La quantité de charge électrique par unité de volume ou de surface dans un matériau.La densité de charge est une mesure de la quantité de charge électrique concentrée dans une région donnée de l'espace, généralement exprimée par unité de volume (densité volumique de charge) ou par unité de surface (densité surfacique de charge). C'est un concept fondamental en électromagnétisme, décrivant la distribution des charges positives et négatives dans les matériaux, des conducteurs et semi-conducteurs aux plasmas et aux membranes biologiques. Comprendre la densité de charge est essentiel pour prédire les champs électriques, les potentiels et le comportement des particules chargées dans divers milieux.
Le concept de densité de charge est apparu au XVIIIe siècle avec les travaux de Benjamin Franklin et d'autres sur les fluides électriques, mais il a été formalisé au XIXe siècle par James Clerk Maxwell, qui l'a intégré dans sa théorie unifiée de l'électromagnétisme.
La densité de charge est définie comme la limite de la charge par unité de volume (ou de surface) lorsque le volume (ou la surface) tend vers un point. Dans un conducteur, les charges libres se redistribuent pour rendre la densité de charge intérieure nulle, laissant tout excès de charge sur la surface. Dans un diélectrique, les charges liées créent une densité de charge de polarisation qui modifie le champ net. Ce concept intervient directement dans les équations de Maxwell, en particulier la loi de Gauss, qui relie la divergence du champ électrique à la densité de charge, et l'équation de continuité, qui lie la densité de charge à la densité de courant.
La densité de charge est utilisée dans la conception de dispositifs électroniques, tels que les transistors et les condensateurs, en électrochimie pour la conception de batteries, et dans les techniques d'imagerie médicale comme l'électrocardiographie, où les distributions de charge surfacique sur le cœur sont cartographiées.
Dans un éclair typique, la densité de charge dans le canal ionisé peut atteindre des valeurs de l'ordre de 10^15 électrons par mètre cube, suffisamment pour chauffer l'air à des températures cinq fois plus élevées que la surface du Soleil.
| \rho_{\rm GJ} | variable | Goldreich-Julian charge density — densité de charge coulomb per cubic metre |
| \mathbf{\Omega} | variable | Angular velocity vector of the neutron star — vitesse angulaire radian per second |
| \mathbf{B} | variable | Magnetic field vector — champ magnétique tesla |
| c | constante | Universal constant, speed of light in vacuum — vitesse de la lumière = 299792458 metre per second |
| 2\pi | constante | Mathematical constant, 2π — two pi = 6.283 |
| \cdot | opérateur | Scalar product of two vectors — produit scalaire |
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