这时需用瞬时电流(0t ∆→时的电流强度)来表示:0lim t q dq I t dt∆→∆==∆ (6–2) 对于恒定电流,式(6–1)和式(6–2)是等价的。
在国际单位制中,电流强度的单位是安培(符号A)其大小为每秒钟内通过导体任一截面的电量为1库仑,即 111=库仑安培秒。
它是一个基本量。
电流强度是标量,所谓电流的方向只表示电荷在导体内移动的去向。
通常规定正电荷宏观定向运动的方向为电流的方向。
6.1.2 电流密度在粗细相同和材料均匀的导体两端加上恒定电势差后,;导体内存在恒定电场,从而形成恒定电流。
电流在导体任一截面上各点的分布是相同的。
如果在导体各处粗细不同,或材料不均匀(或是大块导体),电流在导体截面上各点的分布将是不均匀的。
电流在导体截面上各点的分布情况可用电流密度j 来描述。
电流密度是矢量。
为方便起见,选定正电荷的运动来讨论。
我们对电流密度的大小和方向作如下规定:导体中任一点电流密度j 的方向为该点正电荷的运动方向(场强E 的方向),j 的大小等于单位时间内通过该点附近垂直于该点正电荷运动方向的单位面积上的电量,用公式表示为,dq dI j dtds ds== (6–3) 式中,ds 为在导体中某点附近取的面积元,dq 为d t 时间内通过ds 的电量。
式(6–3)表明,电流密度的大小等于通过垂直正电荷运动方向单位面积上的电流。
若以0n 表示面积元的正法线方向,且0n 与该点的E 一致。
如图6–l(a)示。
式(6–3)可用矢量式表示,即 0dI ds=j n (6–4) 如果面积元ds 的法线方向0n 不和场强E 同方向,如图6–1(b)所示,则有cos dI j ds θ= 或写成 dI d =⋅j s (6–5)通过任意面积S 的电流强度应为:cos S S I d j ds θ=⋅=⎰⎰j s (6–6)式(6–6)表明, 通过某一面积的电流强度,等于该面积上的电流密度的通量。
在国际单位制中,电流密度的单位为2-⋅安培米;符号2A m -⋅),量纲为2IL -。
6.2 电阻 欧姆定律6.2.1 电阻 电阻率 欧姆定律在电流恒定和温度一定的条件下,通过一段导体的电流强度I 和加在导体两端的电势差12U U -成正比,即 12U U I R-=或 12U U IR -= (6–7) 这就是部分电路的欧姆定律,或称一段均匀电路的欧姆定律。
R 是比例系数,它的数值是由导体自身性质和尺寸决定的,称为导体的电阻。
电阻R 的倒数称为电导,即 1G R =在国际单位制中,电阻的单位为欧姆(符号Ω),量纲为 223IL MT --;电导的单位为西门子(符号S),量纲为2213I L M T --。
导体电阻的大小与导体的材料、几何尺寸和温度等因素有关。
对于一定材料、横截面积均匀的导体,实验证明,它的电阻R 与其长度l ,横截面积S 的关系为l R Sρ= (6–8) 式中,比例常数ρ称为电阻率。
它是一个仅由导体材料性质和导体所处的条件(如温度)决定的物理量。
电阻率的倒数称为电导率,即 1γρ= (6–9)在国际单位制中,电阻率的单位为欧姆·米(符号m Ω⋅),电导率的单位为⋅-1西门子米 (符号1S m -⋅)。
实验证明,各种材料的电阻率都随温度变化,纯金属的电阻率随温度的变化比较规则,在o ℃附近,温度变化不大的范围内,电阻率与温度有线性关系,表示为0(1)t ρρα=+ (6–10)式中,0ρ为o ℃时的电阻率,α称为电阻温度系数,单位是1/℃。
不同材料的α值也不同。
表6-1为几种常用材料的电阻率和电阻温度系数6.2.2 电流的功和功率 焦耳定律电流的功和功率 电流通过一段电路时,电场力移动电荷要作功。
在稳恒电流的情况下,所作的功A 可表示为1212()()A q U U It U U =-=- (6–11)式中,q 为在时间t 内通过电路的电量,12U U 、分别为电路两端的电势,I 为电路中的电流强度。
这个功称为电流I 的功,简称电功,其相应的功率为12()A P I U U t==- (6–12) 称为电流的功率,简称电功率。
在国际单位制中,电流功的单位为焦耳(J), 1焦耳=1安培·伏特·秒;电功率的单位为瓦特(W),1瓦特=l 焦耳·秒–1=1伏·安。
应该指出,若电路中是一阻值为R 的纯电阻,根据欧姆定律,式(6–12)可改写为2212()U U P I R R -== (6–13) 这时的电功率又称为热功率。
当电路是纯电阻时, 式(6-12)和式(6-]3)是等效的, 当电路中除有电阻外,还有电动机,充电的蓄电池等转换能量的电器时,式(6-12)和式(6-13)所表示的意义就各不相同了。
式(6-12)适应于计算任何性电路的电功率,它具有更普遍的意义。
焦耳定律 在某一电路中,用电器是一纯电阻R ,由能量转换与守恒定律可知,从电源输给电路的电能将全部转化为热能。
因此,电流流过这段电路时所产生的热量(通常称为焦耳热)应等于电流的功。
