電流密度

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介紹

當恆定電流透過導體時，相同安培的電流將流過導體。電流的流動是相同的，但部分割槽域可能有所不同。電流的流動是一個宏觀特徵。

電流

電子在特定電路中流動的速率或帶電粒子的流動稱為電流。它用符號 I 表示。安培是用於測量電流的標準單位。電流將始終沿一個特定方向流動。

電流型別

電流可分為兩種型別

交流電 (AC)

交流電總是沿相反方向流動。

電流隨時間變化，幅度也隨之變化。

頻率會變化，並且始終大於零。

直流電 (DC)

直流電總是沿相同方向流動。

對於直流電，幅度的流動始終是恆定的。

頻率始終為零。

圖片即將推出

電流密度

透過導體特定截面的電流或電荷流可以表示為電流密度。電子的流動通常稱為電流。

當電池的兩端用導體連線時，電子從電池的一端透過導線流到電池的另一端。如果電子的數量和方向是恆定的，則電流值也是恆定的。

電流密度的符號和單位

電流密度的測量在電磁學概念中起著重要作用。電流密度是在特定截面單位面積（m²）上單位時間內流過的電荷量，以安培 (A) 為單位。

J 是用來表示電流密度的符號

電流密度具有大小和方向，因此它是一個向量量。電流密度的單位是安培/平方米 (A/m²)。透過電流具有每單位時間 (t) 每單位面積 (A) 的電荷單位。它垂直於電流方向進行測量。

電流密度公式

當導體的材料具有由常數 σ 給出的電導率時，電流密度可以透過以下公式與電場相關聯：

$\mathrm{{J=\Sigma \times E}}$

其中

J 是電流密度，

Sigma ${(\Sigma)}$ 是電導率，

E 是電場

同樣，表達電流密度公式的另一種方法是

J = I/A

其中

J 是以 A/m² 為單位的電流密度，

A 是以 m² 為單位的橫截面積

I 表示透過導體的電流 (安培，A)

圖片即將推出

電流密度計算器

電流密度是特定單位中電流密度的測量值。這也被稱為流過導體橫截面的電流量。

計算電流密度的公式為：J = I/A

在電流密度計算器中很容易找到以典型單位（安培和 m²）表示的答案。

電流密度的例子

現在您知道了計算電流密度的公式，請檢視以下示例，以便更清楚地瞭解如何計算電流密度。

一根 20mm² 的銅線導通 2mA 的電流，確定其電流密度。

電流 (I) = 2 x 10^-3

面積 A = 20 x 10^-6

J = I/A

電流密度 (J) = 2 x 10^-3 / 20 x 10^-6

J = 100 A/m²

需要記住的事項

• 電流定義為帶電粒子的流動。

• 電流有兩種型別：交流電和直流電

• 透過導體任何橫截面的電荷流稱為導體的電流密度。

• 電流密度的單位是 $\mathrm{A/m^2}$。電流密度的公式是 J = I/A

常見問題

Q1. 什麼是電流？

A1. 電流是帶電粒子的流動，從原子中電子數量少的地方流向電子數量多的地方。電流用 I 表示。

Q2. 電流密度和電場之間有什麼聯絡？

A2. 電場和電流密度之間的聯絡是由歐姆定律連線的。

我們知道 I = nEavd

I = nAe(eE/m)

電流密度 J = I/A

現在，I/A = ne2 (E/m)

這就是為什麼電流密度在電磁學中很重要。電流密度與物理學中的電場有關。

Q3. 你如何定義電流密度？

A3. 電流密度是流過導體特定橫截面的電荷量。如果電荷流動穩定，則電荷量保持恆定。當導體的橫截面積變化時，電流密度也會變化。

Q4. 電流密度 (J) 與電導率有何關係？詳細解釋。

A4. 在電磁學概念中，電流密度在計算電流中起著重要作用。電流密度是指每單位橫截面積（即 $\mathrm{A/m^2}$）的電荷流動量。

例如：

當導電材料具有由 σ 給出的電導率時，與電場相關的電流密度由 $\mathrm{{J=\Sigma \times E}}$ 給出。

這就是電流密度與電導率的關係。

Q5. 電流密度的量綱公式是什麼？

A5. 電流密度的量綱公式為：

M⁰L^-2T⁰I¹

其中

M、L、T 和 I 分別表示質量、長度、時間和電流。