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恒定电场

电磁学术语

恒定电场是一种闭合回路中电源两极上带的电荷和导线和其他电学元件上堆积的电荷共同激发而形成的电场，其特点是电场线处处沿着到导体方向，由于电荷的分布是稳定的（即达到动平衡状态），由这种稳定分布的电荷形成的电场称为恒定电场。

定义
自由电荷在电场作用下做宏观定向运动形成电流，通有电流的导电媒质中的场称为电流场，当空间各点的电流密度不随时间而变时就是恒定电流场，简称恒定电场。
基本物理量
说明
静电场研究在绝缘介质中静止电荷产生的电场，主角是E和D。
恒定电流场研究在导体中稳恒流动的电流，即直流问题。主角是J和E。
电流会产生磁场。但当电流分布不随时间变化时，电场和磁场可以分开研究。
电流强度
单位时间内通过某一横截面的电量，简称为电流。
公式如下：
I 是通量，并不反映电流在每一点的流动情况。
电流密度
电流密度是一个矢量，在各向同性线性导电媒质中，它与电场强度方向一致。
（1）电流面密度
分布的体电荷以速度v 作匀速运动形成的电流。
（2）电流线密度
分布的面电荷在曲面上以速度v运动形成的电流。
（3）电流密度的矢量线
在一坐标系中可以用一族曲线来形象描述电流密度的分布，大小可以用稠密程度、方向可以用曲线的切线方向来确定。它们同样遵循矢量线方程。
（4）元电流的概念
元电流是指沿电流方向上一个微元段上的电流。
（5）焦耳热效应
电流流经导体，自由电子与导体物质发生碰撞、摩擦，导体发热，叫做焦耳热效应。
单位体积内，电荷在电场作用下移动 dl 距离，电场力做功
在恒定电流场中，粒子动能不变，故电场做功全部转化为热能，热功率密度为
基本方程
电荷守恒定律
电荷守恒是自然界中一条非常重要的守恒定律。
物理意义：穿出闭合面的电流等于单位时间内该体积中电荷的减少量。
基本方程
（1）J的散度：
空间各点的电流密度分布不随时间而变化。也就是说由任一闭合曲面净流出的的传导电流为零，即该闭合曲面内电荷的变化为零。
导电媒质内部电荷密度为零，但导电媒质的交界面上面电荷密度不一定为零！
（2）E的旋度：
所取积分路径不经过电源，则
根据斯托克斯定理：。
（3）本构关系：
特点：在导体内部，恒定电流场无散无旋。
与静电场相比
（1）有推动自由电荷运动的电场存在，说明E不仅存在于介质中而且存在于导体中；
（2）电流恒定说明流走的自由电子被新的自由电子补充，空间电荷密度处于动态平衡，因而场分布不同于静电场；
（3）它具有和静电场相同的性质，因此会对处在其中的电荷有力的作用，也就会推动自由电荷发生定向移动形成电流，但自由电荷不会一直加速，会不断的与不动的粒子发生频发的碰撞（形成电阻的微观本质）受到不动的粒子对他运动的阻碍作用，自由电荷做的是平均匀速率不变的运动。
研究意义
①进一步理解直流电路中的有关规律；
②解决绝缘电阻、接地电阻的计算等实际问题；
③为实验方法研究场的问题提供理论依据。
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