恒定电流恒定电场

电磁学第四章恒定电流和电路前三章讨论了静电场，场源电荷相对于观察者是静止不动的。

从本章起讨论电荷运动时引起的有关现象。

若电荷作有规则的定向运动就会形成电流，要维持电流的存在，必须要有相应的电场，所以本章主要讨论恒定电流和电场，并引入许多重要的物理概念。

§ 4.1恒定电流一、电流、电流强度、电流密度导体放在静电场中时，导体中的自由电子在外电场作用下发生定向运动，当导体内部场强为零时，定向运动停止。

若能使内部场强不为零，定向运动就会持续下去，这时，在导体中就有电流产生。

1、电流（1）定义：带电粒子（在外电场作用下）作宏观的定向运动便形成电流（叫做电流）本章只讨论：导体内部的电流。

（2）载流子：导体中的能在电场力作用下发生定向运动的带电粒子叫做该导体的载流子，它们是形成电流的内在因素。

不同性质的导体有不同的载流子：金属导体的载流子是自由电子，酸、碱、盐的水溶液中的载流子：是正负离子等。

（3）电流的方向正电荷运动的方向为电流的方向。

结论:A :导体中电流的方向总是沿着电场方向，从高电势处指向低电势处；B :导体中的载流子为负电荷（自由电子），此时可以把电流等效为等量的正电荷沿负电荷的反方向运动形成。

2、电流强度描述，电流的大小（1）定义：单位时间内通过导体任一横截面的电荷量，叫做该截面的电流强度。

（这里的截面可以推广到任意曲面）Aq表示为：I 二lim t >0-△t（2）电流强度I是反映导体中某一截面整体特征的标量。

A qI就某S面：1=三：平均地反映了S面的电流特征。

3、电流密度J（1）定义：导体中每一点的J的方向是该点正电荷运动方向（电场方向），J的大小等于过该点并与电流方向（正电荷运动方向）垂直的单位面积上的电流强度，写为：(2) J与I有不同：I是一个标量，描写导体中的一个面;J是矢量点函数，描写导体中的一个点。

(3) J与I的普遍关系只反映了J与I的特殊关系（要求面元与J垂直），下面推dS_导J与I的一般关系nJ在导体中某点处取一任意面元dS （dS与J并非垂直），面元dS的法线方向n?与该点的J夹角为二，则dS在与J垂直的平面上的投影为：dS〕二dScos^而dl 二JdS = JdScos^ （标量）二J r?d^ = J dS（二矢量点乘仍为标量）所以通过导体中任意曲面S的电流强度I与J的关系为：I 二J dSS此式说明：一曲面上的I是J对该曲面的通量（J通量）。

高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）专题七电场恒定电流【考查要点】电场是历年高考试题中的重点之一．查的内容主要集中在两个方面：一是有关对电场本身的认识，即电场、电场强度、电势、电势差、电势能、电场线、等势面；二是电场知识的应用，即带电粒子在匀强电场中的运动、电容器等．电场强度、电势差等基本知识的考查一般以选择题、填空题的形式出现；对于电场中导体和电容器的考查，常以小综合题型出现．带电粒子在电场中运动一类问题，是高考中考查的重点内容之一．其次在力、电综合试题中，多把电场与牛顿运动定律，动能定理，功能关系，运动学知识，电路知识等巧妙地综合起来，考查学生对这些基本知识、基本规律的理解和掌握的情况，应用基本知识分析、解决实际问题的能力。

纵观这类题目，所涉及的情景基本相同（无外乎是带电粒子在电场中平衡、加速或偏转），但命题者往往拟定不同的题设条件，多角度提出问题，多层次考查知识和能力．恒定电流主要考查以"电路"为核心的三部分内容:一是以部分电路的欧姆定律为中心,考查直流电路的基本概念、伏安法测电阻、电功和电热等问题;二是以闭合电路的欧姆定律为中心,考查电源的作用、闭合电路的功率分配和能量转化的关系、电路的路端电压与电源电动势和内阴天的关系;三是以电路中的电工仪表的使用为中心,考查电学实验中仪器的选取、电表的读数、实物连接、数据处理和误差分析等问题.尤其是电学知识联系实际的问题和探究实验问题是近几年高考考查的热点. 欧姆定律、焦耳定律往往与电磁感应现象相交叉渗透；电功率、焦耳热计算往往与现实生活联系较密切，是应用型、能力型题目的重要内容之一，也是高考命题热点内容之一.历届高考命题形式一是以选择、填空方式考查知识；二是与静电、磁场和电磁感应结合的综合题，值得说明的是，近年来高考在对本章的考查中，似乎更热衷于电路的故障分析.这类题通常都来自生活实际，是学生应具备的基本技能.尤其引人关注的是电路实验有成为必考题的趋势.【名师解题指南】一、重视对基本概念、基本规律的理解教育的目的是提高人的素质，科学知识是素质的重要组成部分，即便是能力立意十分突出的试题，也绝不会脱离基本知识、概念。

