我们在回到电流的话题上来
我们提到电流往往会直觉到电流的单位A(安培),其实电流的单位A,具有线电流密度之含义
何为“电流密度”
这个世界是一个有形的世界,元件是有型的,电路也是有形的。何为形状,就是尺寸、大小
既是如此,导体亦是有形的,一般导体都是有体积的,即三维的。设想一下在该导体中有极多的自由电子,平时处于杂乱无章的热运动状态,在该导体中取一个截面,那么在某个时间段,流入该截面的电子等于流出该截面的电子,对于该截面而言,净的通过电流等于零。也就是说,如果无外力作用,导体中是不会产生宏观定向电流的
今若在导体中加一个宏观电场,则情况不同了,大量自由电子会在随机热运动之基础上产生一个顺着电场方向(由高电压处指向低电压处)的运动。即在导体中产生了宏观定向电流,我将其称为“净电流”,或者可以理解为未被抵消之电流。
所谓“体电流密度”是指体导电时,体内一点处,一定时间内垂直通过一定面积之电子数量,其单位是A*m^-2(安培每平方米)或C*s^-1*m^-2,(库仑每秒每平方米)。
所谓“面电流密度”是指表面导电时,表面一点处,一定时间内垂直通过一线段之电子数量,其单位是A*m^-1(安培每米)或C*s^-1*m^-1(库仑每秒每米)
所谓“线电流密度”即我们平时所说的电流安培,是指一定时间内,通过导线任意一点处的电量,其单位是A(安培)即C*s^-1(库仑每秒)
三种导电模式:体积导电、面积导电,线导电。对应于空间的三维、一维是线,二维是面,三维乃体也。
因此也对应三种电流:线电流,面电流和体电流。分别对应于电流A,面电流密度之线积分,体电流密度之面积分。其结果虽然都是A(C*s^-1,库仑每秒),但含义是不同的 |