Mật độ dòng điện

Mật độ là mô tả dòng điện cục bộ. Với một loại hạt tải, $\overrightarrow{J}=nq{\overrightarrow{v}}_d$. Nếu dòng phân bố đều qua tiết diện vuông góc hướng trôi, độ lớn $J=I/A$. Đơn vị là $\mathrm{A}/{\mathrm{m}}^2$.

Lĩnh vực: Cơ học, nhiệt, điện từ và lượng tử

Định nghĩa trên trang này được dùng trong lĩnh vực vừa nêu. Một từ giống nhau ở môn khác có thể mang nghĩa khác.

Bài giảng dùng khái niệm này

• Dòng điện, điện trở và suất điện độngVật lý 2

Giải thích kỹ thuật

Với một loại hạt tải, mật độ số n là số hạt trên một đơn vị thể tích. mỗi hạt q có dấu, còn trôi là vận tốc trung bình có hướng. Mật độ dòng là:

$$\overrightarrow{J}=nq{\overrightarrow{v}}_d.$$

Với q âm, trôi ngược trường, nhưng tích nq với vector vận tốc làm J cùng chiều trường trong vật liệu dẫn đang xét. Công thức độ lớn dùng giá trị tuyệt đối của q:

$$\begin{array}{rl}J& =n|q|v_d,\\ I& =JA.\end{array}$$

Công thức I = JA cần dòng đều trên tiết diện và J vuông góc tiết diện. Dòng I là vô hướng, còn J là vector và có thể đổi hướng theo đường dây.

Với hai loại hạt tải, tính riêng J₁ và J₂ rồi cộng . Tổng quát cho N loại:

$$\begin{array}{rl}\overrightarrow{J}& ={\overrightarrow{J}}_1+{\overrightarrow{J}}_2+\cdots +{\overrightarrow{J}}_N,\\ \overrightarrow{J}& =\sum _{i=1}^N{\overrightarrow{J}}_i.\end{array}$$

Chỉ số i chạy qua các loại hạt. Không cộng độ lớn nếu các dòng thành phần khác hướng.

Ví dụ

Dòng 1,67 A trong dây có tiết diện $8.17\times {10}^{-7}{\mathrm{m}}^2$ cho mật độ dòng khoảng $2.04\times {10}^6\mathrm{A}/{\mathrm{m}}^2$.

Khi nào cần dùng?

Nối dòng đo trên toàn tiết diện với trôi, trường và tính chất vật liệu tại từng điểm.

Câu hỏi ôn lại

Hai dây nối tiếp có cùng dòng có luôn cùng mật độ dòng không?

Xem đáp án

Không. Nếu tiết diện khác nhau, J = I/A khác nhau. Với cùng vật liệu và mật độ hạt tải, dây nhỏ hơn có tốc độ trôi lớn hơn.

Thuật ngữ liên quan

• Dòng điện
• Điện trường
• Điện trở suất
• Độ dẫn điện

Tài liệu tham khảo

Young & Freedman, University Physics with Modern Physics, ấn bản 15, chương 25, trang 812–835.