高中物理：电流、电源的概念【知识点的认识】1．电源的作用：维持电路两端的电势差，使电路中保持持续的电流．2．恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场．3．恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流．4．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＝；②决定式：I＝；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）．注意：（1）I＝是电流的定义式，是普遍适用的．电流的微观表达式I＝nqSv就是由该定义式推得的．（2）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．【命题方向】常考题型是考查对概念的理解：下列说法中正确的是（）A．电流的方向就是电荷移动的方向B．在直流电源的外电路上，电流的方向是从电源正极流向负极C．电流都是由电子的移动形成的D．电流是有方向的量，所以是矢量分析：电流的方向就是正电荷定向移动的方向．在直流电源的外电路上，电流的方向是从电源正极流向负极．电流都是由自由电荷的定向移动形成的．电流有方向，但电流的运算不遵守平行四边形定则，是标量．解答：A、物理学上规定，电流的方向与正电荷移动的方向相同．故A错误．B、在直流电源的外电路上，电流从电源正极流出进入负极．故B正确．C、电流都是由自由电荷的定向移动形成的，不一定是由电子定向移动形成的，也可以由正电荷移动形成的．故C错误．D、电流有方向，表示流向，但电流的运算不遵守平行四边形定则，是标量．故D错误．故选B．点评：本题中要注意电流的方向与矢量的方向意义不同，其运算按代数法则，电流不是矢量，是标量．。

《在实践中认识电场和恒流》介绍：电场和恒流是电学和电子学中的重要概念，在日常生活中有着广泛的应用。

在本文中，我们将详细探讨电场和恒定电流，并提供如何在实践中使用这些概念的示例。

1.什么是电场？电场是另一个带电粒子或物体施加在带电粒子上的电力的量度。

它是一个无形的力场，围绕着一个带电粒子或物体，并影响其影响范围内的其他带电粒子。

电场通常用力线表示，它表示电场的方向和强度。

电场的方向总是垂直于力线，电场的强弱用力线的密度表示。

电场是电力和电子学中的一个重要概念，因为它决定了带电粒子的行为以及电路和设备中的电流。

2.什么是恒流？恒定电流是一个术语，指的是稳定、不变的电流量流过电路或设备。

换句话说，无论电路或设备的电阻或电压发生任何变化，电流都保持在恒定水平。

恒定电流是电子学中的一个重要概念，因为它通常用于确保设备或电路持续可靠地运行。

例如，恒流可用于保持发光二极管(LED) 的亮度或温度传感器的精度。

3.电场和恒流的应用：电场和恒流在日常生活中有许多应用。

这里有一些例子：•电场：电场用于各种设备和技术，包括电动机、发电机和静电除尘器。

它还用于医疗设备，例如除颤器和MRI 机器。

•恒定电流：恒定电流用于各种设备和技术，包括LED 照明、温度传感器和电源。

它还用于科学仪器，如电流表和检流计。

4.安全注意事项：在电场和恒定电流下工作时，务必要考虑安全性。

如果处理不当，两者都可能很危险。

例如，高压电场会导致触电或烧伤，大电流会导致电气火灾或电子设备损坏。

为确保安全，务必采取适当的预防措施，例如佩戴防护设备、使用经批准的电气设备和材料，以及遵循适当的电气安全程序。

结论：电场和恒流是电学和电子学中的重要概念，在日常生活中有着广泛的应用。

电场是施加在带电粒子上的电力的量度，而恒流是指稳定、不变的电流量流过电路或设备。

这两个概念都用于各种设备和技术，包括电动机、发电机、LED 照明和温度传感器。

在电场和恒定电流下工作时，务必要考虑安全性，并采取适当的预防措施以确保人员和设备的安全。

电场 恒定电流一. 教学内容：电场 恒定电流1. 库仑定律：在真空中两个点电荷间的相互作用力F ，跟两个电荷电量Q 1、Q 2的乘积成正比，跟距离r 的平方成反比。

221r Q KQ F =2. 电场（1）电荷的周围存在着一种物质叫电场。

电场的最基本特性是对电场中的电荷有力的作用。

（2）电场强度：点电荷在电场中某点受到的电场力F 跟它的电量q 的比值，叫做该点的电场强度，电场强度是矢量。

q F E /=——定义式 对于点电荷产生的电场2r KQ E = （3）电场线在电场中，画出一组有方向的曲线，曲线上各点的切线方向都和该点的电场方向相同，这组曲线即电场线。

