《电磁场与电磁波》ppt教案04恒定电流场PPT精选文档.ppt
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2、下,大多数导电媒质中某点的传导电流密度 J 与该点的电场强度 E 成正比,即,式中 称为电导率,其单位为 S/m 。 值愈大表明导电能力愈强,即使在微弱的电场作用下,也可形成很强的电流。,上式又称为欧姆定律 的微分形式。,那么,穿过任一截面 S 的电流 I 为此式表明,穿过某一截面,电导率为无限大的导体称为理想导电体。显然,在理想导电体中,无需电场推动即可形成电流。由上式可见,在理想导电体中是不可能存在恒定电场的,否则,将会产生无限大的电流,从而产生无限大的能量。但是,任何能量总是有限的。,电导率为零的媒质,不具有导电能力,这种媒质称为理想介质。,电导率为无限大的导体称为理想导电体。显然,在理
3、想导电,运流电流的电流密度并不与电场强度成正比,而且电流密度的方向与电场强度的方向也可能不同。可以证明运流电流的电流密度J 与运动速度 v 的关系为,式中 为电荷密度。,与介质的极化特性一样,媒质的导电性能也表现出均匀与非均匀,线性与非线性以及各向同性与各同异性等特点,这些特性的含义与前相同。上述公式仅适用于各向同性的线性媒质。,运流电流的电流密度并不与电场强度成正比,而且电,2. 电动势,如图所示,首先将外接的导电媒质移去,讨论开路情况下外源内部的作用过程。,在外源中非静电力作用下,正电荷不断地移向正极板 P ,负电荷不断地移向负极板 N。极板上的电荷在外源中形成电场 E ,其方向由正极板指
4、向负极板,而且随着极板上电荷的增加不断增强。,显然,由极板上电荷产生的电场力阻止正电荷继续向正极板移动,同时也阻止负电荷继续向负极板移动,一直到极板电荷产生的电场力等于外源中的非电力时,外源的电荷运动方才停止,极板上的电荷也就保持恒定。,2. 电动势 如图所示,首先将外接的导电媒质移去,讨,既然外源中的非静电力表现为对于电荷的作用力,因此,通常认为这种非静电力是由外源中存在的外电场产生的,其电场强度仍然定义为对于单位正电荷的作用力,以 E表示。由于外电场使正电荷移向正极板,负电荷移向负极板,因此,外电场的方向由负极板指向正极板。可见,在外源中外电场 E 的方向与极板电荷形成的电场 E 的方向恰
5、好相反。当外源中的外电场与极板电荷的电场等值反向时,外源中合成电场为零,电荷运动停止。,若外源的极板之间接上导电媒质,正极板上的正电荷通过导电媒质移向负极板;负极板上的负电荷通过导电媒质移向正极板。因而导致极板上电荷减少,使得外源中由极板电荷形成的电场 E 小于外电场,外电场又使外源中的正负电荷再次移动,外源不断地向正极板补充新的正电荷,向负极板补充新的负电荷。,既然外源中的非静电力表现为对于电荷的作用力,,由上可见,极板上的电荷通过导电媒质不断流失,外源又不断地向极板补充新电荷,从而维持了连续不断的电流。因此,为了在导电媒质中产生连续不断的电流,必须依靠外源。,当达到动态平衡时,极板上的电荷
6、分布保持不变。这样,极板电荷在外源中以及在导电媒质中产生恒定电场,且在外源内部保持 ,在包括外源及导电媒质的整个回路中维持恒定的电流。,注意,极板上的电荷分布虽然不变,但是极板上的电荷并不是静止的。它们是在不断地更替中保持分布特性不变,因此,这种电荷称为驻立电荷。驻立电荷是在外源作用下形成的,一旦外源消失,驻立电荷也将随之逐渐消失。,由上可见,极板上的电荷通过导电媒质不断流失,外源又不,外电场由负极板 N 到正极板 P 的线积分称为外源的电动势,以e 表示,即,达到动态平衡时,在外源内部 ,所以上式又可写为,考虑到导电媒质中, ,那么,上式可写成,驻立电荷产生的恒定电场与静止电荷产生的静电场一
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