§9-7 稳恒电流产生的稳恒电场

 

 稳恒电流的描述及判别条件

1.稳恒电流的描述

传导电流:带电离子在电场作用下发生定向移动形成的电流,称为传导电流。传导电流是相对于位移电流概念而命名的。

电流强度:单位时间内,通过某面积的电量。

电流密度:通过与电流方向垂直的单位面积的电流。 或 

说明A.引入电流密度,是为了更精细描述大块导体内的电流分布。电流密度对应确定点的电流。

当需要将描述的物理对象精确到点时,通常方法是引入密度函数,这是重要的方法论(如:质量密度、电荷密度、能量密度等)

B.电流密度公式的推导: 

 于是:

C.电流密度是矢量,与电场强度类似,可以引入电流密度线:

电流密度线a.某点电流密度线的疏密程度表示该点电流密度的大小

b.某点电流密度线的切向方向表示该点电流密度的方向

D.电流密度的微观表述:因 。于是:

 稳恒电流:导体内电流密度不随时间变化的电流,称为稳恒电流

2.稳恒电流的判别条件

稳恒电流情形下,考察体积V内的电荷随时间变化与电流密度的关系。设体积V内的电荷密度为r,电流密度分布为j。由电荷守恒定律:  

考虑奥-高公式,写为微分形式。得到电流的连续性方程——电荷守恒定律的数学表述   

考虑到稳恒电流维持的前提条件是电荷密度不随时间改变而改变,得:

稳恒电流的判别条件为微分形式,电流密度场为无源场。

积分形式a.连续电流分布 

     b.离散电流分布  (基尔霍夫第一定律或基尔霍夫节点电流定律)