物理學畢業(yè)論文李健偉

1、第1頁（共13頁）電流及其效應的探討作者：李健偉指導老師：宋海珍摘要：本文首先給出電流及電流密度的概念，進一步介紹了穩(wěn)恒電流、極化電流、磁化電流、位移電流和超導電流的產(chǎn)生機制和性質(zhì)，提出超導體能夠維持超導電流的條件，最后通過霍爾效應、熱電效應、壓電效應和約瑟夫遜效應說明電流及其效應的廣泛應用。關(guān)鍵詞：極化電流磁化電流位移電流超導隧道效應0引言眾所周知，電流具有三大效應：熱效應、化學效應和磁效應。熱效應是指電流通過導體要發(fā)熱，如電燈、電爐

2、、電焊等；化學效應是指電流通過導電的液體會使液體發(fā)生化學變化，產(chǎn)生新的物質(zhì)，如電解、電鍍和電離等；磁效應是指給導線或繞在軟鐵芯周圍的導體通電，導線周圍或軟鐵芯就會產(chǎn)生磁性，如電鈴、蜂鳴器、電磁揚聲器等都是利用電流的磁效應制成的，這些應用都是利用了持續(xù)移動的載流子產(chǎn)生的效應，因為持續(xù)移動的載流子能夠形成宏觀電流，那么，不是持續(xù)流動的載流子能不能形成宏觀電流呢？如在平衡位置附近做往復振動的帶電粒子，電介質(zhì)中繞原子核做環(huán)繞運動的電子等。它們也

3、是運動的電荷，只是不是沿特定方向運動的電荷。實驗表明，它們也能產(chǎn)生宏觀電流。電（磁）介質(zhì)在外場作用下能夠形成極化（磁化）電流，甚至有些特殊介質(zhì)無需外場只需沿特定方向受力或自身有溫度差時就會在表面感應出極化電荷，這就是壓電效應和熱電效應。某些特殊材料在一定條件下能夠產(chǎn)生零電阻效應，利用零電阻時導體內(nèi)電流能夠長久持續(xù)的特點可以制成性能強、耗能低的強磁體。靈活運用這些電流可以制成霍爾電流傳感器、超導量子干涉器等可以測量微弱電流、脈沖和磁場的設

4、備。本文通過對各種各樣電流及其效應的探討，將對這些電流的研究及應用有著第3頁（共13頁）電流密度單位為。由（2）式可得通過面元的微分電流2mAS?強度為：SjdjdSdI????cos（3）通過某一面元s的電流強度????sdISj（4）（4）表示通過某一面積的電流就是通過該面積的電流密度的通量，而通過一個閉合曲面s的電流可以表示為????sdISj（5）1.3電流的連續(xù)性方程由電流密度矢量的定義可知，（5）式實際上表示凈流出封閉面的電

5、流，也即是單位時間從封閉面內(nèi)向外流出的正電荷的電量。根據(jù)電荷守恒定律，通過封閉面流出的電量應等于封閉面內(nèi)電荷q的減少。因此（5）式應該等于q的減少率，即：?????sdtdqdSj（6）這一關(guān)系成為電流的連續(xù)性方程。此方程表示，電流線發(fā)出于或終止于電荷變化處，發(fā)出電流線處正電荷必減少，電流線終止處正電荷必增加，在無電荷變化處電流線連續(xù)。2各種各樣的電流2.1穩(wěn)恒電流一般來說，電流密度是隨時間而變化的，它既是空間坐標的函數(shù)又是時間的函數(shù)，