3. 电势（1）电势能：电荷在电场中由相对位置决定的能量叫电势能。

电势能是标量，电荷的电势能的大小由电荷的电量及它在电场中的位置共同决定。

电势能有正、有负，电势能的正负表示势能比零大或小。

（2）电势：电荷在电场中具有的电势能ε跟电荷电量q 的比值叫做这点的电势。

q /εϕ=（3）等势面在电场中，电势相等的点构成的面叫等势面。

4. 电势差和电场力的功（1）电势差在电场中，两点间的电势之差就叫电势差，又叫电压。

b a ab U ϕϕ-=。

电场力做功跟电荷电量的比值，即电势差。

（2）电势差与电场强度的关系 d E U ⋅=例：电量c q 6105-⨯-=的点电荷从电场中O 点分别经过A 、B 、C 点移到D 点，已知电荷从O 点移动到A ，A 到B ，B 到C ，C 到D 电场力做功分别是J W O A 5105-⨯=，5108-⨯-=AB W J ，5109-⨯=BC W J ，5108-⨯-=CD W J ，则O 、A 、B 、C 、D 五点中哪一点电势最大？若规定O 点为零电势，则D 点电势？分析与解答：对于负电荷，它在电场中电势能最小的地方，就是电场中电势最小的地方，而电势能最小的地方，又是电场力对负电荷做功最多的地方。

点电荷从O 点移到A 、B 、C 、D 各点，5105-⨯=O A W J ，5103-⨯-=+=AB O A D B W W W J ，5106-⨯=+=BC O B O C W W W J ，5102-⨯-=+=CD O C O D W W W J 。

恒定电场与恒定电流相关思考有关恒定电场与恒定电流的产生过程与特点思考如下：1.电源产生的电场：电源两极上带的电荷会产生一个电场，类似于电偶极子的电场。

电场线从正极指向负极，强度在空间中分布不均。

2.导体连接后的变化：当导体连接到电源时，导体内的自由电荷（如电子）在电场力作用下开始移动，并在导体内部和表面产生感应电荷。

这些感应电荷会改变原有的电场分布。

3.动态平衡：随着感应电荷的产生和分布，电场分布会逐步改变，直至达到动态平衡状态。

此时，感应电荷的总量不再增加，电场线沿导线方向分布，确保电荷能够最有效地沿着导线路径流动。

4.电场线的近似描述：“电场线处处沿着导线方向”和“电场线处处均匀分布”都是近似的描述。

实际上，由于导线的弯曲、分叉以及电阻分布均匀性等因素，电场线可能会发生微小的偏离，但在大多数情况下，这种偏离对电路分析的影响可以忽略不计。

5.电流密度与表面电流：“电流密度处处相等”也是近似的描述。

实际上，电流密度可能因导体截面形状、材料特性和可能的电流集中现象（如表面效应）而在不同位置有所不同。

特别地，在导体表面附近，由于电荷更容易在表面聚集和移动，表面电流可能会相对较大。

6.低电阻路径与电流分布：在导线中，低电阻路径使得电场和电流能够沿导线方向均匀分布和传播。

这是欧姆定律的体现，即电流与电阻成反比。

因此，设计电路时通常会选择电阻较小的导体材料以确保电流有效传输。

通过这些描述，我们可以更深入地理解电路中的电场和电流分布，以及它们如何受到导体几何形状、电阻特性等因素的影响。

在电路分析和设计中，这些原理是至关重要的。

第二章恒定电流2.1电源和电流一、电源1.定义：能把电子从A搬运到B的装置2.作用：能使电路中维持持续的电流3.种类：干电池、蓄电池、发电机二、恒定电场1.定义：闭合回路中电源两极上带的电荷和导线和其他电学元件上堆积的电荷共同激发而形成的电场。

这种由稳定分布的电荷所产生的电场，称为恒定电场。

2.特点：1）基本性质与静电场相同，但不是静电场，是动态平衡。

2）电场线处处沿着导体的方向。

三、恒定电流1.定义：大小、方向都不随时间变化的电流。

2.定义式：q表示时间t内通过导体某横截面的电荷量单位：安培，简称安，符号A。

3.方向1）规定正电荷定向移动的方向为电流方向2）在电源外部电路，电流从正极流向负极3）在电源内部电路，电流从负极流向正极4.测量仪器：电流表5.电流分类1）交变电流：方向随时间作周期性变化的电流2）直流电流：方向不随时间变化的电流3）恒定电流：方向和大小都不随时间变化的电流4）脉动电流：强弱随时间变化的直流电流6.电流的微观式：n单位体积电荷数；s导体横截面积；l导体长度，e单位电荷量，v电荷定向移动速率7.电流的决定式（欧姆定律）四、补充：三个速度电荷定向移动：10-5m/s，极小，电流成因热运动：105~106m/s，电阻成因场传播：3×108m/s，即电流的传播速率注意：电荷定向移动速率不是电流的传播速率2.2电动势一、电源的作用1.电源能维持电路中稳定的电流，是因为它有能力把来到负极的正电荷经过电源内部不断地搬运到正极。

2.电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电势能的装置。

3.干电池1）非静电力：化学作用2）化学能→电势能4.发电机1）非静电力：电磁作用2）机械能→电势能二、电动势1.定义：非静电力把电荷从电源负极送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值叫做电源的电动势。

1）等于电源没有接入电路时两级间的电压2）等于短路时的路端电压3）等于电路内、外电压之和4）等于将单位正电荷从负极移送到正极时非静电力做的功2.公式：电源从负极到正极移送电荷q时非静电力所做的功为W单位：伏特（V）3.物理意义：表征电源把其他形式的能转化为电能的本领。