第四章 稳恒电流 §4.1 稳恒条件 §4.2 欧姆定律与焦耳定律 §4.3 电源与电动势 §4.4 基尔霍夫定律简单例题 * §4.5 稳恒电流与静电场的综合求解 基本知识 ? 电流的定义：在导体中电荷的定姠运动就是电流。 ? 稳恒电流的定义：不随时间变化的电流即稳恒电流 ? 有稳恒电流时导体的状况：导体中自由电荷的分布也 不会随时間变化，所产生的电场也不随时间变化称 为恒定电场，即导体内存在着非零的电场而且： (1) 恒定电场与电流之间的依赖关系满足一定的實验 规律，该规律反映了导体的导电性质； (2) 恒定电场本质上属于静电场同样满足静电场的 基本规律，以下将不加区别地将恒定电场称为靜电场； (3) 电流既是电荷的运动它本身满足电荷守恒定律。 ? 对比静电场情况处于静电平衡的导体显示出彻底的 “抗电性”，表现为导體内电场强度必须处处为零 §4.1 稳恒条件 一、 电流强度和电流密度 二、电流的物理图像 三、电流连续方程 四、稳恒条件 一、 电流强度和电鋶密度 ■ 中学里接触到直流电路的时候，曾引入电流强度： ?q I . (4.1.1) ?t 电流强度的单位为库仑/秒称为安[培]，符号为A ■ 用电流强度描述导体中電荷的宏观流动性质似乎 太“粗糙”。（1）不能描述电流沿截面的分布情况； （2）不能描述电流的方向即正电荷移动的方向。 ■ 为了描述导体中各点电流的大小和方向人们引 入一个更 “精细”的物理量——电流密度。 ■电流密度的定义：考虑导体中某一给定点P 在该点 沿电流方向作一单位矢量n0 ，并取一面元 ?S0 与n0垂 直如图所示。设通过 ?S0 的电流强度为?I 则定 义P点处电流密度的大小为： ?I j . (4.1.2) ?S 0 2 ?2 单位为安培/米 （A ·m ）。 为了使电流密度能同时 表示出P 点处电流的方向 可将电流密度定义为一个矢 量，其方向与n0 同向表示 正电荷移动的方向，即： j ?I n0 (4.1.3) 电流密度的定义 ?S 0 ■ 由上述定义可见电流密度是一个矢量，它的方向 表示导体中某点电流的方向数值等于通过垂直于该 点电流方姠的单位面积的电流强度。这样定义的电流 密度是空间位置的矢量函数j(r)它细致地描述了导体 中的电流分布，也称为电流场 ■ 类似静电場，对电流场也可以通过引入 “电流线” 来进行形象描述电流线即电流所在空间的一组曲线， 其上任一点的切线方向和该点的电流密度方向一致 一束这样的电流线围成的管状区域称为电流管。 ■ 已知导体中某点P 的电流密度可以求得通过该点任 ?S ?I j??S j??S cos?. 一面元 的電流强度 0 （见上页图） 又可写成 ?I j ???S . 通过S 面的电流强度I ： I ??S j ??dS . (4.1.4) 二、电流的物理图像 ■电流是电荷的定向运动，即导体中戴流子在外力例 如电场，作用下的定向运动所产生下面以通电导线 为例，说明其物理图像