10(1-2)电流电流密度

第四篇电磁学第10章真空中的稳恒磁场李红霞2013.09第十章恒定电流10-1电流电流密度要求:1、认真听讲，勤于思考,理解和掌握概念和原理:对概念、公式能理解其物理意义；对定理的证明，能自己独立演算出来。2、学习应用物理学的概念和原理分析解决问题：独立、按时完成布置的习题。3、学习方法上注重自学，仔细研究书上的例题，注意转换学习思路。4、考核：点名、作业算作平时成绩，占30％。第十章恒定电流10-1电流电流密度本章研究真空中稳恒电流所激发的恒定磁场的物理性质。磁感应强度的定义；毕奥---萨伐尔定律；磁场的高斯定理；安培环路定理；磁场对运动电荷的作用；磁场对电流的作用；磁力的功。包括第十章恒定电流10-1电流电流密度++++++IS一电流（方向为正电子运动方向）SenIdv电流为单位时间内通过导体上任一截面S的电荷量。为电子的漂移速度大小dv单位:安培（A）A10mA-3tqIddtSenqdddvtqI电流是标量第十章恒定电流10-1电流电流密度sSIdcosdddSSIcos*dSdIndSdI二电流密度SdI该点电场强度E的方向方向规定：大小规定：等于在单位时间内通过与该点电场强度方向垂直的单位面积的电流单位:安培/米2（A/m2）第十章恒定电流10-1电流电流密度0dsS恒定电流三稳恒电流和稳恒电场SSdj单位时间内通过闭合曲面向外流出的电荷，等于此时间内闭合曲面里电荷的减少量，即通过任一闭合曲面的总电流为零。稳恒电流是指通过导体中任一截面的电流的大小和方向都不随时间变化的电流。第十章恒定电流10-1电流电流密度稳恒电场不随时间改变的电荷分布产生不随时间改变的电场，这种电场称为稳恒电场。1、稳恒电场服从高斯定理（任何电场都服从高斯定理）)(01dSiSsqSE2、稳恒电场服从环流定理LsrE0d第十章恒定电流10-1电流电流密度2、恒定电场与静电场的不同点静电场：电荷静止，不激发磁场0＝E静电平衡导体内部场强维持静电场不需要能量的转换恒定电场：电荷运动，激发磁场（恒定磁场）0sE导体内部恒定电场伴随能量的转换第十章恒定电流10-1电流电流密度电阻率电阻率)]1[1212TT（IRU一段电路的欧姆定律SlR电阻定律SlR电导率电阻的温度系数电阻率（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电阻率第十章恒定电流10-1电流电流密度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.0.050.104.104.204.30****超导的转变温度T/KR/CT汞在4.2K附近电阻突然降为零第十章恒定电流10-1电流电流密度欧姆定律的微分形式对于恒定电流或变化不太快的非恒定情况，金属或电解液中某点的电流密度矢量与该点的电场强度的关系为E其中为电导率。对于电离气体、半导体，欧姆定律不成立—伏安特性曲线。第十章恒定电流10-1电流电流密度lδEU2U1ISElUUSlUURUUSI212121－－＝－欧姆定律的微分形式EE1第十章恒定电流10-1电流电流密度四电源电动势第十章恒定电流10-1电流电流密度+-+EkErIR电源恒定电流E—静电场kE—非静电场非静电场，反抗静电场移动电荷。电源：提供非静电力的装置.第十章恒定电流10-1电流电流密度由负极到正极，电势（由静电场产生）升高的方向把单位正电荷从“－”极移到“＋”极，非静电场力作的功电源的电动势：电动势的正方向：-+lEqlEqqWkkddE电动势第十章恒定电流10-1电流电流密度电动势的定义：单位正电荷绕闭合回路运动一周，非静电力所做的功.E+++---RIlEqlEqqWlklkddE电动势+kE第十章恒定电流10-1电流电流密度2、电流密度的数值suenttuenstqIuensI++++++IS第十章恒定电流10-1电流电流密度rlrSrRπ2ddd12lnπ2π2d21RRlrlrRRR12lnπ2RRlURUI解法一例1一内、外半径分别为和的金属圆筒，长度,其电阻率，若筒内外电势差为，且筒内缘电势高，圆柱体中径向的电流强度为多少？1R2RlU2Rl1RUr第十章恒定电流10-1电流电流密度rlSIπ2dErlIπ2RlIEπ212lnπ2π2dd21RRlIlrrrEURR解法二2Rl1RUr第十章恒定电流10-1电流电流密度一.基本磁现象中国在磁学方面的贡献：最早发现磁现象：磁石吸引铁屑春秋战国《吕氏春秋》记载：磁石召铁东汉王充《论衡》描述：司南勺最早的指南器具十一世纪沈括发明指南针，发现地磁偏角，比欧洲的哥伦布早四百年十二世纪已有关于指南针用于航海的记载司南勺第十章恒定电流10-1电流电流密度早期的磁现象包括:(1)天然磁铁吸引铁、钴、镍等物质。(2)条形磁铁两端磁性最强，称为磁极。一只能够在水平面内自由转动的条形磁铁，平衡时总是顺着南北指向。指北的一端称为北极或N极，指南的一端称为南极或S极。同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。(3)把磁铁作任意分割，每一小块都有南北两极，任一磁铁总是两极同时存在。(4)某些本来不显磁性的物质，在接近或接触磁铁后就有了磁性，这种现象称为磁化。第十章恒定电流10-1电流电流密度1820年奥斯特磁针上的电碰撞实验电流的磁效应运动的电荷？磁现象与电现象有没有联系？静电场静止的电荷安培提出分子电流假设:磁现象的电本质—运动的电荷产生磁场运动电荷磁场产生作用奥斯特第十章恒定电流10-1电流电流密度二.磁感应强度设一载流平面（实验线圈）处于磁场中，线圈的磁矩为：实验发现：nSImn为面法线，且与I成右手螺旋关系。1.实验线圈在磁场中受到磁力矩的作用。平衡时，磁力矩为零。2.磁感应强度，方向与该点实验线圈在平衡位置时的法线方向相同，数值等于具有单位磁矩的实验线圈所受到的最大磁力矩。mMB最大第十章恒定电流10-1电流电流密度三.磁感应线规定：曲线上每一点的切线方向就是该点的磁感应强度B的方向，曲线的疏密程度表示该点的磁感应强度B的大小.III第十章恒定电流10-1电流电流密度BSNBSSNISNI磁场中某点处垂直矢量的单位面积上通过的磁感线数目等于该点的数值.BB第十章恒定电流10-1电流电流密度磁通量：通过某一曲面的磁感线数为通过此曲面的磁通量.BSBSΦcosSeBSBΦncosddSBΦsdSBΦ单位2m1T1Wb1SBΦddBsSdBsBsBne第十章恒定电流10-1电流电流密度例：正方体边长为a，均匀磁场穿过，求通过①②③面的磁通量，n的方向，向外为正方向。③①②B21BaBsm0cos2Bsm23)180cos(BaBsom第十章恒定电流10-1电流电流密度0dd111SBΦ0dd222SBΦ0dcosSBS物理意义：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零（故磁场是无源的.）磁场高斯定理0dSBSBS1dS11B2dS22B第十章恒定电流10-1电流电流密度电场高斯定理与磁场高斯定理比较：niiSqSEΦ10e1d电场高斯定理磁场高斯定理0dSBS