Количество электрического заряда на единицу объёма или площади в материале.Плотность заряда — это мера того, насколько сильно электрический заряд сконцентрирован в данной области пространства, обычно выражается на единицу объёма (объёмная плотность заряда) или на единицу площади (поверхностная плотность заряда). Это фундаментальное понятие в электромагнетизме, описывающее распределение положительных и отрицательных зарядов в материалах — от проводников и полупроводников до плазмы и биологических мембран. Понимание плотности заряда необходимо для предсказания электрических полей, потенциалов и поведения заряженных частиц в различных средах.
Концепция плотности заряда возникла в XVIII веке в работах Бенджамина Франклина и других учёных об электрических жидкостях, но была формализована в XIX веке Джеймсом Клерком Максвеллом, который включил её в свою единую теорию электромагнетизма.
Плотность заряда определяется как предел заряда на единицу объёма (или площади) при стремлении объёма (или площади) к точке. В проводнике свободные заряды перераспределяются так, что внутренняя плотность заряда становится нулевой, а весь избыточный заряд остаётся на поверхности. В диэлектрике связанные заряды создают поляризационную плотность заряда, которая изменяет результирующее поле. Это понятие непосредственно входит в уравнения Максвелла, в частности в закон Гаусса, который связывает дивергенцию электрического поля с плотностью заряда, и в уравнение непрерывности, которое связывает плотность заряда с плотностью тока.
Плотность заряда используется при проектировании электронных устройств, таких как транзисторы и конденсаторы, в электрохимии для разработки аккумуляторов, а также в методах медицинской визуализации, таких как электрокардиография, где картируется распределение поверхностных зарядов на сердце.
В типичной молнии плотность заряда в ионизированном канале может достигать значений порядка 10^15 электронов на кубический метр, что достаточно для нагрева воздуха до температур, в пять раз превышающих температуру поверхности Солнца.
| \rho_{\rm GJ} | переменная | Плотность заряда Голдрайха — Джулиана — плотность заряда Кл/м³ |
| \mathbf{\Omega} | переменная | Вектор угловой скорости нейтронной звезды — угловая скорость рад/с |
| \mathbf{B} | переменная | Вектор магнитного поля — магнитное поле Тл |
| c | константа | Универсальная постоянная, скорость света в вакууме — скорость света = 299792458 м/с |
| 2\pi | константа | Математическая постоянная, 2π — two pi = 6.283 |
| \cdot | оператор | Скалярное произведение двух векторов — скалярное произведение |
Статей пока нет