物理學(xué)畢業(yè)論文李健偉

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

2、、電焊等；化學(xué)效應(yīng)是指電流通過導(dǎo)電的液體會使液體發(fā)生化學(xué)變化，產(chǎn)生新的物質(zhì)，如電解、電鍍和電離等；磁效應(yīng)是指給導(dǎo)線或繞在軟鐵芯周圍的導(dǎo)體通電，導(dǎo)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(yīng)制成的，這些應(yīng)用都是利用了持續(xù)移動的載流子產(chǎn)生的效應(yīng)，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(fù)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(yīng)出極化電荷，這就是壓電效應(yīng)和熱電效應(yīng)。某些特殊材料在一定條件下能夠產(chǎn)生零電阻效應(yīng)，利用零電阻時導(dǎo)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(dǎo)量子干涉器等可以測量微弱電流、脈沖和磁場的設(shè)

4、備。本文通過對各種各樣電流及其效應(yīng)的探討，將對這些電流的研究及應(yīng)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(yīng)等于封閉面內(nèi)電荷q的減少。因此（5）式應(yīng)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(biāo)的函數(shù)又是時間的函數(shù)，