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欧姆定律微分形式大学物理学下册

时间:2026-01-26 理论教育 安安 版权反馈
【摘要】:大量实验表明,在等温条件下,通过一段导体的电流I 与导体两端的电压U 成正比,这个结论称为欧姆定律,即式中,R 的数值与导体的材料、几何形状、大小及温度有关.对于一段特定的导体,R 为常数,在此条件下,I 与U 成正比.由式(10.5)可知,当导体两端所加电压一定时,所选导体的R值越大,则通过导体的电流I 越小,所以R 反映了导体对电流阻碍作用的大小,称为导体的电阻.在国际单位制中,电阻的单位为欧

大量实验表明,在等温条件下,通过一段导体的电流I 与导体两端的电压U 成正比,这个结论称为欧姆定律,即

图示

式中,R 的数值与导体的材料、几何形状、大小及温度有关.对于一段特定的导体,R 为常数,在此条件下,I 与U 成正比.

由式(10.5)可知,当导体两端所加电压一定时,所选导体的R值越大,则通过导体的电流I 越小,所以R 反映了导体对电流阻碍作用的大小,称为导体的电阻.在国际单位制中,电阻的单位为欧姆,符号为Ω.

实验表明,导体的电阻R 与导体的长度l 成正比,与导体的横截面积S 成反比,即

图示

式中,常数ρ 与导体性质和温度有关,称为材料的电阻率,其单位为欧·米,符号为Ω·m.

电阻率的倒数称为电导率,用γ 表示,即

图示

电导率的单位为西每米,符号为S/m.(https://www.xing528.com)

式(10.5)是以电压和电流这些宏观量来描述一段导体所遵循的规律,下面从微观角度来分析一段导体中有电流通过时,导体内部所遵从的规律.设想在导体中取一长为dl、截面积为dS 的柱体,且J 与dS 垂直,如图10.2 所示.

由欧姆定律可知,通过这段柱体的电流为

图示

图10.2 欧姆定律的微分形式

图示

式中,dU 为柱体两端的电压.设柱体中场强大小为E,则dU =Edl,

图示

即电流密度的大小与电场强度的大小成正比.

由于式(10.10)是将欧姆定律用于导体微元中所得的结论,所以称为欧姆定律的微分形式.它虽然是在恒定电流的条件下推导出来的,但也同样适用于非恒定电流的情况.它表明导体中任一点、任一时刻的电流与电场之间的关系,因此式(10.10)比式(10.5)更细致、更本质,具有更加深刻的含义,是麦克斯韦电磁场理论的方程之一.

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