
【电】 electric flux density
electricity
【计】 telewriting
【化】 electricity
【医】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
all; authority; connect; general; go to; notify; open; through; understand
whole
【医】 make; per-
density; thickness
【化】 density
【医】 density
电通密度(电位移矢量)是电磁学中的核心概念,其英文对应术语为"electric displacement"或"electric flux density",常用符号D表示。该物理量最早由麦克斯韦在构建电磁场理论体系时提出,用于描述介质中电场与极化电荷的相互作用关系。
在数学定义上,电通密度矢量由电场强度E与电极化强度P共同构成,满足关系式: $$ D = varepsilon_0 E + P $$ 其中$varepsilon_0$为真空介电常数(约8.85×10⁻¹² F/m)。在国际单位制中,电通密度的单位为库仑/平方米(C/m²)。这一关系式揭示了材料内部极化效应对电磁场分布的影响机制(参考:高等教育出版社《电磁场与电磁波》第4版)。
电通密度的物理意义主要体现在两个方面:① 表征单位面积通过的电场线数量;② 在介质中建立与自由电荷的直接关联。通过高斯定律的微分形式$ abla cdot D = rho_{free}$可清晰看出,电通密度矢量的散度仅与自由电荷密度相关,这一特性使其在求解复杂介质中的电场分布时具有显著优势(参考:David J. Griffiths《电动力学导论》)。
在工程实践中,电通密度参数对电容器设计、绝缘材料选择和电磁兼容分析具有重要指导价值。例如在高压电缆的绝缘设计中,工程师通过控制电通密度值来预防介质击穿现象。当前国际电气电子工程师协会(IEEE)标准中,对各类介质的最大允许电通密度值均有明确规定(参考:IEEE Std 286-2022)。
电通密度是电学中的核心概念,以下为详细解释:
基本定义与别称 电通密度(Electric Displacement Density)又称电位移、电感应强度,符号为D,单位为库伦/平方米(C/m²)。它描述电场在介质中的分布特性,尤其在存在极化电荷时更关键。
数学表达式与物理意义
高斯定律中的应用 电位移通量满足高斯定理:$ointS D cdot dA = Q{text{free}}$,即闭合曲面的电通量仅与内部自由电荷总量相关,与极化电荷无关。
核心应用领域
扩展说明:电通密度通过引入介电常数,简化了介质中电场的计算,尤其在处理复杂边界条件时优势显著。其与极化电荷的分离特性(仅依赖自由电荷)是麦克斯韦方程组的重要基础之一。
边带衰减标称的比奥氏征偿还款项次苯甲酸铋存储器设计等待室定义标量多水硼镁石放样板飞行艇公益信托社故障信号灯霍尔产生器货物集中人己二醇金融垄断快速打入扩张肌类型说明连续体利息费用对承担利息负债的比率鲁比尼氏樟脑频率衰减失真羟乙磷酸数据列格式四线端接装置贪婪的提交操作