恒定电流条件和导电规律

2011-08-19 14:13:06来源: 互联网 关键字:条件  导电  规律

一、电流强度和电流密度

在导体中存在大量可以自由运动的带电粒子,带电粒子的定向运动就形成电流,提供电流的带电粒子就称为载流子。在金属导体中载流子是自由电子,在电解液导体中载流子是正、负离子,在电离的气体中载流子是正、负离子和电子。在本章中,我们主要讨论金属导体的情形。

在一般的导体中,在没有电场作用时载流子只作热运动,不形成电流。在受到电场作用时,载流子将作定向运动从而形成电流,不过这个电场不应该是静电场,因为静电场作用于导体,将出现静电平衡,导体内部电场将消失,电流只能维持短暂的一瞬间。关于如何将电场施加于导体内部,将在本节的最后讨论。

为了描述电流的强弱,我们引入电流强度这个量,定义为单位时间内通过导体截面的电量,常用符号I表示。电流强度常简称为电流。如果在dt时间内通过导体某截面的电量为dQ,则通过该截面的电流为

 . (10-1)

电流强度是标量,但由于电荷在导线中流动有正、反两个方向,所以电流有正、负之分,是代数量。而电流的正、负是按照预先选定的标定方向来确定的,与标定方向相同流向的电流为正电流,与标定方向相反流向的电流为负电流。

习惯上我们把正载流子的流动方向代表电流的方向。显然,正载流子沿某方向流动所形成的电流,与负载流子沿相反方向作相同流动所形成的电流是等同的。这种等同性只限于载流子所形成的电流的大小和方向、电流所产生的磁场等方面,而对于霍耳效应、电流的化学效应等,正载流子的运动与负载流子沿相反方向的运动,具有不同的效果。

国际单位制中,电流强度是七个基本物理量之一,其单位A (安培),是七个基本单位中的一个。关于这个单位的定义,我们将在以后给出。

电流强度反映了单位时间内载流子通过导体整个横截面的状况,不涉及载流子穿越该横截面各处的细节。如果导体的粗细不均匀,在大截面上各处和小截面上各处载流子的分布状况显然是不同的。为了描述电流的分布,需要引入另一个物理量,即电流密度。电流密度是矢量,它在导体中任意一点的方向与正载流子在该点的流动方向相同,它的大小等于通过该点并垂直于电流的单位截面的电流强度。如果流过导体中某点处垂直于电流方向的面元dS的电流强度为dI,则该点的电流密度可以表示为

 , (10-2)式中n是面元dS的法向单位矢量。若同一点处的另一面元dS¢不垂直于电流,其法线n¢与该处电流密度j之间有一夹角q,如图10-1所示。根据式(10-2),该处电流密度的大小可以表示为

 ,

所以

 . (10-3)

上式表示,通过任一面元单位面积的电流强度,等于该处电流密度矢量沿该面元法向的分量。

在国际单位制中,电流密度的单位是A × m-2(安培/米2)。

由电流密度的定义可知,通过导体中任一曲面S的电流I可以表示为

 . (10-4)

将上式与电通量定义式(9-22)相比较,可以看出,Ij的关系是一个通量与其矢量场的关系。在有电流流过的导体中,每一点都具有一定大小和方向的电流密度矢量,这些矢量就构成了矢量场,称为电流场。为形象描述电流场中电流的分布,引入电流线,电流线是按照这样的规定所画的一系列曲线:曲线上每点的切线方向都与该点的电流密度矢量的方向相同。由电流线围成的管状区域,称为电流管。显然,在恒定条件下,通过同一电流管的任一横截面的电流是相等的。

关键字:条件  导电  规律

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0819/article_11599.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:静电场的能量
下一篇:电流的连续性方程和恒定电流条件

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利
推荐阅读
全部
条件
导电
规律

小广播

独家专题更多

TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
汇总了TI汽车信息娱乐系统方案、优质音频解决方案、汽车娱乐系统和仪表盘参考设计相关的文档、视频等资源
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
​TE工程师帮助将不可能变成可能,通过技术突破,使世界更加清洁、安全和美好。
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved