朱卫华《大学物理》3-恒定电流.ppt
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选修31恒定电流复习PPT课件
U=110V，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速
率向上提升重物时，电路中的电流强度I=5.0A，求电动
机的线圈电阻大小（取g=10m/s2）.
R=4欧
R1
R2
R3
(1)
(2)
练5已知如图，R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，则接
入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。
R1:R2:R3=1:2:6
（1）11000J（2）100J（3）10900J （4）1100W（5）10W（6）1090W
电动机发生“堵转”时？
W=Q=1210000J W机=0 P输=P损=121000W P输=0
即非纯电阻的电路，欧姆定律已不再适用
12
练3.某一电动机，当电压U1=10V时带不动
负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电 压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电 流为I2=1A。求这时电动机的效率是多大？
能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是不可避免
的热能损失，例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光
灯等。
W=UIt
11
例如： 电机额定电压：U=220V,R=0.4 ,正常工作时的电流 I=5A,t=10s.
(1)电动机消耗的电能?(2)产生的热量?(3)输出的机械 能?(4)电动机的输入功率?(5)损失的功率(6)输出功率?
I R1
1 R2
U R2
2
1
R1 2
O
UO
I
7
练1.实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪
个图象来表示:( A )
I
I
I
I
o
Uo
Uo
恒定电流.ppt
把电路知识与电场知识紧密结合起来
是这套教材在电路知识呈现方面的一大特 色。第1节正是电场与电路两部分知识的衔 接。所以，对电场知识的必要复习和回顾， 对理解本章知识的学习有很大帮助。
电源
类比
恒定电流
• 规定正电荷定向移动的方向为电流的方向．
（1）在金属导体中，电流方向与自由电荷 （电子）的定向移动方向相反；在电解液中， 电流方向与正离子定向移动方向相同，与负 离子走向移动方向相反． （2）电流是标量．它的运算不遵循平行四边 形定则．
电流表和电压表各一个，知道其内阻的大约值
①内接法
Rx
V
A
若
Rx RV RA Rx 时，选用电流表内接法。由于该电路
中电压表的读数U表示被测电阻Rx与电流表A串联后的 总电压，电流表的读数 I 表示通过Rx的电流，所以使用 该电路所测电阻 ，比真实值Rx大了RA. U R测 Rx RA I
电源
1、电源的内部电场如何？
2、如果接入导线，如图所示， 正电荷将怎样移动？
3、导线中的电流方向？
4、电源正极的正电荷会不断流向负极，电源两 极间的电压怎样变化？电源在这的作用是什么？
5、电源把正电荷从电源的负极搬到正极，电场力 做正功还是负功？ 6、什么力来克服电场力做功？从能量的角度看， 电源的作用是什么？
例题1：一平行板电容器C，极板是水平放臵的，它 与三个可变电阻及电源连接成如图电路，有一个质量 为m的带电油滴悬浮在电容器的两极板之间，静止不 动。现要使油滴上升，可采用的办法是【 】 A．增大R1 B．增大R2 C．增大R3 D．减小R2
例题2：在如图的电路中，电压U=3.0 V，电阻 R1=10 Ω，R2=10 Ω，R3=20 Ω，R4=35 Ω；电容器 的电容C=100 μF．电容器原来不带电．求接通电 键K后流过R4的总电量．
大学物理上恒定电流
02 电源和电阻
电源的电动势
总结词
电源的电动势是电源将其他形式的能量转换为电能的本质，是电源内部非静电力克服电场力做功的结 果。
详细描述