用Q 表示电流产生的热量,则有2212()U U Q I Rt t R -== (6-14) 这一关系称为焦耳定律。
它表明,当电流通过导体时,所产生的热量等于导体内电流的平方、导体的电阻以及通电时间三者的乘积。
焦耳热产生的原因,从微观上可以这样理解:自由电子在金属导体内运动时,电场力对它作功,使之动能增加,当电子与点阵相碰时,电子不断地把这部分能量传给点阵。
致使点阵的热运动加剧,引起导体的温度升高,点阵将得到的这部分能量以热的形式释放出来。
6.3 电动势6.3.1 电源的电动势若用导线将一个带正电的导体与另一个带负电的导体连接起来,形成一电路,如图6-4所示。
在此电路中,由于电场的存在,在静电力的作用下,正电荷从高电势流向低电势,负电荷从低电势流向高电势,形成电流。
随着两导体上正负电荷的逐渐中和,导线内的电场强度逐渐减弱,两导体的电势将趋于平衡,电荷的定向流动也随之停止。
由此可见,仅有静电力的作用,不可能长时间维持电荷的定向流动。
要在导体中维持稳恒电流,必须在导体的两端保持恒定的电势差。
为此,必须在电路中接上一种装置,把正电荷由低电势移向高电势,使电路两端保持一定电势差,这种装置称为电源。
电源的种类很多,如各种电池、发电机等。
电源为什么能保持电路两端的电势差呢?电源本身具有与静电力本质上不同的非静电力,如化学力(如电池),电磁力(如发电机)等。
图6-2 (a)表示一电源内部的电路,称为内电路。
假设在电源内部非静电力F k 使正电荷由B 向A 运动,于是A 端带正电,B 端带负电,随之电源内产生一方向从A 到B 的静电场,因此电源内的正电荷除受到非静电力F k 的作用外,还受到静电力F e 的作用,两者方向相反。
开始时A 、B 两端电荷积累不多,k e F F >,正电荷继续由B 向A 迁移,随着A 、B 两端正负电荷的积累增加,F e 逐渐增大,直到ke F F =时,A 、B 两端的正负电荷不再增加,A 、B 间的电势差达到了一定值,这就是电源的开路电压。
用导线将电源A 、B 两端接通,形成外电路,内、外电路构成闭合电路,如图6-2(b)所示。
A 、B 两端的电势差在外电路的导体中产生电场,于是在外电路中出现了从A 到B 的电流。
随着电荷在外电路中的流动,A 、B 两端积累的电荷减少,电源内部的电荷受到的F e 又小于F k ,于是电源内重新出现正电荷从B 向A 的运动。
可见外电路接通后,电源内部也出现了电流,但方向是从低电势流向高电势,这正是非静电力不同于静电力的特殊作用。
在电源内部和电源外部,形成稳恒电流的起因是不同的。
在电源内部,正电荷在非静电力作用下从负极流向正极形成电流,在外电路,正电荷在静电力作用下从正极流向负极形成电流。
电源中的非静电力是在闭合电路中形成稳恒电流的根本原因。
在电源内部、非静电力移送正电荷的过程中要克服静电力作功,从而将电源本身所具有的能量(化学能、机械能、热能等)转换为电能;因此,从能量观点看,电源就是将其它形式的能量转变成电能的装置。
电源电动势 为了表述不同电源转化能量的能力,人们引入了电动势这一物理量.我们用电动势来描述电源内部非静电力作功的特性。
我们定义把单位正电荷绕闭台回路一周时,非静电力所作的功为电源的电动势.如 以k E 表示非静电电场强度(仿照静电场的方法,将电荷q 在电源内所受到的非静电力 k F 和q 的比,用k E 来表示,即 k k q=F E )W 为非静电力所作的功,ε表示电源电动势,那么由上述电动势的定义,有 k W d qε==⋅⎰ E l (6-15) 考虑到在闭合回路中,外电路的导线中只存在静电场,没有非静电场;非静电电场强度k E只存在于电源内部,故在外电路上有0k d ⋅=⎰外E l 这样,式(6-15)可改写为k k l d d ε=⋅=⋅⎰⎰ 内E l E l (6-16) 式(6-16)表示电源电动势的大小等于把单位正电荷从负极经电源内部移至正极时非静电力所作的功.电动势虽不是矢量,但为了便于判断在电流流过时非静电力是作正功还是作负功(也就是电源是放电,还是被充电),通常把电源内部电势升高的方向,即从负极经电源内部到正极的方向,规定为电动势的方向.电动势的单位和电势的单位相同.电源电动势的大小只取决于电源本身的性质。
一定的电源具有一定的电动势,而与外电路无关.6.3.2电动势源的内阻应该指出,电源内部也有电阻,叫做电源的内阻,一般用符号i R 表示.为简明起见,在作电路图时常将电源的电动势ε和内阻i R 表述为如图6-3所示.一般家用铜导线的电阻,每米约为0.03Ω,而常用的电池,内阻约为1Ω.所以,一般电路中导线的电阻常常是略去不计的.但是对远距离的电力传输线来说,其导线的电阻则是要计算的.6.4 全电路欧姆定律前面我们讨论了电流通过一段均匀电路时的欧姆定律,但实际上我们经常会遇到包含电源在内的各种电路.下面我们先讨论含有电源的简单全电路的欧姆定律。