SI-enheter | A⋅m -2 |
---|---|
Dimensjon | I⋅L -2 |
Natur | Størrelse Vector intensiv |
Vanlig symbol | |
Lenke til andre størrelser |
|
Den strømtetthet eller massetetthet av strøm er en vektor som beskriver den elektriske strømmen lokalt på et punkt av et fysisk system . I det internasjonale systemet for enheter uttrykkes dens modul i ampere per kvadratmeter (A / m 2 eller A m -2 ). På skalaen til hele systemet er det et vektorfelt , siden strømtetthetsvektoren er definert når som helst.
Når elektrisitet i det vesentlige sirkulerer på overflaten til et objekt (spesielt den til en leder som krysses av en høyfrekvent elektrisk strøm ), definerer vi strømoverflatenes tetthet , også vektor, hvis modul er uttrykt i ampere etter meter (A / m eller A m −1 ).
Når elektrisitet sirkulerer i en filiform leder (med veldig små laterale dimensjoner i forhold til lengden), definerer vi den lineære strømtettheten , en vektor parallell med ledningen, rettet i strømretningen og hvis modul er intensiteten elektrisk , uttrykt i ampere (A).
En elektrisk strøm er en strøm av elektriske ladninger gjennom en orientert overflate. For en elementær overflate beskrevet av sin normale vektor , er intensiteten til strømmen som passerer gjennom denne overflaten, og strømtetthetsvektoren på dette punktet relatert av:
.For å oppnå intensiteten av strømmen gjennom en endelig overflate S , integrerer vi denne relasjonen på den totale overflaten:
.Fortegnet til I blir så koblet til den orientering av overflaten S .
En strømtetthet er som standard en volumstrømtetthet. Hvis vi vurderer en leder der en av dimensjonene er veldig liten sammenlignet med de andre to (en plate med tykkelse e ), kan vi definere den nåværende overflatetettheten:
der z betegner en koordinat målt vinkelrett på overflaten.
Intensiteten til strømmen som går gjennom en linje tegnet på overflaten er da:
der linjen, av lengden l , krysses av den grunnleggende banen .
Vi kan også definere den lineære strømtettheten for konvensjonelle elektriske kretser (der lederne er ledninger med liten seksjon sammenlignet med lengden):
hvor integralen utvides til hele en seksjon S av ledningen.
Den elektriske intensiteten som sirkulerer i ledningen er da:
.Med andre ord er den lineære tettheten vektoren:
hvor er en enhetsvektor tangent til ledningen og rettet i retning av strømmen.Siden den elektriske strøm kan betraktes som en ladningsstrømning , er strømtettheten vektoren direkte proporsjonal med summen av vektorene blandingens tetthet for de forskjellige ladete forbindelser som deltar i den aktuelle:
med
Summen strekker seg til alle tilstedeværende ladede arter. Som et resultat av disse definisjonene, vektoren
er flytdensitetsvektoren til en art.Innen elektromagnetisme gjør Maxwells ligninger det mulig å beskrive forplantningen av en elektromagnetisk bølge. Den 4 th ligning (kalt Maxwell-Ampere ligning) involverer den strømtetthet som strømmer inne i materialet som gjennomløpes av den elektromagnetiske bølge studert.
Vi starter fra Maxwell-Ampere-ligningen:
hvor er magnetfeltet , vakuumpermeabiliteten og den totale strømtettheten, uttrykt som:
.I dette uttrykket kan vi detaljere:
Strømtettheten brukes til å manipulere fenomenene elektrisk ledning i lokal skala, spesielt i:
Den strøm som induseres i den menneskelige organisme er vanligvis uttrykt i strømtetthet (produkt fra den interne elektriske felt og ledningsevnen for det menneskelige legeme ). For eksempel i tilfelle eksponering for elektromagnetiske felt med ekstremt lav frekvens ( typisk 50 Hz ) "brukes den forenklende antagelsen om en homogen ledningsevne for menneskekroppen på 0,2 siemen per meter" .