电源的电动势是指电源在单位时间内将单位正电荷从负极移动到正极所做的功，表示了电源将其他形 式的能量转换为电能的能力。电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极，即电势升高的方向。 常见的电源电动势有干电池、铅蓄电池等。
03
在交流电路中，由于电流和电压的相位差，电导和电阻的大小会随着频率的变 化而变化。在高频电路中，由于趋肤效应和邻近效应等因素的影响，电导和电 阻的大小会有所不同。
电容的定义和性质
01
电容是电路中另一个重要的基本物理量，表示电场中储能 的物理量。在电路中，电容是指电场中电荷量与电压的比 值，即C=Q/U。
欧姆定律和基尔霍夫定律是描述电路中电压、电流和电阻之间关系的两个基本定律。
详细描述
欧姆定律指出在纯电阻电路中，电压等于电阻乘以电流，即U=IR。基尔霍夫定律则包括两个部分，第一定律 （节点定律）指出在电路中，流入节点的电流等于流出节点的电流；第二定律（回路定律）指出在电路中，环路 电压的代数和为零。这两个定律是电路分析的基本工具，可以帮助我们解决复杂的电路问题。
04 电路分析
节点电流和回路电压法
节点电流法
通过列写电路中所有节点的电流 方程来求解电路中的电流。节点 电流法适用于具有多个支路的复 杂电路。
回路电压法
通过列写电路中所有回路的电压 方程来求解电路中的电压。回路 电压法适用于具有多个独立回路 的电路。
戴维南定理和诺顿定理
戴维南定理
任何一个线性有源二端网络，都可以等效为一个电压源和一个电阻串联的形式。 其中电压源的电压等于网络中所有电源电动势的代数和，电阻等于网络中所有 电源内阻的串联。
恒定电流恒定电流基本概念
问 (1)当接通几只电热器时,实际使用的电热器 都正常工作？
(2)当接通几只电热器时,发电机输出功率最大？ (3)当接通几只电热器时,电热器组加热物体最快？
(4)当接通几只电热器时,电阻 R1R2 上消耗功
率最大？ (5)当接通几只电热器时,实际使用的每只电热器
中电流最大？
（四）串联电路与并联电 路的特征
U
g
;
n U总 (Rg R分压)
Ug
Rg
∴ R分 (n 1)Rg
（3）使用：并联在被测电路两点间.
电流从“+”流入，“-”接线柱流
出理. 想
相当于 RV 断路;
实际 相当于已知电压的大电阻
准确度
（4）读00 ~~数13V：5V
0.1V 0.5V
估计到
电场力对移动电荷做的功
单位 V（伏特）1V=1J/C
V
通 路
U内 U端 ,
Ir内 U端
量度式 等于内外电压之和
U AB IRAB U内 Ir内(纯电阻)
断
路 时
U端（可用 直测）
实 验
测路端电压：电源外部电流由U高 U低 测内电压：电源内部电流由U低 U高 ε为标量：内部电流方向为电动势
的方向.
（四）、电功、电热、电功率
物理量
电功W
电热Q
电功率P
物理意义 能量转化
电流通过电路的功, 即电荷定向移动电 场力的功
电流通过导体 电阻时的功
表征电流做功 快慢的物理量,
即电流的功与
消耗电能转化为 消耗电能转
其它能(内能、机 械能、化学能)
化为内能
做功所用的时 间的比值
物理选修3-1第二章恒定电流知识点总结汇总.ppt
合金：电阻几乎不随温度变化
锰铜合金、镍铜合金
标准电阻
.精品课件.
18
2.7 闭合电路的欧姆定律
一、闭合电路的欧姆定律： 电路的组成： 外电路： 内电路：
闭合电路：
在外电路，沿电流方向电势降低。 在内电路，沿电流方向电势升高。
.精品课件.
19
一、闭合电路的欧姆定律：
内容：闭合电路中的电流强度跟电源的电动 势成正比，跟整个电路的总电阻成反比。
电功率EI
功率U外I
∴ P出= P总- P内
电源内部的 发热功率I2r
.精品课件.
23
2、电源最大输出功率（纯电阻电路）
P出 UI
I 2R
E2R (R r)2
E2 (R r)2
4r
当R＝r时：Pm＝ E2 4r
R
P
当R＜r时：R越大，P出越大 Pm
当R＞r时：R越大，P出越小
若PR1= PR2 ，则r2=R1R2
斜率tan =-tan
ΔU ΔI
=-r
0
E
r .精品课件.
21
关于电源的功率问题 闭合电路中的能量转化
电源提 供电能
外电路消 耗的能量
r
内电路消 耗的电能
.精品课件.
22
三、电源的输出功率与效率
1、推导：由E= U外+ U内
得：EI= U外I+ U内I
即：P总= P外+ P内
r
电源提供的 电源的输出
1Ｍ=106
1、公式： I U R
2、适用范围：金属、电解液适用，
气体、半导体不适用。.精品课件.
