
通量密度(flux density)是物理學與工程學中用于描述場分布強度的重要參數,指單位面積内通過的場線數量或能量傳輸量。該術語在不同領域的具體定義如下:
電磁學定義
在電磁學中,通量密度通常指磁通量密度(magnetic flux density),符號為B,單位為特斯拉(T)。其定義為垂直于磁場方向的單位面積所通過的磁感線數量,計算公式為: $$ B = frac{Phi}{A} $$ 其中Φ為磁通量,A為有效面積。這一概念在電機設計與電磁兼容性分析中具有核心地位。
光學與輻射學擴展
在輻射測量領域,通量密度可指輻照度(irradiance),即單位面積接收的輻射功率,單位是瓦特每平方米(W/m²)。例如,太陽常數的标準值約為1361 W/m²,代表地球大氣層頂接收的太陽輻射通量密度。
流體力學應用
流體通量密度描述單位時間内通過單位面積的流體體積或質量,常用于地下水運動或空氣動力學模拟,計算公式為: $$ q = frac{Q}{A} $$ 其中Q為體積流量,A為截面面積。
學術參考來源:
通量密度是描述物理量在單位面積上分布或傳輸強度的概念,具體含義因學科不同而有所差異,主要分為以下三類:
電通量密度(電位移矢量D)
表示單位面積通過的電通量,公式為:
$$
D = frac{Phi}{A}
$$
其中Φ為電通量,A為面積。電通量密度與電場強度E相關,用于描述電場分布( )。
磁通量密度(磁感應強度B)
表示垂直穿過單位面積的磁通量,公式為:
$$
B = frac{Phi}{A}
$$
單位為特斯拉(T)或韋伯/平方米(Wb/m²)。磁通密度是矢量,反映磁場強弱和方向()。
在傳熱學或物質擴散中,通量密度指單位時間單位面積通過的物質或能量:
類型 | 物理量 | 公式 | 單位 | 應用領域 |
---|---|---|---|---|
電通量密度 | 電位移矢量D | ( D = Phi/A ) | C/m² | 電場分析 |
磁通量密度 | 磁感應強度B | ( B = Phi/A ) | T(或 Wb/m²) | 磁場測量 |
傳質通量密度 | 質量/摩爾通量 | ( M_i = Delta m/(A cdot t) ) | kg/(m²·s) 等 | 擴散、傳熱過程 |
共同點:均描述物理量在空間或介質中的分布強度。
差異:電、磁通量密度是靜态場量,傳質通量密度則涉及動态過程。
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