Электрический ток на единицу площади поперечного сечения, мера того, сколько тока протекает через материал.Плотность тока — это векторная величина, которая описывает количество электрического тока, протекающего через единицу площади поперечного сечения. Она обозначается символом J и измеряется в амперах на квадратный метр (А/м²) в системе СИ. В то время как электрический ток (I) показывает общий поток заряда, плотность тока дает более детальную картину того, как этот поток распределен по поперечному сечению проводника, что важно для понимания таких явлений, как скин-эффект, концентрация тока и поведение полупроводников.
Концепция была формализована в XIX веке в рамках развития теории электромагнетизма, особенно благодаря работам Джеймса Клерка Максвелла, который использовал плотность тока в своих уравнениях для описания взаимодействия электрических и магнитных полей.
Для однородного тока, текущего перпендикулярно площади поперечного сечения A, плотность тока равна просто J = I/A. В общем случае она определяется как предел тока на единицу площади при стремлении площади к точке, а ее направление совпадает с направлением движения положительных зарядов. В проводнике плотность тока связана с электрическим полем локальным законом Ома: J = σE, где σ — удельная электропроводность. Это локальное соотношение имеет решающее значение для решения задач в электромагнетизме и проектировании электрических цепей.
Она используется при проектировании электрической проводки и печатных плат для предотвращения перегрева, в физике полупроводников для моделирования работы транзисторов, а также в электрохимии для контроля скорости осаждения покрытий.
В канале молнии плотность тока может достигать миллионов ампер на квадратный метр, поэтому окружающий воздух превращается в светящуюся плазму.