5
三、导体的伏安特性曲线（ I-U图象）
朱卫华大学物理-3-恒定电流2019 42页PPT文档
t
Q0e
电导率越大,放电越快。在<静电安全要求指南中> ,有 的规程强调规定弛豫时间小于0.2秒,以保证快速泄漏。
电 动 势
视频
§7-1－4 电源 电动势
一 电动势
能不断分离正负电荷使正电荷 非静电力
逆静电场力方向运动。
§7-1－4 电源 电动势
电源
提供非静电力的装置.
非静电性场强度
Ek
3 欧姆定律的微分形式
dI dU R
R dl
dS
dI 1 dU dS
dl
dI 1 dU 1 E E dS dl
欧姆定律 微分形式
j
1
E
E
I
dI U
dl dSUdU
注意
一般金属或电解液，欧姆定律在相当大的电压范 围内是成立的，但对于有些导体或半导体，欧姆 定律不成立，这种非欧姆导电特性有很大的实际 意义，在电子技术，电子计算机技术等现代技术 中有重要作用。
关于电动势与电势差释疑
3、电势差是指在静电场和稳恒电场中，把单位 正电荷从A点沿任意路径移到B点静电场力所作 的功，它是描述静电场或稳恒电场本身性质的 物理量。电动势和电势差都是描述移动单位正 电荷的做功本领，只是前者是非静电力做功， 而后者是静电性力做功，与路径无关。
关于电动势与电势差释疑
4、在闭合电路中须有非静电力和恒定电场共同作 用才能形成恒定电流。在电源内部，非静电力起主 要作用，正电荷从低电势移到高电势，电源的非静 电力做功，将其他形式的能量转化为电场能量，电 场能量增加；在外电路中，正电荷只受恒定电场力 的作用从高电势移到低电势，电场能量减少，转化 为电阻上的焦耳热。
恒定电流复习精品PPT课件
电源内部的 发热功率I2r
2、电源最大输出功率（纯电阻电路）练习册48页
P出 UI
I2R
E2R (R r)2
E2 (R r)2
4r
当R＝r时：Pm＝ E2 4r
R
P
当R＜r时：R越大，P出越大 Pm
当R＞r时：R越大，P出越小
若PR1= PR2 ，则r2=R1R2
0
r R1
R2
R
3、电源的效率：
（1）定义式:I=q/t
（2）电流有方向，但它是标量。 规定：导体内正电荷定向移动的方向为电流方向。
（3）金属导体中电流的计算式：I=nqSv
n为单位体积内的自由电荷的个 数，S为导线的横截面积，v为 自由电荷的定向移动速率。
2.2 电动势
1、定义:非静电力把正电荷从负极移到正极
所做的功跟它的电荷量的比值。
斜率tan =-tan
ΔU ΔI
=-r
0
E
r
关于电源的功率问题 闭合电路中的能量转化
电源提 供电能
外电路消 耗的能量
r
内电路消 耗的电能
三、电源的输出功率与效率
1、推导：由E= U外+ U内
得：EI= U外I+ U内I
即：P总= P外+ P内
r
电源提供的 电源的输出
电功率EI
功率U外I
∴ P出= P总- P内
1、n个相同电池（E、r）串联： En = nE rn = nr
2、n个相同电池（E、r）并联： En = E rn =r/n
2.5 焦耳定律 Q＝I2Rt
电功和电热： 1）纯电阻电路中：
W＝UIt＝I2Rt＝Q P电＝UI＝ P热＝Q／t＝I2R 2）非纯电阻电路中： W＝UIt >I2Rt＝Q； P电＝UI >P热＝Q／t＝I2R P电＝P热＋P其它
大学物理恒定电流(老师课件)
dq内 J dS dt S
J dS 0 （稳恒电流）
S
通过闭合曲面的电流密度的通量为零。 否则就违反电荷守恒定律了。
由稳恒条件可得出几个结论 1）对一段无分支的稳恒电路，其各横截面的电流强度相等。 2）稳恒电流的电路必须闭合。 3）对于稳恒电流电路的任一节点， 流入、流出节点的电流强度的 代数和为零。
Steady Electric Current
13. 1 电流 电流密度
一、 电流
1. 电流形成条件 1) 导体内有可以自由运动的电荷； 2) 导体内要维持一个电场。 2. 电流强度 单位时间内通过导体任一横截面的电量，即：
