大学物理下new

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1、§10-1电流密度电动势一、电流强度和电流密度一、电流强度和电流密度传导电流：自由电荷的定向运动。方向：正电荷的移动方向，与电子的运动方向相反。电流强度：单位时间通过导体某一横截面的电量。dqI=dt36单位：安培（A）1A10mA10A==μ恒定电流：电流强度的大小和方向不随时间而变化。几种典型的电流分布粗细均匀的粗细不均匀半球形接地电金属导体的金属导线极附近的电流电阻法勘探矿同轴电缆中藏时的电流的漏电流可见，导体中不同部分电流分布不同，电流强度I不能细致反映导体中各点电流分布。电流密度：精确描述导体中电流分布情况的物理量，是空间位置的矢量函数。电流密度大小等于单位时间内，通过

2、该点附近垂直与正电荷运动方向单位面积的电量。dIj=单位：Ａ/ｍ2dS⊥电流密度矢量方向与该点正电荷运动方向一致KendSdS⊥θGj通过面元dS的电流强度KKdddI==jSjScosdθ=jSi⊥通过导体任意截面的电流强度为GKI=⋅∫jSdS二、电源电动势二、电源电动势GE非静电力:能不断分离正负电荷使正电荷逆静电场力方向运动.+−+−−+−电源：提供非静电力的装置，+−+−非静电力作功把其他形式的能A电源B量转变成电势能。作用：在电源内部，“非静电力”作功，把电荷从电势能低的一端移到电势能高的一端，通过内部电荷的移动，保持外电路电场E存在。GE为了描述电源内非静电力移动电

3、荷做功的本领，引入电动势的物理量，定义为单位正电荷绕闭合回路+−+−−运动一周，非静电力所做的功。+KE−+kKK−WF⋅dl+−v∫kε==A电源Bqq在电源内部，“非静电力”作功，可以设想在电源内部存在一“非静电场”，单位正电荷受到的非静电力定义KG为“非静电场的场强”记做Ekk=Fq。KKKKWFlq⋅⋅ddElKKv∫∫kkvε====⋅Eldv∫kqqqKKKKKKA+ε=⋅=⋅=⋅ElElEldddv∫∫∫kkkB−电源电动势大小等于将单位正电荷从负极经电源内部移至正极时非静电力所作的功。G反映电源作功能力，与外电路无关E电源电动势是有方向标量，规定+−其方向为电源内

4、部负极指向正极+−−+KE−+k−单位：Ｊ/Ｃ，即Ｖ+−A电源B§10-2法拉第电磁感应定律一、电磁感应现象一、电磁感应现象电流能产生磁场（电流的磁效应）。反之，能否通过磁场产生电流？1831年英国科学家法拉第通过大量实验证实变化的磁场可以在导体内产生电动势（感应电动势）和电流（感应电流）。称为电磁感应现象。NSBAA图1图2实验现象：1、图1中电键闭合和打开瞬间，线圈A中有电流，但两种情况下电流的流向相反。2、图2中线圈与磁铁发生相对运动时，线圈A中有电流，电流的流向与相对运动情况有关。结论：当穿过一个闭合导体回路所包围的面积内的磁通量发生变化时（不论这种变化是由什么原因引起的

5、），在导体回路中就有电流产生。这种现象称为电磁感应现象。回路中所产生的电流称为感应电流。相应的电动势则称为感应电动势。思考：在无限长直载流导线旁有相同大小的四个矩形线圈，分别作如图所示的运动。判断回路中是否有感应电流。ωIKKv⊗vKv(a)(b)(c)(d)ε≠0ε≠0ε=0ε≠0二、法拉第电磁感应定律楞次定律二、法拉第电磁感应定律楞次定律电磁感应定律的基本表述：通过回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比.dΦmε=−kidtk为比例系数，式中各量取国际单位制时，则k=1dΦmε=−idt式中负号反映电动势的方向dΦmε=−idt式

6、中εi和Φm都是标量，其正负由选择的正方向来定，相同为正，相反为负。先选定一个绕行方向电动势为正表示其方向与选定的绕行方向一致；电动势为负表示其方向与选定的绕行方向相反。有了选定的绕行方向，利用右手螺旋可以确定它的法K线方向nGnKK若B与n的夹角为锐角，则Φ取正值；mKK若B与n的夹角为钝角，则Φm取负值。dΦm有了Φm的正负，其变化率的正负就有了确定的dt意义。若正的Φ随时间增大，或负的Φ随时间减小，则mmdΦd0Φ>>,0mmdt若正的Φ随时间减小，或负的Φ随时间增大，则mmdΦd0Φ<,0m

7、=−，感应电动势i的正dtdΦ负总是与磁通量变化率m的正负相反。dtGGnKKnGΦ=∫BSidGBB锐角锐角LΦ>0LΦ>0εiΦ↑εiΦ↓dΦ>0ε<0逆绕向dΦ<0ε>0顺绕向dtidtidΦε=−GidtGnnGG钝角B钝角BΦ<0Φ<0LLεiΦεiΦ↓↑dΦdΦdt<0εi>0顺绕向>0εi<0逆绕向dt6例题：一长直导线中通有交变电流I=Itsinω，在0长直导线旁平行放置一矩形线圈，线圈平面与直导线在同一平面内。已知线圈长为l，宽为l，线圈近长直12导线的一边离直