1 / 11 第三章稳恒电流前几章(真空、导体与电介质)为静电学,涉及静止电荷的电现象;本章论述有关运动电荷知识。带电粒子运动伴有电量迁移而形成电流,若电流不随t而改变,则称为稳恒电流,即直流(DC)。研究方法:路论,重点以金属导体为例研究规律及计算。§1 稳恒电流的闭合性及导电规律一、电流电荷的定向移动形成电流。1、产生电流的条件产生电流需要两方面的条件:.;);(.;);(,机械作用等化学作用本章以此为主电场作用的某种作用有迫使电荷作定向运动对半导体中:电子、空穴离子、电子流电解液、气体中:正负本章以此为主金属中:自由电子即载流子荷存在可以自由移动的电 2、电流方向惯例规定: 正电荷流动的方向。 多数情况下导电由负电荷引起,而正电荷沿某方向定向运动与负电荷沿反方向运动产生相同效果(注:有例外,如霍耳效应)。二、电流强度和电流密度矢量1、电流强度 I 金属中自由电子作无规则热运动,即使在KT0,仍smu610热,但0热u。故无宏观净电量迁移。定向运动形成宏观净电荷迁移,此定向运动为漂移运动v 需由电场提供力作用来完成,漂v虽小,约为 104sm量级,但却形成宏观电流。电流强弱用电流强度I 描述,定义如下:dtdqI2 / 11 即导体中单位时间通过的某一给定截面的电量为通过该面的电流强度。(不涉及导体截面粗细和截面上电流详细分布) 。[ 说明 ] (1) I为标量,单位为 : 安培( A)—— SI 制中基本单位之一。秒库安11,AmAA6310101(2) 仅粗略描述单位时间内通过某一曲面(可大可小、可任意形状)的总电量,不够点点详细,如图4-1 所示。(a) I相同,但分布有别 (b) 高频趋肤(c) 电阻法探矿 (d) 用电流场模拟静电场图 4-1 下面引入电流密度矢量J 详细描述电流场分布。2、电流密度矢量 J),,(zyxJJ是空间坐标的矢函数,其定义为:,即电流方向。沿该处正电荷运动方向—方向通过的电量向单位时间、单位截面导体中某点垂直电流方—大小;dsdtdqJEA2s1sB+ V E+ V 3 / 11 [ 说明 ] (1) J 的单位为2mA,一般),(trJJ,空间、时间而变,构成矢量场---电流场。可引入电流线、电流管的概念:电流线——即 J 线,其上切向代表电流方向、数密度表示J 的大小;电流管——即由 J 线围成的管状区域。例:导线表面为一自然电流管。(2) J 与电流密度的关系① 一种载流子:vnqvJ, v 为漂移速率, n 为荷电 q 的粒子数密度,如图 4-2 ;② 多种载流子:iiivJ。即使0 (...