q I t
dq I dt
规定：正电荷运动的方向为电流的方向。
dq I dt
解
蓄电池充电时，电流方向与电动势方向相反，
A I充
则其端电压为 U AB充 I充R ε
R
B
ε
蓄电池放电时，电流方向与电动势方向相同， 则其端电压为 U AB放 I 放R ε 解得：
A I放 R
B
U AB充 U AB放 2.06 1.96 R 0.02Ω I充 I 放 3 2
单位时间内通过导体任一横截面的电量
S I=envS I v
例：
e—每个载流子（电子）所带电量
v 为电子的漂移速度大小
n—载流子浓度
I e 2πR
二、电流密度 对大块导体不仅需用电流强度来描述，还需 建立电流密度的概念， 进一步描述电流强度的 分布。
例如：电阻法探矿
（图示）
1. 电流密度 J
积分形式
上式对非均匀导体 非稳恒电流也成立
恒定电流 PPT课件 课件(8份) 人教课标版1
2.2电动势
一、电源的作用
1、在导线中，电场方向 是怎样的？ 2、正电荷在导线中如何 移动？电流方向是怎样的？
+
+
正极
负极
电源 3、在电源内部电场是怎样的？电源内部的电流方向 如何？ 4、电源把正电荷从电源的负极搬到正极，电场力做 正功还是负功？ 5、什么力来克服电场力做功？从能量的角度看，电 源的作用是什么？
思考与讨论
某个电动势为E的电源工作时，电流为I， 乘积EI的单位是什么？从电动势的意义来考 虑，EI表示什么？
如果E=3V，I=2A，请具体说明EI的含义。
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
4、单位： 伏特
V
1V=1J/C
5、特点：电动势由电源中非静电力的特 性决定，跟电源的体积、形状无关，与 是否联入电路及外电路的情况无关。
6、标量 7、内阻：电源内部也是由导体组成的， 也有电阻r，叫做电源的内阻，它是电源 的另一重要参数
电动势与电势差的区别
1. 电动势：W非静电表示正电荷从负极移到 正极所消耗的化学能（或其它形式能）， E表示移动单位正电荷消耗化学能（或其 它形式能）反映电源把其它形式能转化 为电能的本领。 电势差：W表示正电荷在电场力作用下从 一点移到另一点所消耗的电场能，电势 差表示移动单位正电荷消耗的电能。反 映把电能转化为其它形式能的本领。 2. 电动势表征电源的性质，电势差表征
从能量的角度看电源 也是通过非静电力做功 把其他形式的能转化为 电能的装置。
一、电源的作用
1、在导线中，电场方向 是怎样的？ 2、正电荷在导线中如何 移动？电流方向是怎样的？
+
+
正极
负极
电源 3、在电源内部电场是怎样的？电源内部的电流方向 如何？ 4、电源把正电荷从电源的负极搬到正极，电场力做 正功还是负功？ 5、什么力来克服电场力做功？从能量的角度看，电 源的作用是什么？
思考与讨论
某个电动势为E的电源工作时，电流为I， 乘积EI的单位是什么？从电动势的意义来考 虑，EI表示什么？
如果E=3V，I=2A，请具体说明EI的含义。
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4、单位： 伏特
V
1V=1J/C
5、特点：电动势由电源中非静电力的特 性决定，跟电源的体积、形状无关，与 是否联入电路及外电路的情况无关。
6、标量 7、内阻：电源内部也是由导体组成的， 也有电阻r，叫做电源的内阻，它是电源 的另一重要参数
电动势与电势差的区别
1. 电动势：W非静电表示正电荷从负极移到 正极所消耗的化学能（或其它形式能）， E表示移动单位正电荷消耗化学能（或其 它形式能）反映电源把其它形式能转化 为电能的本领。 电势差：W表示正电荷在电场力作用下从 一点移到另一点所消耗的电场能，电势 差表示移动单位正电荷消耗的电能。反 映把电能转化为其它形式能的本领。 2. 电动势表征电源的性质，电势差表征
