一、有关电流的几个概念 1、电流:电荷(带电粒子)的宏观定向运动即形成电流。 电流形成的条件:(1)可以自由运动的电荷——自由电荷。(2)电场的存在(超导例外)。 电流的正方向:规定为正电荷运动的方向。 电荷(带电粒子):又称为载流子,可正、可负。 2、电流强度:单位时间内通过导体任一截面的电量。表示式为: 单位:安培,符号为:A 电流强度只能粗略地描述电荷在导体内的整体流动情况,不能细致描述导体内各点的电荷流动(电流)情况,为了细致描述导体内各点的电荷流动(电流)情况,我们引入电流密度矢量的概念。 3、电流密度 定义:垂直通过导体单位面积的电流强度,用符号j来表示。 方向:正电荷运动的方向。 意义:单位时间内垂直通过导体单位面积的电量,它是空间坐标的矢量点函数。 电流线:电流密度矢量线称为电流线; 电流场:电流密度的分布形成电流矢量场; 电流密度与电流强度的关系: 按定义: ①dS面与j垂直(垂直通过dS的电流):dI=jdS ②dS面与j有夹角θ(非垂直通过dS的电流):dI=jdScosθ= ③通过任意曲面S的电流: 二、电流的连续性方程 j对任意闭合曲面的通量的物理意义是:单位时间内流出S面的电量。从面内的电荷来考虑,单位时间内电荷的减少量为:,显然以上二者是相等的,即
此式称为电流的连续性方程,电流的连续性方程是电荷守恒定律在此的具体表现。 三、稳恒电流和电场 1、稳恒电流:各点的电流密度都不随时间变化的电流。 电流的稳恒条件:空间各点电荷分布必不随时间变化;即任意闭合曲面内的电量没有变化,故得: 此式称为电流的稳恒条件。 物理意义为: 单位时间内流进闭合面S的电量等于流出的电量;或穿进S的电流线的根数等于穿出S的电流线的根数,即电流线在电路中任何地方不能中断; 直流电路的组成条件:电流线在电路中不中断,即直流电路必须是闭合的。 2、稳恒电场: 稳恒电路中的电场称为稳恒电场。其与静电场的异同为:起源不同,一个来自流动的电荷,一个来自静止电荷;性质相同,均满足静电场方程。 |
1、高斯定理的导出 高斯定理是建立在库仑定律的基础上的,在有电介质存在时,它也成立。只不过计算总电场的电通量时,应计及高斯面内所包含的自由电荷和极化电荷。 令,称为电位移矢量,上式变为 上式称为有介质存在时的高斯定理,也称D的高斯定理。 2、电位移矢量D ,D既描述了E,又描述了P;既不单独描述E,又不单独描述P;D本身没有明确的物理意义,只是为了计算上的方便引入的一个辅助矢量; D的通量仅和自由电荷有关,而D本身与自由电荷和极化电荷均有关系; D线仅发自自由电荷; 电位移矢量D是一个宏观矢量点函数。 |
1、分子的等效正电中心和等效负电中心: 电介质均由分子和原子组成,每个分子中所有正电荷对外界作用的电效果可以等效为集中在某一点的等效点电荷的作用效果,这个等效点电荷的位置称为分子的正电中心;同理,每个分子中所有负电荷对外界作用的电效果可以等效为集中在某一点的等效点电荷的作用效果,这个等效点电荷的位置称为分子的负电中心。 2、有极分子电介质: 电介质中各分子的等效正电中心与等效负电中心不重合的电介质;正电中心和负电中心分别可用等量异号电荷代替,二者有一相对位移,这样每个分子对外界的电性效果可以等效为一个电偶极子的作用。 3、无极分子电介质: 电介质中各分子的等效正电中心与等效负电中心重合的电介质。 |