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电流和电源电动势

2016-10-23 11:55:08 | 人围观 | 评论:

一、电流
    电荷的定向移动形成电流。导体内部存在电场是导体中产生电流的条件。电磁学习惯上把正电荷的运动方向规定为电流方向。这样,导体中电流的方向总是沿着电场方向,从高电位处指向低电位处。

二、电流强度 
    为了描述电流的强弱程度,规定在单位时间内通过任一截面的电量叫做该截面的电流强度,用表示。设在时间内,通过导体任一截面的电量是,则

时,有

大小和方向都不随时间变化的电流称为稳恒电流,简称直流电。对于稳恒电流,有

    在国际单位制中,规定电流为基本量,单位:安培(A)。在电子学及某些电磁测量中,由于安培太大,常用毫安(A)、微安(A )作为电流强度的单位。

三、电流密度矢量 
    电流是标量,它只能描述导体截面的整体电流特征,而不能描述导体中每一点的电流情况。但在实际中,有时会遇到电流在大块导体流动的情况,导体不同部位电流的大小和方向都不一样,形成一定的电流分布。为了描述导体内每一点的电流情况,必须引入一个新的物理量―电流密度矢量
    定义导体中某一点的电流密度矢量,其数值等于单位时间内通过垂直电流方向的单位面积的电量,其方向为该点正电荷的运动方向。在导体中某一点的附近取一与电流方向垂直的小面元 通过该小面元的电流强度为 则该点的电流密度大小为

 如果的法线方向与电流方向的夹角为,则

    通过导体任一曲面的电流强度为
 

即电流强度是电流密度矢量的通量,的直观意义是:通过导体截面的电流线的根数。都是描述电流的物理量。
     单位:安培/米2(A/m2

四、电流的连续性方程 
    设在导体内任取一闭合曲面, 在单位时间内从流出的电量,即通过向外流出的电流为。根据电荷守恒定律,单位时间内从 向外流出的电量,应等于单位时间内 面内电量的减少。设在 时间内面的电量变化为,则面内电量的减少为 。因此

上式称作电流的连续性方程。它是电荷守恒定律的积分形式。

五、电流的稳恒条件 

    稳恒电流是空间各点的不随时间变化的电流,即电流场的分布是不随时间变化的,这就要求电荷分布是稳恒的、不随时间变化的。或者说,对于任意的闭合面,有

    上式就是电流的稳恒条件。它表明,通过任一闭合面一侧流入的电量必然等于从另一侧流出的电量。因此稳恒电流的电流线不可能在任何地方中断,它们永远是合线。在稳恒电路中,通过一段导体各个截面的电流相等。





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