SI egységek | A⋅m -2 |
---|---|
Dimenzió | I⋅L -2 |
Természet | Méret Vektor intenzív |
Szokásos szimbólum | |
Link más méretekhez |
|
Az áram sűrűsége vagy térfogatsűrűsége olyan vektor, amely az elektromos áramot lokálisan írja le egy fizikai rendszer bármely pontján . A Nemzetközi Egységrendszerben annak modulusát amperben fejezik ki négyzetméterenként (A / m 2 vagy A m −2 ). A teljes rendszer skáláján vektormező , mivel az áramsűrűség-vektor bármely ponton meg van határozva.
Amikor az elektromosság lényegében egy tárgy (különösen a nagyfrekvenciás elektromos áram által áthaladt vezető) felületén kering , meghatározzuk az áram felületi sűrűségét , ugyancsak vektort, amelynek modulusát amperben fejezzük ki méterben (A / m vagy A m −1 ).
Amikor az elektromosság egy filiform vezetőben kering (annak hosszához képest nagyon kicsi az oldalmérete), meghatározzuk a lineáris áramsűrűséget , a huzallal párhuzamos vektort, amely az áram irányába irányul és amelynek modulusa az elektromos intenzitás , amper (A).
Az elektromos áram egy elektromos töltés áramlása egy orientált felületen. Az elemi felületet által leírt normál vektor , a intenzitása a jelenlegi áthalad ezen a felületen, és az áramsűrűség vektort ezen a ponton, kapcsolódnak a:
.Ahhoz, hogy az S véges felületen keresztül megkapjuk az áram intenzitását, ezt az összefüggést integráljuk a teljes felületre:
.Az I jel ezután összekapcsolódik az S felület orientációjával .
Az áramsűrűség alapértelmezés szerint térfogatáram-sűrűség. Ha figyelembe vesszük azt a vezetőt, amelynek egyik mérete nagyon kicsi a másik kettőhöz képest (egy e vastagságú lemez ), meghatározhatjuk a felületi áramsűrűséget:
ahol z a felszínre merőlegesen mért koordinátát jelöl.
A felületre húzott vonalon áthaladó áram intenzitása ekkor:
ahol az l hosszúságú vonalat az elemi út keresztezi .
Meghatározhatjuk a lineáris áramsűrűséget a hagyományos elektromos áramköröknél is (ahol a vezetők hosszúságukhoz képest kis szakaszú vezetékek):
ahol az integrál kiterjed a vezeték S teljes szakaszára .
A vezetékben áramló elektromos áram ekkor:
.Más szavakkal, a lineáris sűrűség a vektor:
, Ahol egy egység vektor érintő a huzal és irányított az irányt a jelenlegi.Mivel az elektromos áram lehet tekinteni, mint egy töltés áramlását , az áramsűrűség vektor egyenesen arányos összege az áramlási sűrűség vektorok a különböző töltésű , hogy részt vegyenek a jelenlegi:
val vel
Az összeg kiterjed az összes jelenlévő feltöltött fajra. Ezen definíciók eredményeként a vektor
a fluxus sűrűsége vektor egy faj.Az elektromágnesesség területén Maxwell egyenletei lehetővé teszik az elektromágneses hullám terjedésének leírását. A 4 -én -egyenlet (úgynevezett Maxwell-Amper egyenlet) magában foglalja az áramsűrűség belül áramló anyag által átjárt az elektromágneses hullám vizsgálták.
A Maxwell-Ampere egyenletből indulunk ki:
hol van a mágneses mező , a vákuumáteresztő képesség és a teljes áramsűrűség, a következőképpen kifejezve:
.Ebben a kifejezésben részletezhetjük:
Az áramsűrűséget az elektromos vezetőképesség helyi jelenségek manipulálására használják, különösen:
Az emberi szervezetben indukált áram általában áramsűrűségben van kifejezve (a belső elektromos mező és az emberi test vezetőképességének szorzata ). Például, abban az esetben való kitettség elektromágneses mezők a rendkívül alacsony frekvenciájú (50 Hz tipikusan) „az egyszerűsítő feltételezéssel homogén vezetőképessége az emberi test 0,2 Siemens méterenként használják” .