電流密度定義

電流密度矢量是描述電路中某點(diǎn)電流強(qiáng)弱和流動(dòng)方向的物理量。其大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一單位面積的電量，方向向量為單位面積相應(yīng)截面的法向量，指向由正電荷通過(guò)此截面的指向確定。因?yàn)閷?dǎo)線中不同點(diǎn)上與電流方向垂直的單位面積上流過(guò)的電流不同，為了描寫(xiě)每點(diǎn)的電流情況，有必要引入一個(gè)矢量場(chǎng)——電流密度J，即面電流密度。每點(diǎn)的J的方向定義為該點(diǎn)的正電荷運(yùn)動(dòng)方向，J的大小則定義為過(guò)點(diǎn)并與J垂直的單位面積上的電流·。

電流密度計(jì)算公式

單位：安培每平方米，記作A/㎡。 它在物理中一般用J表示。

公式：J=I/S

I和J都是描寫(xiě)電流的物理量，I是標(biāo)量，描寫(xiě)一個(gè)面的電流情況，J是矢量場(chǎng)，描寫(xiě)每點(diǎn)的電流情況，

電流密度時(shí)?？梢越茷榕c電場(chǎng)成正比，以方程表達(dá)為

J=σE ；其中，E 是電場(chǎng)強(qiáng)度，J 是電流密度，σ是電導(dǎo)率，是電阻率的倒數(shù)。

歐姆定律：R（電阻=電壓/電流）

電阻公式闡明，一個(gè)均勻截面的物體的電阻與電阻率和導(dǎo)體長(zhǎng)度成正比，與截面面積成反比。以方程表達(dá)

R=ρL/S ；其中，R 是電阻，L是物體長(zhǎng)度，S是物體的截面面積，ρ是電阻率 。

根據(jù)歐姆定律，電壓 V等于電流 I乘以電阻：V=IR

所以，

V=I*ρL/S 。注意到在物體內(nèi)，電場(chǎng)與電壓的關(guān)系為E=Z*V/L

其中，Z是電流方向。

所以，E=Z*ρI/S=ρJ

電導(dǎo)率為電阻率的倒數(shù)， σ=1/ρ 。電流密度與電場(chǎng)的關(guān)系為

J=σE 。

電流密度的重要性

對(duì)于電力系統(tǒng)和電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而言，電流密度是很重要的。電路的性能與電流量緊密相關(guān)，而電流密度又是由導(dǎo)體的物體尺寸決定。例如，隨著集成電路的尺寸越變?cè)叫?，雖然較小的元件需要的電流也較小，為了要達(dá)到芯片內(nèi)含的元件數(shù)量密度增高的目標(biāo)，電流密度會(huì)趨向于增高。更詳盡細(xì)節(jié)，請(qǐng)參閱摩爾定律。

在高頻頻域，由于趨膚效應(yīng)，傳導(dǎo)區(qū)域會(huì)更加局限于表面附近，因而促使電流密度增高。

電流密度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生不理想后果。大多數(shù)電導(dǎo)體的電阻是有限的正值，會(huì)以熱能的形式消散功率。為了要避免電導(dǎo)體因過(guò)熱而被熔化或發(fā)生燃燒，并且防止絕緣材料遭到損壞，電流密度必須維持在過(guò)高值以下。假若電流密度過(guò)高，材料與材料之間的互連部分會(huì)開(kāi)始移動(dòng)，這現(xiàn)象稱為電遷移（electromigration）。在超導(dǎo)體里，過(guò)高的電流密度會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，這會(huì)使得超導(dǎo)體自發(fā)地喪失超導(dǎo)性質(zhì)。

對(duì)于電流密度所做的分析和觀察，可以用來(lái)探測(cè)固體內(nèi)在的物理性質(zhì)，包括金屬、半導(dǎo)體、絕緣體等等。在這科學(xué)領(lǐng)域，材料學(xué)家已經(jīng)研究發(fā)展出一套非常詳盡的理論形式論，來(lái)解釋很多機(jī)要的實(shí)驗(yàn)觀察。

安培力定律描述電流密度與磁場(chǎng)之間的關(guān)系。電流密度是安培力定律的一個(gè)重要參數(shù)。

在變壓器設(shè)計(jì)中，不同鐵心大小，不同溫升，不同的壓降要求，不同的散熱條件電流密度都會(huì)不同，不能認(rèn)為多大的線徑允許多大的電流密度是一個(gè)定值，

電流密度是一種度量，以向量的形式定義，其方向是單位面積相應(yīng)截面的法向量，其大小是單位截面面積的電流。采用國(guó)際單位制，電流密度的單位是「安培/平方公尺」
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