Gęstość prądu elektrycznego

G%C4%99sto%C5%9B%C4%87_pr%C4%85du_elektrycznego
Gęstość prądu – intuicyjnie jest owo wielkość fizyczna określająca natężenie prądu elektrycznego przypadającego na jednostkę powierzchni przekroju poprzecznego przewodnika.Gęstość prądu wyrażana jest w środku A/m². W praktyce stosuje się na ogół wygodniejsze jednostki: A/cm² plus A/mm².Gęstość prądu w środku przewodniku definiuje się w charakterze nastawienie natężenia prądu aż do pola przekroju poprzecznego przewodnika:gdzieUjęcie owo ma przeznaczenie w środku większości zagadnień spośród dziedziny elektrotechniki plus elektroniki rozważanych w środku odniesieniu aż do obwodów elektrycznych gdyż opisuje przepływ prądu w charakterze wielkość uśrednioną.Opis taki wystarcza, jak prąd płynie względnie długim plus cienkim przewodnikiem o stałym przekroju (np. linia ewentualnie ścieżka obwodu drukowanego), zaś pod ręką tym częstotliwość zmian prądu negacja logiczna jest nadmiernie duża. W przypadku prądu płynącego przy użyciu obszary o szerokości porównywalnej bądź większej od czasu długości, styl przepływu w środku różnych przekrojach może się zmieniać, więc wartość uśredniona traci sens. Również pod ręką nader wysokich częstotliwościach wartość uśredniona przestaje porządnie opisywać przepływ, gdyż negacja logiczna obejmuje zjawiska naskórkowości W takich przypadkach stosuje się przedstawienie mikroskopowy.W ośrodkach ciągłych, gęstość prądu jest wektorem zdefiniowanym w środku każdym punkcie przestrzeni w środku taki sposób, że jego trend plus odszkodowanie wskazują trend przepływu ładunku w środku danym punkcie, zaś wartość wyraża nastawienie natężenia prądu aż do znikomo małego elementu powierzchni prostopadłej aż do tego wektora (przekroju prostopadłego aż do przepływu prądu w środku danym punkcie plus chwili).Dla ośrodków ciągłych prawo Ohma opisuje związek gęstości prądu spośród natężeniem pola elektrycznego wzorem:gdzie:Definicja ta ma przeznaczenie w środku opisie przepływu prądu niejednorodnego w środku przestrzeni np: fizyce plazmy, cieczy przewodzących prąd, w środku cienkich warstwach elektronicznych elementów półprzewodnikowych (tranzystory, tyrystory plus in., również w środku elementach układów scalonych) plus zjawisk przejściowych pospiesznie zmiennych w środku czasie, np. w trakcie włączania plus wyłączania przepływu prądu w środku takich elementach.Całka powierzchniowa gęstości prądu po dowolnej powierzchni S wyraża sumaryczne natężenie prądu IS płynącego przy użyciu tę powierzchnię:gdzieW przypadku powierzchni zamkniętej, ograniczającej pewną bryłę V, natężenie prądu wypływającego przy użyciu powierzchnię równe jest pochodnej sumarycznego ładunku QV zamkniętego w środku objętości V, wziętej spośród przeciwnym znakiem (wypływający prąd zmniejsza "zapas ładunku"):Jest owo dewiza zachowania ładunku:którą można odczytać również w charakterze definicję natężenia prądu (z wyraźnym uwzględnieniem kierunku przepływu prądu).Zachodzi zatem:gdzieRównanie owo można stronami podzielić przy użyciu objętość V plus "ściągając" powierzchnię S aż do punktu przeprowadzić równanie aż do granicy spośród . Otrzymuje się wówczas częściej spotykaną postać różniczkową, lub tzw. równanie ciągłości, zgodnie spośród którym rozbieżność (dywergencja) wektora gęstości prądu jest równa pochodnej gęstości ładunku wziętej spośród przeciwnym znakiem:gdzie