从能量的角度看电源 也是通过非静电力做功 把其他形式的能转化为 电能的装置。
恒定电流PPT教学课件
（1）电动机正常工作时的输出功率。 （2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电
动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中 转子不转动时为纯电阻用电器）
答案：1.5W，8W
四、串并联电路
直线运动
直线运动
串、并联电路的特点和性质
直线运动
五、等效电路的画法——电势法
1、电势法具体步骤：首先根据电流的流向分析电 路中各个节点的电势高低，并将各个节点按电势从 高到低的顺序排列；然后将每个电阻画在相应的两 节点间。等电势点画在同一个面上
聚 落
形式
分布
与地理环 境的关系
世界民居
直线运动
1、城市与乡村的差异表现在 A乡村的道路较城市密集、错综复杂。 B人口的职业构成有较大的差异 C功能差别，乡村功能较为复杂 D人口密度不同，乡村人口稠密 2、下列哪种条件不利于聚落的形成 A水源充足 B交通便利 C自然资源丰富 D崎岖山地
直线运动
3、热带沙漠地区的房屋，厚墙加小窗 的作用是 A防寒 B防晒、防沙C防雨 D以上都不对
你能解释下面两种民居建筑特色形成的原因吗？
寒冷地区的民居墙体厚实，屋内直线建运动有壁 炉或火炕，窗户比较小，有的窗户还装 上双层玻璃。在冬天积雪较多的地方， 屋顶大多高耸。
寒冷地区的气候 风劲、雪大，厚实 的墙体可以抵御寒 风，保持屋内暖和。 高耸的屋顶，不易 积雪，保护建筑物。
湿热地区的民居墙体相对单薄，直线门运动窗 开得较大，并建有较完善的排水系统。
直线运动
第2部分 电功、电功率及串并联电路
一、电功 电功率 二、焦耳定律（实验定律） 三、串、并联电路的特点和性质 四、等效电路的画法——电势法 五、例题讲解
直线运动
一、电功
1、电流做功实质上是电场力推动自由电荷定向移动所 做的功. 2、电流做功的过程伴随着电能和其它形式的能的转化.
动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中 转子不转动时为纯电阻用电器）
答案：1.5W，8W
四、串并联电路
直线运动
直线运动
串、并联电路的特点和性质
直线运动
五、等效电路的画法——电势法
1、电势法具体步骤：首先根据电流的流向分析电 路中各个节点的电势高低，并将各个节点按电势从 高到低的顺序排列；然后将每个电阻画在相应的两 节点间。等电势点画在同一个面上
聚 落
形式
分布
与地理环 境的关系
世界民居
直线运动
1、城市与乡村的差异表现在 A乡村的道路较城市密集、错综复杂。 B人口的职业构成有较大的差异 C功能差别，乡村功能较为复杂 D人口密度不同，乡村人口稠密 2、下列哪种条件不利于聚落的形成 A水源充足 B交通便利 C自然资源丰富 D崎岖山地
直线运动
3、热带沙漠地区的房屋，厚墙加小窗 的作用是 A防寒 B防晒、防沙C防雨 D以上都不对
你能解释下面两种民居建筑特色形成的原因吗？
寒冷地区的民居墙体厚实，屋内直线建运动有壁 炉或火炕，窗户比较小，有的窗户还装 上双层玻璃。在冬天积雪较多的地方， 屋顶大多高耸。
寒冷地区的气候 风劲、雪大，厚实 的墙体可以抵御寒 风，保持屋内暖和。 高耸的屋顶，不易 积雪，保护建筑物。
湿热地区的民居墙体相对单薄，直线门运动窗 开得较大，并建有较完善的排水系统。
直线运动
第2部分 电功、电功率及串并联电路
一、电功 电功率 二、焦耳定律（实验定律） 三、串、并联电路的特点和性质 四、等效电路的画法——电势法 五、例题讲解
直线运动
一、电功
1、电流做功实质上是电场力推动自由电荷定向移动所 做的功. 2、电流做功的过程伴随着电能和其它形式的能的转化.
