稳恒电流
§2、1
电流
2．1．1．电流、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
Iqt
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
I
evS
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
jIS
金属导体中，电流密度为
j
ev电流密度j是矢量，其方向与电流方向一致。
2．1．2、电阻定律导体的电阻为
RLSLS1
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
01t
0为0℃时电子率，为t时电阻率，为电阻率的温度系数，多数纯金属值接近于
4103℃1，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。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NS
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
图221
f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221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42K（2688℃），
汞的电阻突然消失，并把这种“零”电阻特性称为“超导电性”。接着他又发现在73K附
近，铅也具有“超导性”。
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