current density是什麼意思，current density的意思翻譯、用法、同義詞、例句
常用詞典
[電] 電流密度；擴散（彌漫）流密度
例句
Reduce the current density.
降低電流密度。
Operating current density is too high.
操作電流密度過高。
Current density has great effect on the surface morphology.
電流密度對鑄層表面形态有較大的影響。
The samples were annealed under different electrical current density.
樣品在不同電流密度下進行了處理。
The overvoltage varies inversely with the current density to some extent.
超電壓在某種程度上隨電流密度成反比地變化。
同義詞
|ampere density;[電]電流密度；擴散（彌漫）流密度
專業解析
電流密度（Current Density）是電磁學和電氣工程中的核心概念，用于描述電荷在導體或空間中的流動強度分布。其定義為：單位橫截面積上通過的電流強度，即電流在空間中的分布強度。
一、定義與物理意義
電流密度是矢量（(vec{J})），方向與正電荷運動方向相同。其大小等于垂直于電荷流動方向的單位面積内通過的電流。數學表達式為：
$$
vec{J} = frac{I}{A} hat{n}
$$
其中：
- (I) 為通過截面的電流強度（單位：安培，A）
- (A) 為截面積（單位：平方米，m²）
- (hat{n}) 為截面法向單位矢量
二、單位與量綱
- 國際單位制（SI）：安培/平方米（A/m²）
- 量綱分析：[J] = [I cdot L^{-2}]（電流·長度⁻²）
三、微觀機制：與電荷運動的關系
根據導體中自由電子的漂移運動，電流密度可表示為：
$$
vec{J} = n e vec{v}_d
$$
其中：
- (n)：單位體積内自由電荷數（載流子密度，m⁻³）
- (e)：電子電荷量（1.6 × 10⁻¹⁹ C）
- (vec{v}_d)：電荷平均漂移速度（m/s）
此公式揭示了電流密度與載流子微觀運動的關聯。
四、應用場景
- 電路設計
在高頻電路中，電流密度分布影響導體的趨膚效應（Skin Effect），需通過計算優化導線截面積。
- 半導體器件
晶體管和集成電路中，電流密度決定器件功耗與熱管理方案，例如芯片的電流密度上限需控制在 10⁶ A/m² 以下以避免燒毀。
- 電磁場分析
麥克斯韋方程組中，電流密度與磁場強度關聯（(
abla times vec{B} = mu_0 vec{J} + mu_0 epsilon_0 frac{partial vec{E}}{partial t})），用于計算電磁場分布。
五、工程安全标準
國際電工委員會（IEC）規定導線安全電流密度範圍：
- 銅導線：3–6 A/mm²（根據散熱條件調整）
- 鋁導線：1.6–3.2 A/mm²
超過阈值會導緻導體過熱，引發絕緣老化或火災。
權威參考來源
- Griffiths, D. J. Introduction to Electrodynamics (電動力學導論), 4th ed., Cambridge University Press. 定義與微觀機制
- IEEE Standard 315-1975, Graphic Symbols for Electrical and Electronics Diagrams (電氣圖圖形符號标準). 電路設計應用
- Sze, S. M. Physics of Semiconductor Devices (半導體器件物理), Wiley. 半導體器件限制
- Jackson, J. D. Classical Electrodynamics (經典電動力學), 3rd ed., Wiley. 電磁場理論
- IEC 60364-5-52, Electrical Installations in Buildings (建築電氣裝置). 安全标準
網絡擴展資料
電流密度（current density）是描述電荷在導體或空間内流動分布情況的物理量，主要反映單位截面積上通過的電流強度及其方向。以下是詳細解釋：
1.基本定義
電流密度是一個矢量，方向與正電荷運動方向一緻。其大小等于單位時間内通過單位橫截面積的電荷量。數學表達式為：
$$
J = frac{I}{A}
$$
其中：
- ( J ) 是電流密度（單位：A/m²）
- ( I ) 是電流強度（單位：A）
- ( A ) 是導體橫截面積（單位：m²）
更微觀的表達式為：
$$
J = n q v_d
$$
- ( n )：單位體積内載流子（如電子）的濃度（單位：m⁻³）
- ( q )：單個載流子的電荷量（單位：C）
- ( v_d )：載流子的平均漂移速度（單位：m/s）
2.物理意義
- 電流與電流密度的區别：電流（( I )）是标量，描述整體電荷流量；電流密度（( J )）是矢量，反映電荷流動的空間分布和方向。
- 導體材料的影響：相同電流下，截面積越小或載流子濃度越低，電流密度越高。例如，細導線的電流密度大于粗導線。
3.實際應用
- 電路設計：高電流密度會導緻發熱（焦耳熱），需通過增大截面積或散熱來避免材料熔毀。
- 半導體器件：集成電路中電流密度過高可能引發電遷移（atomic migration），導緻器件失效。
- 電磁理論：在安培環路定律中，電流密度與磁場的關系為 (
abla times mathbf{B} = mu_0 mathbf{J} + mu_0 epsilon_0 frac{partial mathbf{E}}{partial t} )。
4.相關擴展
- 歐姆定律的微觀形式：( J = sigma E )，其中 ( sigma ) 是電導率，( E ) 是電場強度。
- 連續性方程：電荷守恒定律的微分形式，(
abla cdot mathbf{J} = -frac{partial rho}{partial t} )，聯繫電流密度與電荷密度變化。
如果需要進一步了解具體場景（如不同材料的電流密度限制），建議參考電磁學教材或工程手冊。
别人正在浏覽的英文單詞...
【别人正在浏覽】