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S S
电阻率
电导率
电阻率（电导率）不但与材料的种类有关，而且还 和温度有关 。一般金属在温度不太低时
2 1[1（T2 T1)]
电阻的温度系数
2 超导体
有些金属和化合物在降到接近绝对零度 时，它们的电阻率突然减小到零，这种 现象叫超导。
R/
0.10
* * **
0.05
超导的转
变温度 TC
4.10 4.204.30 T/K
关于静电场和恒定电场的区别
1、恒定电场与静电场的不同之处为：激发静电场 的源电荷相对静止，激发恒定电场的源电荷运动。
2、静电场的维持不需要能量转换，而恒定电场 的维持必伴随能量转换。
关于静电场和恒定电场的区别
3、静电场中的导体内部场强为零，导体是等势 体，导体内无电流，而恒定电场中的导体内部场 强不为零，导体不是等势体，表面也不是等势面， 导体内有电流。
晶体二极管的伏案特性曲线
例1 一内、外半径分别为R1 和 R2 的金属圆筒，长 度l , 其电阻率 ，若筒内外电势差为U ，且筒内缘 电势高，圆柱体中径向的电流强度为多少 ？
解法一
dR dr dr
S 2π rl
R R2 dr ln R2
R1 2π rl 2π l R1
I U 2π lU ln R2
解：设带电体的电量为Q,包围此带电体是曲面为S,
由高斯定理得
D dS Q
S
此曲面泄漏的电流强度为
I
dQ dt
s
j
dS
例题2 静电泄漏与防止静电灾害
D dS Q
S
j ＝Ｅ
3 欧姆定律的微分形式
dI dU R
R dl
dS
dI 1 dU dS
dl
dI 1 dU 1 E E
dS dl
欧姆定律 微分形式
j
1
E
E
I
dI
U dl
dSU dU
注意
一般金属或电解液，欧姆定律在相当大的电压范 围内是成立的，但对于有些导体或半导体，欧姆 定律不成立，这种非欧姆导电特性有很大的实际 意义，在电子技术，电子计算机技术等现代技术 中有重要作用。
在复杂的直流电路中，三条或三条以上电路 的交汇点称为节点，对每个节点，流入节点 的电流等于流出节点的电流。这就是基尔霍 夫第一方程，实质是恒定电流下的电荷守恒 定律。
恒定电场
1）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。
2）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。
关于恒定电流、电流强度及电流密度来自释疑电流强度是单位时间内通过导体某一截面的电 量，描述导体中某一截面上电荷流动的总体情 况，是标量；而电流密度是描述导体中某一点 处电荷流动的情况，是矢量；它们之间的关系 是：通过曲面的电流强度等于通过该曲面的电 流密度的通量。
关于恒定电流、电流强度及电流密度 释疑
有
dq 0 dt
s j dS 0
I1 I2 I3 I4 I5 0
s
j
dS
dq dt
节点电流定律(基尔霍夫第一定律)
Ii o
关于恒定电流、电流强度及电流密度 释疑
dq
s j dS dt
恒定电流即导体内任一点电流密度矢量的大 小和方向都不随时间变化的电流，电流密度 只是空间位置的函数，即电荷密度不随时间 变化，恒定电流的电流线是闭合曲线。
二 电流密度矢量
j
方向规定 大小规定 电流强度
该点正电荷运动方向
j dI
dS cos
dI j dS
I s j dS
§7-1－2 恒定电流与恒定电场 1.电流连续性方程(电荷守恒定律）
S
dq内 0
dt
j
电流连续性方程
j
ds
dq内
S
dt
2 恒定电流
若闭合曲面 S 内的电
荷不随时间而变化，
R
R1
U
r R1
R2
l
解法二
I j dS j2πrl
j I E
2 πrl
U
r R1
R2
l
E I
2πrl
U E dr R2 dr I ln R2 R1 2 π lr 2 π l R1
例题2 静电泄漏与防止静电灾害
当静电荷在带电体上迅速聚集而得不到快速泄漏时, 可能因为产生静电放电而造成危害.设均匀介质的介 电常数为,电导率为.试求它所带电量因泄漏而衰减 的规律,并讨论如何达到快速泄漏的要求。
格碰撞，使动量变化时，与它配 对的电子动量将相应变化，以保 持电子对总动量不变。大量具有
相同总动量p并速度相同的电子对
就构成了超导电流。
迈斯纳效应
超导体的完全抗磁性
实验表明，不管是先降温后加磁场，还是先加磁场后降 温，金属从正常态变为超导态时，磁感线都将被全部挤 出超导体外，超导体内的磁感应强度B恒为0，这个现象 后来被称为迈斯纳效应 。
汞在4.2K附近电 阻突然降为零
BCS理论 库珀对
Bardeen Cooper Sehrieffer
一对自旋反向的电子，只要有净的吸引作用， 无论这种吸引多么微弱，它们都能形成一种 能量较低的束缚态，这两个电子即组成电子 对。
BCS理论
在没有电流的基态时，它们 的动量均为零；而有电流时，所
有电子对具有动量p，当电子与晶
§7－1 恒定电流
德国物理学家 欧姆 （1787-1854）
＿
电流形成的条件
＋ dq A
＿
B
φA
电场
B
要使导线内形成电流，其条件是内部需要有?
