醫(yī)學物理學(2010本專9)

醫(yī)學物理學

(Medical

Physics)

(9)

重慶醫(yī)科大學醫(yī)學物理學教研室

2010級課程第七章直流電

（Directcurrent)

(6學時)

穩(wěn)恒電流,電源電動勢,基爾霍夫定律及其應用,電容器的充電及放電的基本規(guī)律電泳和電滲*

本章主要內容§7－1穩(wěn)恒電流§7－2電源電動勢§7－3基爾霍夫定律及其應用§7－4電容器的充放電過程§7－5電泳和電滲*

靜電場定義：相對于觀察者為靜止的帶電體周圍所存在的電場特殊性：理想模型不是由分子、原子所組成，具有可入性（疊加原理）；

物質性電場強度

點電荷

任意帶電體定義：意義：單位：計算：（電場是一種特殊物質。具有力、能量、質量等）質量密度很?。?0–23kg/m3?103kg/m3實物）

（其形狀和大小可忽略的帶電體）（每一點具有力效應）矢量電勢（每一點具有能量）在數量和方向上等于單位正電荷在該點所受的力1N/C=1V/m定義：意義：單位：計算：(1)點電荷(2)點電荷系（3）連續(xù)帶電體（4）高斯定理（5）電勢梯度正負標量在數量上等于單位正電荷從該點經任意路徑到參考點時電場力所作的功。1V=1J/C(1)點電荷(2)點電荷系（3）連續(xù)帶電體（4）對電場強度積分幾何描述電力線（場強）等勢面（電勢）（求和）第七章直流電

（Directcurrent)

(3學時)

穩(wěn)恒電流,電源電動勢,基爾霍夫定律及其應用,電容器的充電及放電的基本規(guī)律。,電泳和電滲*

本章主要內容§7－1穩(wěn)恒電流§7－2電源電動勢§7－3基爾霍夫定律及其應用§7－4電容器的充放電過程§7－5電泳和電滲*

§7－1穩(wěn)恒電流

（steadycurrent）一.電流（復習內容）1.定義：

載流子（攜帶電荷的粒子）在電場作用下的定向移動。2.作用：輸送能量或傳遞信息3.條件：（1）載流子（carrier）

（2）電勢差（電場←←電源）

金屬導體：自由電子電解質：正、負離子4.方向:規(guī)定:正電荷運動的方向.即沿E的正方向.5.大小:電流強度（currentintensity):

單位時間通過導體橫截面積的電量。6.單位(SI):

1A=1C/s;1mA=10-3A;1

A=10-6A

安培(Ampere,1775-1836)法國物理學家

庫侖(Coulomb,1736-1806)法國物理學家SI的安培基準NOTE:

(1)特例:

一般情況,I=dq/dt=f(t);

特殊情況，If(t)=恒量時,稱為穩(wěn)恒電流.

(2)局限:

I為標量,只能表示均勻導體的整體情況.而無法描述容積導體(volumeconductor)的導電情況.幾種典型導體的電流分布粗細均的金屬導體粗細不均勻的金導線半球形接地電極附近的電流容積導體

粗細不均勻的導體，溶液電解質導電、人體軀干等大塊導體，在不同的截面上電流的分布是不均勻的，電流的大小和方向在導體各部分不一樣，這樣的導體稱為容積導體（volumeconductor)二.電流密度矢量1.定義(P179圖7-1)

（1）方向：該點處電場強度的方向。

（2）大?。涸擖c垂直于電場強度方向的單位截面積上通過的電流強度。2。單位：A/m23.幾何描述---電流線

每一點的切線均與該點處電流密度矢量的方向一致的曲線。

電流線

電流分布場4.作用

可描述非均勻的容積導體中每一點電荷流動的分布情況。典型容積導體的電流分布電阻法勘探礦藏時的電流同軸電纜中的漏電流三.歐姆定律的微分形式1.積分形式（1）表達式I=U2-U1/R

表示整個導體中電流強度與電壓、電阻的關系（2）單位：[I]=A；[V]=V；[R]=

（3）電阻R=l/S

其中l(wèi)—長度

S—截面積---電阻率

絕緣體0超導體=f（T）常規(guī)=0（1+T）熱敏=0eT2.微分形式

(P179圖7-2）取微元dSdl其中：---電導率NOTE:(1)微分形式的物理意義:任一點的電流密度矢量均與該點處電場強度矢量的方向相同而且成正比,與

成反比(與

成正比).(2)作用：歐姆定律的微分形式表示空間每一點電流與電壓、電阻的關系,與導體的形狀和大小無關.可定量地描述非均勻或非穩(wěn)恒的電流分布.四.電解質的導電電解質的載流子:正、負離子（

Ze）1.無外電場時

I=02.有外電場時（1）正離子

Z+e

漂移速度u+摩擦力f=k+u+

勻速時Z+e·E-k+u+

=0

故(P1447-7)四.電解質的導電（1）正離子

Z+e

漂移速度u+摩擦力f=k+u+

故(P1447-7)

正離子遷移率（電泳技術的理論公式P153-）第五節(jié)電泳和電滲一、電泳

液體中的帶電微粒在外電場的作用下的定向遷移現象稱為電泳（electrophoresis)式中的K是與介質特性有關的比例系數，Z為帶電粒子所帶電量的電荷數，e為基元電量，u為定向遷移速率，E為導體介質中的電場強度值，該式可以作為測量載流子遷移率的基本公式。由于帶電不同的微粒有不同的遷移速度，因而利用該技術可將不同的帶電微粒分開，基于該目的的電泳術稱為制備電泳術（preparationelectrophoresis)

由測定遷移率來確定微粒的不同帶電特性，從而推斷其另外的特性（生物學、化學的等）技術叫分析電泳術（analyticalelectrophoresis)（2）負離子

Z-e(P1447-8)（3）電解質歐姆定律的微分形式

（Z價正、負離子;n）

(P1457-10;11)因為所以，電解質歐姆定律的微分形式

（Z價正、負離子;n）

(P1457-10;11)§7－2電源電動勢

（electromotiveforce）一.電源(p145,圖7-3)1.定義：

提供非靜電場強度Ek的裝置。2.作用：

克服靜電場力做功，使正電荷從電源負極經電源內部移向正極。一.電源電動勢3.物理量：（1）定義：

電動勢

——非靜電場力把單位正電荷從電源負極經電源內部移向正極時所做的功。（2）單位：V（伏特）（3）方向：－

＋（4）電學符號：┷┳電源的電動勢和內阻

**正極負極電源+_

電源電動勢大小等于將單位正電荷從負極經電源內部移至正極時非靜電力所作的功.電源電動勢（1）接觸電動勢（2）溫差電動勢（3）濃差電動勢（4）流動電動勢4.常見生物電動勢種類（P146）二.含源電路的歐姆定律

1.純R穩(wěn)恒電路的結論2.一段含源電路的一般步驟（P174圖7－4）

（1）