- 中文名
- 电 流 密 度
- 外文名
- Current density
- 量名:
- 矢量
- 简介:
- 电路中某点电流强弱和流动方向
- 符号:
- 电流密度 J
- 单位:
- 安培每平方米,记作:A/㎡
简述
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有时,电流分布在导体表面的一个很薄的区域,将这样的分布电流理想化为电流分布在无厚度的几何表面内,并称为面电流密度, [1]记做Js,方向为正电荷运动的方向。
单位及公式
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单位:安培每平方米,记作A/㎡。 它在物理中一般用J表示。
公式:J=I/S
I和J都是描写电流的物理量,I是标量,描写一个面的电流情况,J是矢量场,描写每点的电流情况,
欧姆定律:R(电阻=电压/电流)
电阻公式阐明,一个均匀截面的物体的电阻与电阻率和导体长度成正比,与截面面积成反比。以方程表达
R=ρL/S ;其中,R 是电阻,L是物体长度,S是物体的截面面积,ρ是电阻率 。
所以,
其中,Z是电流方向。
所以,E=Z*ρI/S=ρJ
电导率为电阻率的倒数, σ=1/ρ 。电流密度与电场的关系为
J=σE 。
重要性
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对于电力系统和电子系统的设计而言,电流密度是很重要的。电路的性能与电流量紧密相关,而电流密度又是由导体的物体尺寸决定。例如,随着集成电路的尺寸越变越小,虽然较小的元件需要的电流也较小,为了要达到芯片内含的元件数量密度增高的目标,电流密度会趋向于增高。更详尽细节,请参阅摩尔定律。
电流密度过高会产生不理想后果。大多数电导体的电阻是有限的正值,会以热能的形式消散功率。为了要避免电导体因过热而被熔化或发生燃烧,并且防止绝缘材料遭到损坏,电流密度必须维持在过高值以下。假若电流密度过高,材料与材料之间的互连部分会开始移动,这现象称为电迁移(electromigration)。在超导体里,过高的电流密度会产生很强的磁场,这会使得超导体自发地丧失超导性质。
对于电流密度所做的分析和观察,可以用来探测固体内在的物理性质,包括金属、半导体、绝缘体等等。在这科学领域,材料学家已经研究发展出一套非常详尽的理论形式论,来解释很多机要的实验观察。
安培力定律描述电流密度与磁场之间的关系。电流密度是安培力定律的一个重要参数。
电流强度和电流密度之间的关系