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1、 6.4,6.8 自学第7章1第三章第三章 稳恒电流稳恒电流(Steady Current)本本章章从从“场场”的的角角度度出出发发，以以电电场场的的规规律律为为基础，研究电路的基本规律。基础，研究电路的基本规律。一一.电流密度电流密度（current density）对细导线用对细导线用电流强度电流强度(electric current strength)的的概念就够了。概念就够了。对大块导体还需对大块导体还需电流密度电流密度的的概概 念来进一步描写念来进一步描写 电流的分布。电流的分布。例如：电阻法例如：电阻法 探矿探矿2定义：电流密度定义：电流密度v dIdS PI 方向方向/v 大小：
2、大小：对任意小面元对任意小面元 ，对任意曲面对任意曲面S：v P 处正电荷定向移动处正电荷定向移动 方向上的单位矢量方向上的单位矢量3为形象描写电流分布，引入为形象描写电流分布，引入“电流线电流线”概念：概念：要求：要求：1)电流线上某点的切向电流线上某点的切向与该点与该点 的方向一致；的方向一致；电流线电流线PjdNdS 2)电电流流线线的的密密度度等等于于 j，即：即：4IjqvndS=1电流线电流线 q定向移动速度定向移动速度对对Cu：电流有热效应，故应限制电流有热效应，故应限制 j 的大小：的大小：例如对例如对Cu导线要求：导线要求：（粗）（粗）（细）（细）对于超导导线，对于超导导线，
3、j 可达可达104A/mm2。5二二.稳恒条件：稳恒条件：IdsjSq内内对闭合曲面对闭合曲面 S 有：有：电荷守恒定律电荷守恒定律稳恒情况有：稳恒情况有：稳恒条件：稳恒条件：或或（积分形式）积分形式）（微分形式）微分形式）6必有必有I=0必有必有 I入入=I出出I入入I出出电路电路II电路电路I二端二端网络网络对电路的对电路的“节点节点”有有：基尔霍夫第一定律基尔霍夫第一定律 (Kirchhoff first law)i=1,2,从节点流出：从节点流出：I 0，流入节点：流入节点：I a 和大地的和大地的 。求：求：接地电阻接地电阻R（）。）。解：解：13 即即90%的电势降落的电势降落在在
4、 r=10a 的范围内。的范围内。实际问题中，一般要求实际问题中，一般要求 R 10-2 。当当r=10a 时，时，Uar=0.9 Ua，故改善接地点附近的电阻故改善接地点附近的电阻是减小整个接地电阻的关键。是减小整个接地电阻的关键。14四四.电动势电动势(electromotive force,简写作简写作emf)-q(t)q(t)I一段不闭合电路一段不闭合电路q(t)E(t)I(t)要维持稳恒电流，要维持稳恒电流，电路必须闭合。电路必须闭合。必须有必须有非静非静电力电力存在，才存在，才能在能在闭合电路闭合电路中形成稳恒电中形成稳恒电流。流。15定义定义非静电性场强非静电性场强仿照仿照电势差
5、电势差电势降电势降定义定义电动势电动势电势升电势升温差电现象（席贝克温差电现象（席贝克 Seebeck 效应）：效应）：CuFeII热热接接头头冷冷接接头头 两种金属接成两种金属接成回路，接头温度不同。回路，接头温度不同。热电偶：热电偶：16温差电动势的成因：温差电动势的成因：自由电子自由电子热扩散热扩散(汤姆孙汤姆孙 Thomon 电动势电动势)自由电子自由电子浓度不同浓度不同(珀耳帖珀耳帖 Peltier 电动势电动势)投影片投影片 扫描热显微镜扫描热显微镜演示演示 温差电现象温差电现象T2T1待测待测已知已知恒温恒温（测（测）电位电位差计差计一般一般 mV/100 C。BiSb 10-2
6、V/100 C。优点：优点：热容小，灵敏度高热容小，灵敏度高(10-3 C)。可逐点测量，测小范围内温度变化可逐点测量，测小范围内温度变化测温范围大（测温范围大（-200 C2000 C）。便于自动控制便于自动控制17五、含源电路五、含源电路考虑到考虑到 ，有，有:对上图对上图单回路：单回路：U 电源的端电压电源的端电压18对对有分叉的回路：有分叉的回路：基尔霍夫第二定律基尔霍夫第二定律 (Kirchhoff second law)与与 L 绕向一致为正。绕向一致为正。19对一段含源电路对一段含源电路（如上电路从（如上电路从 a、b 间断开）间断开）:一一 段含源电路的欧姆定律段含源电路的欧姆定律 的正方向：的正方向：或或20 六六.电容器的充电与放电容器的充电与放电电充电：充电：放电：放电：时间常数时间常数(time constant)：特点：特点：uc 不能突变。不能突变。21 时间的电测量时间的电测量（时幅转换）（时幅转换）七七.电流的一种经典微观图象电流的一种经典微观图象22