§7-1－1 电流强度和电流密度
一 电流强度 I dq dt
dq envddtS I envdS vd 为电子的漂移速度大小?
S
+
+
+
+
+
+
I
例 （1）若每个铜原子贡献一个自由电子 ，问铜导线中自 由电子 数密 度为多少？
（2）家用线路电流最大值 15A， 铜导线半径0.81mm 此时电子漂移速率多少？
（3）铜导线中电流密度均匀，电流密度多少？
解 (1) (2) (3)
n NA 8.481028 个 / m3
vd
MI nSe
5.36104 m s-1
2m h-1
j I S
π (8.1105104）2 A m2 7.28106 A m2
载流导体表面的电场
E1t E2t
在导线外，理想介质中不仅电场强度的法向分量 存在，而且由于电场强度的切向分量连续，因此， 在电介质中紧挨导体表面处的电场与导体表面不 垂直，如图所示，但Et很小，近似垂直。
§7-1－3 欧姆定律
一 欧姆定律 U IR
§7-1－3 欧姆定律
2 电阻定律
R l l
电阻率
电导率
电阻率（电导率）不但与材料的种类有关，而且还 和温度有关 。一般金属在温度不太低时
2 1[1（T2 T1)]
电阻的温度系数
2 超导体
有些金属和化合物在降到接近绝对零度 时，它们的电阻率突然减小到零，这种 现象叫超导。
R/
0.10
* * **
0.05
超导的转
变温度 TC
4.10 4.204.30 T/K
关于静电场和恒定电场的区别
1、恒定电场与静电场的不同之处为：激发静电场 的源电荷相对静止，激发恒定电场的源电荷运动。
2、静电场的维持不需要能量转换，而恒定电场 的维持必伴随能量转换。
关于静电场和恒定电场的区别
3、静电场中的导体内部场强为零，导体是等势 体，导体内无电流，而恒定电场中的导体内部场 强不为零，导体不是等势体，表面也不是等势面， 导体内有电流。
晶体二极管的伏案特性曲线
例1 一内、外半径分别为R1 和 R2 的金属圆筒，长 度l , 其电阻率 ，若筒内外电势差为U ，且筒内缘 电势高，圆柱体中径向的电流强度为多少 ？
解法一
dR dr dr
S 2π rl
R R2 dr ln R2
R1 2π rl 2π l R1
I U 2π lU ln R2
解：设带电体的电量为Q,包围此带电体是曲面为S,
由高斯定理得
D dS Q
S
此曲面泄漏的电流强度为
I
dQ dt
s
j
dS
例题2 静电泄漏与防止静电灾害
D dS Q
S
j ＝Ｅ
3 欧姆定律的微分形式
dI dU R
R dl
dS
dI 1 dU dS
dl
dI 1 dU 1 E E
dS dl
欧姆定律 微分形式
j
1
E
E
I
dI
U dl
dSU dU
注意
一般金属或电解液，欧姆定律在相当大的电压范 围内是成立的，但对于有些导体或半导体，欧姆 定律不成立，这种非欧姆导电特性有很大的实际 意义，在电子技术，电子计算机技术等现代技术 中有重要作用。
在复杂的直流电路中，三条或三条以上电路 的交汇点称为节点，对每个节点，流入节点 的电流等于流出节点的电流。这就是基尔霍 夫第一方程，实质是恒定电流下的电荷守恒 定律。
恒定电场
1）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。
2）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。
