一、有關(guān)電流的幾個概念
1、電流:電荷(帶電粒子)的宏觀定向運動即形成電流。
電流形成的條件:(1)可以自由運動的電荷——自由電荷。(2)電場的存在(超導(dǎo)例外)。
電流的正方向:規(guī)定為正電荷運動的方向。
電荷(帶電粒子):又稱為載流子,可正、可負(fù)。
2、電流強(qiáng)度:單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體任一截面的電量。表示式為:
單位:安培,符號為:a
電流強(qiáng)度只能粗略地描述電荷在導(dǎo)體內(nèi)的整體流動情況,不能細(xì)致描述導(dǎo)體內(nèi)各點的電荷流動(電流)情況,為了細(xì)致描述導(dǎo)體內(nèi)各點的電荷流動(電流)情況,我們引入電流密度矢量的概念。
3、電流密度
定義:垂直通過導(dǎo)體單位面積的電流強(qiáng)度,用符號j來表示。
方向:正電荷運動的方向。
意義:單位時間內(nèi)垂直通過導(dǎo)體單位面積的電量,它是空間坐標(biāo)的矢量點函數(shù)。
電流線:電流密度矢量線稱為電流線;
電流場:電流密度的分布形成電流矢量場;
電流密度與電流強(qiáng)度的關(guān)系:
按定義:
①ds面與j垂直(垂直通過ds的電流):di=jds
②ds面與j有夾角θ(非垂直通過ds的電流):di=jdscosθ=
③通過任意曲面s的電流:
二、電流的連續(xù)性方程
j對任意閉合曲面的通量的物理意義是:單位時間內(nèi)流出s面的電量。從面內(nèi)的電荷來考慮,單位時間內(nèi)電荷的減少量為:,顯然以上二者是相等的,即
此式稱為電流的連續(xù)性方程,電流的連續(xù)性方程是電荷守恒定律在此的具體表現(xiàn)。
三、穩(wěn)恒電流和電場
1、穩(wěn)恒電流:各點的電流密度都不隨時間變化的電流。
電流的穩(wěn)恒條件:空間各點電荷分布必不隨時間變化;即任意閉合曲面內(nèi)的電量沒有變化,故得:
此式稱為電流的穩(wěn)恒條件。
物理意義為:
單位時間內(nèi)流進(jìn)閉合面s的電量等于流出的電量;或穿進(jìn)s的電流線的根數(shù)等于穿出s的電流線的根數(shù),即電流線在電路中任何地方不能中斷;
直流電路的組成條件:電流線在電路中不中斷,即直流電路必須是閉合的。
2、穩(wěn)恒電場:
穩(wěn)恒電路中的電場稱為穩(wěn)恒電場。其與靜電場的異同為:起源不同,一個來自流動的電荷,一個來自靜止電荷;性質(zhì)相同,均滿足靜電場方程。