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稳恒电流的条件其基本规律

在2.1节中我们讲过，导体中存在着大量可以自由运动的带电载流子，这些每流子所带的电荷称为自由电荷.导体内如果存在电场，这些自由电荷将会在电场作用下作定向流动.电荷的定向流动构成电流.所以，要形成电流就需要(1)有可以自由移动的电荷(2)有推动电荷作定向流动的电场(超导体情况例外)或某种非静电力.如果导体内推动自由电荷作定向流动的电场是随时间变化的非稳恒电场，则形成的电流也是随时间变化的非稳恒电流.譬如，刚放入静电场的一块导体，在刚放入的极短瞬间，导体内存在电场，在电场作用下导体内的自由电荷作定向流动出现电流，这个电流势必改变导体上的电荷分布，从而使导体内的电场向减小方向变化，电流也跟着向减小方向变化，在极短的瞬间，达到导体表面出现稳定分布的面感应电荷且导体内处处电场为零的静电平衡状态，电流也随之消失.这极短瞬间导体内的电流就是非稳恒电流.如果由导体组成一个供电流作循环流动的闭合回路，使组成闭合回路的导体中电荷的分布不发生变化，从而回路中的电场也稳定不变，那么，这闭合电路中的电流就将是不随时间变化的稳恒电流.从下面的讨论中将会看到，只要闭合回路中有提供非静电力的电源，这种稳恒电流即可实现.本章将讨论稳恒电流及其基本规律.

  电流的稳恒条件与欧姆定律

  电流与电流密度矢量

在电场中，正、负电荷运动的方向相反，正电荷沿着电场方向从高电势向低电势运动，而负电荷沿电场反方向从低电势向高电势运动.实验表明，除个别现象(如霍尔效应)外，正电荷沿某方向运动和等量负电荷反方向运动所产生的电磁效应相同.因此，尽管不同导体中的载流子所带电荷的电性可能不同(金属导体为带负电荷的电子，电解液中为带正、负电荷的正、负离子，电离气体中为带正电的正离子和带负电的电子)，但为了便于问题的分析，习惯上把电流看成是正电荷的流动，并规定正电荷流动的方向为电流的方向.这样，导体中电流的方向总是沿着电场的方向，从高电势流向低电势.

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