关于恒定电流、电流强度及电流密度来自释疑电流强度是单位时间内通过导体某一截面的电 量，描述导体中某一截面上电荷流动的总体情 况，是标量；而电流密度是描述导体中某一点 处电荷流动的情况，是矢量；它们之间的关系 是：通过曲面的电流强度等于通过该曲面的电 流密度的通量。
关于恒定电流、电流强度及电流密度 释疑
有
dq 0 dt
s j dS 0
I1 I2 I3 I4 I5 0
s
j
dS
dq dt
节点电流定律(基尔霍夫第一定律)
Ii o
关于恒定电流、电流强度及电流密度 释疑
dq
s j dS dt
恒定电流即导体内任一点电流密度矢量的大 小和方向都不随时间变化的电流，电流密度 只是空间位置的函数，即电荷密度不随时间 变化，恒定电流的电流线是闭合曲线。
二 电流密度矢量
j
方向规定 大小规定 电流强度
该点正电荷运动方向
j dI
dS cos
dI j dS
I s j dS
§7-1－2 恒定电流与恒定电场 1.电流连续性方程(电荷守恒定律）
S
dq内 0
dt
j
电流连续性方程
j
ds
dq内
S
dt
2 恒定电流
若闭合曲面 S 内的电
荷不随时间而变化，
R
R1
U
r R1
R2
l
解法二
I j dS j2πrl
j I E
2 πrl
U
r R1
R2
l
E I
2πrl
U E dr R2 dr I ln R2 R1 2 π lr 2 π l R1
例题2 静电泄漏与防止静电灾害
当静电荷在带电体上迅速聚集而得不到快速泄漏时, 可能因为产生静电放电而造成危害.设均匀介质的介 电常数为,电导率为.试求它所带电量因泄漏而衰减 的规律,并讨论如何达到快速泄漏的要求。
格碰撞，使动量变化时，与它配 对的电子动量将相应变化，以保 持电子对总动量不变。大量具有
相同总动量p并速度相同的电子对
就构成了超导电流。
迈斯纳效应
超导体的完全抗磁性
实验表明，不管是先降温后加磁场，还是先加磁场后降 温，金属从正常态变为超导态时，磁感线都将被全部挤 出超导体外，超导体内的磁感应强度B恒为0，这个现象 后来被称为迈斯纳效应 。
汞在4.2K附近电 阻突然降为零
BCS理论 库珀对
Bardeen Cooper Sehrieffer
一对自旋反向的电子，只要有净的吸引作用， 无论这种吸引多么微弱，它们都能形成一种 能量较低的束缚态，这两个电子即组成电子 对。
BCS理论
在没有电流的基态时，它们 的动量均为零；而有电流时，所
有电子对具有动量p，当电子与晶
§7－1 恒定电流
德国物理学家 欧姆 （1787-1854）
＿
电流形成的条件
＋ dq A
＿
B
φA
电场
B
要使导线内形成电流，其条件是内部需要有?
§7-1－1 电流强度和电流密度
一 电流强度 I dq dt
dq envddtS I envdS vd 为电子的漂移速度大小?
S
+
+
+
+
+
+
I
例 （1）若每个铜原子贡献一个自由电子 ，问铜导线中自 由电子 数密 度为多少？
（2）家用线路电流最大值 15A， 铜导线半径0.81mm 此时电子漂移速率多少？
（3）铜导线中电流密度均匀，电流密度多少？
解 (1) (2) (3)
n NA 8.481028 个 / m3
vd
MI nSe
5.36104 m s-1
2m h-1
j I S
π (8.1105104）2 A m2 7.28106 A m2
载流导体表面的电场
E1t E2t
在导线外，理想介质中不仅电场强度的法向分量 存在，而且由于电场强度的切向分量连续，因此， 在电介质中紧挨导体表面处的电场与导体表面不 垂直，如图所示，但Et很小，近似垂直。
§7-1－3 欧姆定律
一 欧姆定律 U IR
§7-1－3 欧姆定律
2 电阻定律
R l l