大学物理 稳恒磁场

稳恒磁场基本要求

（1）理解磁的基本现象和规律；

（2）理解磁场的概念，理解磁感应强度，理解磁感应线； （3）理解安培定律（微分形式和积分形式）；

（4）掌握毕奥-萨法尔定律，能用毕奥-萨法尔定律求简单电流的磁感应强度；

（5）掌握安培环路定理，能用安培环路定理求对称磁场的磁感应强度；

（6）掌握磁场的高斯定理，能用高斯定理分析有关问题，理解磁矢势；

（7）掌握安培力公式，能求简单载流导线在磁场中所受的安培力；

（8）理解磁力矩，能求载流线圈在均匀磁场中受到的磁

力矩；

（9）理解洛仑兹力，理解带电粒子在磁场中的运动； （10）理解霍尔效应，了解等离子体的磁约束。

（4）理解欧姆定律及微分形式，理解焦耳定律及微分形式；

（5）理解电动势和非静电力，

理解电源的内阻和路端电压； （6）了解化学电源、温差电效应和各种导体的导电机制。

稳恒电流场

本题中要学习研究描述电流的电流强度、电流密度及相互

关系，电流的基本规律，稳恒电流的实现条件及基本规律，稳恒电场的基本规律，电源与电动势，欧姆定律及微分形式，用场的观点说明稳恒电路的基本规律。

电流强度 电流密度

电流：电荷的定向运动。 形成条件：自由电荷、电场

电流方向：规定为正电荷的运

动方向

电流产生的效应等效于正电荷运动所产生的效应（霍尔效应除外）。

电流强度：单位时间通过导体内某一截面的电量，简称电流。

稳恒电流I为瞬时电流?qI??恒量?t?qdq一般I?lim??t?0?tdt

单位：安培（A）电流强度描述通过导体中某一截面电流的整体特征。

电流密度

描述导体中任一截面上（或空

间任一点）电流的分布情况。 定义：导体中某一点的电流密度矢量的大小和方向如下 大小：等于通过该点单位垂直截面（垂直正电荷的运动方向）的电流强度。

方向：沿该点正电荷的运动方向。

??dI?j?jdt ?j电流场：电流密度场。

电流线：切线方向沿该点电流

?j密度的方向的曲线，描述电流在导体中的分布。

dN电流线数密度?jdS? 描述电流的强弱，电流线密处

电流强，电流线疏处电流弱。

?通过面元dS的电流

??dI?jdS??jdScos??j?dS

0????2dI?0?2????dI?0??0dI?0 S?的电流

I???j?dS??S?jdScosSS?的电流

通过曲面?

通过闭合曲面

??I??j?dS??jdScos???????j?dS??j?dSS1S2SS

S设1上电流线从S内穿出

??（有正电荷穿出S），j?dS?0；?S1S设2上电流线从S外穿入

??（有正电荷穿入S），j?dS?0。?S1??j?dS为单位时间从S内净穿出?S的正电荷量。 稳恒电流

?j定义：导体中各点电流密度

不随时间变化，即

??j?j(x,y,z)

由定义得

??I??j?dS?恒量I?

S??j?dS?S?恒量 |

电流的连续性方程

单位时间从S面流出的正电量等于单位时间S内电荷的减少量，即

??j?dS???dqSdt

即???j??d?dt

物理意义：电流线从电荷减少的地方发出，终止于电量增加的地方。即流入S面的正电荷比流出S面的正电荷多，则面内有正电荷积累；流入S面的正电荷比流出S面的正电荷少，则面内有负电荷积累。

稳恒电流的基本规律

电流稳恒条件

??j?dS?0?S

S为导体中的任意闭合曲面。

（证明板书）

物理意义：稳恒电流的电流线是闭合曲线。

或单位时间流入S面的正

（负）电荷等于单位时间流出

S面的正（负）电荷。

稳恒电流的基本规律 （1）电流线是闭合曲线； （2）同一电流管各个截面的电流大小相等；

（3）电流稳恒时，空间的电荷分布不随时间变化；

（4）电流稳恒时，电荷激发的电场是稳恒电场，稳恒电场的基本规律与静电场相同。

不同：导体不满足静电平衡条

件。

（证明板书） 推论

（1）电流稳恒时电路闭合； （2）若导体外为真空或绝缘体，则导体表面电流密度处处与表面平行；

（3）一段无分支电路各个截面的电流大小相等；

（4）在电路任一节点处，流入节点的电流强度之和等于流出节点的电流强度之和。 （证明板书） 稳恒电流的实质

电荷在稳恒电场的作用下，闭合电路作稳恒流充分条?件?j?dS?动?0S?电路闭合、

电沿。

实现稳恒电场的条件：电路中有稳恒的电动势。 实现稳恒电流的条件：（1）电路闭合（2）电路中有稳恒的电动势。

例一.如图两同心导体球壳

A、B的电势差为U，其间充

?满电阻率为的导电物质，求

电阻、电流、电流密度和电场

强度。

例二.设在某次事故中有电流I0沿高压输电线铁塔流入大地，铁塔的接地电极为一半球形导体，大地可看成电导率为?均匀导体，若有一人在铁塔附近，两脚离电极中心距离分

r和r别为12，求人两脚之间的

电压（跨步电压）。

电功 电功率

电功：电荷通过一段电路时，电场力对电荷所作的功叫做（该段电路上的）电功。 当电流沿电势降低的方向通过一段电路时，正电荷从电势高处移动到电势低处，电场力对电荷作正功，电势能减少，电势能转化成其它形式的能量。

反之，当电流沿电势升高的方向通过一段电路时，正电荷从电势低处移动到电势高处，电场力对电荷作负功，电势能增加，其它形式的能量转化成电势能。

电功公式?A??qU?UI?t 单位：焦耳（J）

电功率：电场力在单位时间内所作的功叫做电功率。

?A电功率公式P??UI ?t电功率等于电路两端的电压

与通过电路的电流强度的乘积。

单位：瓦特（W） 1度?1千瓦?小时?103?3.6?103瓦?秒?3.6?106焦耳

焦耳定律

焦耳热及公式

热功率（发热功率） 热功率密度

电流热效应的应用 额定电流

电源

非静电力

电源的电动势 回路的电动势

电动势

电源的路段电压

欧姆定律的物理意义 电源放电 电源充电

电源充、放电能量转换关系

稳恒电路中

电荷和静电场的作用

1.稳恒条件下电荷的分布 2.电场的作用

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gl7r.html