文档介绍：§2、、电流强度、电流密度导体处于静电平衡时,导体内部场强处处为零。如果导体内部场强不为零,带电粒子在电场力作用下发生定向移动,形成了电流。形成电流条件是:存在自由电荷和导体两端有电势差(即导体中存在电场)。自由电荷在不同种类导体内部是不同的,金属导体中自由电荷是电子;酸、碱、盐在水溶液中是正离子和负离子;在导电气体中是正离子、负离子和电子。电流强度是描述电流强弱的物理量,单位时间通过导体横截面的电量叫做电流强度。用定义式表示为电流强度是标量。但电流具有方向性,规定正电荷定向移动方向为电流方向。在金属导体中电流强度的表达式是n是金属导体中自由电子密度,e是电子电量,v是电子定向移动平均速度,S是导体的横截面积。在垂直于电流方向上,单位面积内电流强度叫做电流密度,表示为金属导体中,电流密度为电流密度是矢量,其方向与电流方向一致。、电阻定律导体的电阻为式中、称为导体电阻率、电导率,由导体的性质决定。实验表明,多数材料的电阻率都随温度的升高而增大,在温度变化范围不大时,纯金属的电阻率与温度之间近似地有如下线性关系为0℃时电子率,为时电阻率,为电阻率的温度系数,多数纯金属值接近于℃,而对半导体和绝缘体电阻率随温度的升高而减小。某些导体材料在温度接近某一临界温度时,其电阻率突减为零,这种现象叫超导现象。图2-2-1超导材料除了具有零电阻特性外,还具有完全抗磁性,即超导体进入超导状态时,体内磁通量被排除在体外,可以用这样一个实验来形象地说明:在一个浅平的锡盘中,放入一个体积很小但磁性很强的永磁铁,整个装置放入低温容器里,然后把温度降低到锡出现超导电性的温度。这时可以看到,小磁铁竟然离开锡盘表面,飘然升起与锡盘保持一定距离后,悬在空中不动了,如图2-2-1所示。这是由于超导体的完全抗磁性,使小磁铁的磁感线无法穿透超导体,磁场畸变产生一个向上的很大的排斥力,把磁铁托在空中,这就是磁悬浮的道理,这一特性启示了人们用超导材料制造磁悬浮列车。超导现象是1911年荷兰物理学家昂尼斯首先发现的。他发现在(℃),***的电阻突然消失,并把这种“零”电阻特性称为“超导电性”。接着他又发现在附近,铅也具有“超导性”。1933年,迈斯纳发现了超导的“完全抗磁性”,他证明处于磁场中的超导体可以把磁感线完全排斥在体外,从而使自身可以悬浮在磁体之上。这个现象称为“迈斯纳效应”。至今人们仍把“零电阻特性”和“完全抗磁性”作为判定材料达到“超导状态”的两个必要条件。例1、为了使一圆柱形导体棒电阻不随温度变化,可将两根截面积相同的碳棒和铁棒串联起来,已知碳的电阻率为,电阻率温度系数℃,而铁,℃求这两棒的长度之比是多少?解:各种材料的长度和截面积都会随温度变化而变化,但它们电阻率的变化比线度的变化要明显得多(一般相差两个数量级),因此可以忽略线度的变化。将代入,得式中为材料0℃时电阻将碳棒和铁棒串联,总电阻为要R不随温度变化,必须有由,、电流密度和电场强度的关系通电导体中取一小段长,其两端电压,则有:得到上式给出了电流密度与推动电荷流动的电场之间的对应关系,更细致地描述了导体的导电规律,被称为欧姆定律的微分形式。①对于金属中的电流,上式中的还可有更深入的表示。当金属内部有电场时,所有自由电子都将在原有的热运动的基础上附加一个逆场强