전하 밀도

전자학에서 전하 밀도는 단위 길이, 표면적 또는 부피당 전하의 양입니다.부피 전하 밀도(그리스 문자 the로 기호화)는 단위 부피당 전하량으로 SI 시스템에서 ^[1]^[2]^[3]부피의 임의의 지점에서 CΩm⁻³(coolombs per cubic m) 단위로 측정됩니다.표면 전하 밀도(θ)는 2차원 표면에서의 표면 전하 분포상의 임의의 지점에서 단위 면적당 전하량(Cµm⁻²)입니다.선형 전하 밀도(θ)는 단위 길이당 전하량으로, 라인 전하 분포의 임의의 지점에서 CΩm⁻¹(coolombs per m) 단위로 측정됩니다.전하 밀도는 양전하 또는 음전하가 될 수 있으므로 양전하 또는 음전하일 수 있습니다.

질량 밀도와 마찬가지로 전하 밀도는 위치에 따라 달라질 수 있습니다.고전 전자기 이론에서는 전하 밀도는 유체처럼 위치 $(\$ $\rho ({\boldsymbol {x}})$ {\ $boldsymbol$ {x ${\boldsymbol {x}}$ $\lambda ({\boldsymbol {x}})$ 및 $\rho ({\boldsymbol {x}})$ $위치$ $displaystyle \rho$ $(\$ boldsymbol ${x$ 의 연속 스칼라 함수로 이상적입니다 $.$ $mbol {x}}})$ 는 $\lambda ({\boldsymbol {x}})$ 모든 실전하 분포가 개별 전하 입자로 구성되어 있음에도 불구하고 일반적으로 연속 전하 분포로 간주됩니다.전하의 보존에 의해, 모든 볼륨내의 전하 밀도는, 전하 전류가 볼륨내 또는 볼륨외로 흐르는 경우에만 변화할 수 있습니다.이는 전하밀도 $\rho ({\boldsymbol {x}})$ $\rho ({\boldsymbol {x}})$ ( $\rho ({\boldsymbol {x}})$ ) \ $displaystyle \rho$ ( \ $bold$ symbol { $x$ } )와 $\rho ({\boldsymbol {x}})$ ${\boldsymbol {J}}({\boldsymbol {x}})$ J ( ${\boldsymbol {J}}({\boldsymbol {x}})$ ) ( \ $display$ style \ $bold$ symbol { J } ) ( { \ $bold$ symbol { $x$ } ${\boldsymbol {J}}({\boldsymbol {x}})$ 를 연결하는 연속 방정식으로 표현됩니다.

모든 전하가 점으로 이상화될 수 있는 아원자 입자에 의해 전달되기 때문에 연속 전하 분포의 개념은 근사치이며, 작은 길이의 축척에서는 부정확해진다.전하분포는 최종적으로 ^[4]무전하를 포함한 영역으로 분리된 개별 하전입자로 구성된다.예를 들어 전하를 띤 금속물체의 전하가 금속의 결정격자 내에서 랜덤하게 이동하는 전도전자로 구성된다.정전기는 물체 표면의 이온으로 이루어진 표면전하에 의해 발생하며 진공관 내의 공간전하는 공간전하가 공간 내에서 랜덤하게 이동하는 자유전자의 구름으로 구성된다.도체의 전하 캐리어 밀도는 단위 볼륨당 이동 전하 캐리어(전자, 이온 등)의 수와 동일합니다.임의의 지점의 전하 밀도는 입자의 기본 전하 밀도를 곱한 전하 캐리어 밀도와 같습니다.그러나 전자의 소전하는 매우 작고(1.6⋅10⁻¹⁹℃) 거시적인 부피(입방센티미터의 구리에는²² 약 10개의 전도전자가 있음)에 매우 많기 때문에 거시적인 부피, 나아가 나노미터 이상의 미시적인 부피에도 연속적인 근사가 매우 정확하다.

원자와 분자의 보다 작은 규모에서는 양자역학의 불확도 원리로 인해 하전 입자는 정확한 위치를 갖지 않고 확률 분포로 나타나기 때문에 개별 입자의 전하가 한 점에 집중되지 않고 공간에서 '소모'되어 진정한 연속 전하 디스트리스터처럼 작용한다.아이비션^[4]이는 화학 및 화학 결합에 사용되는 '전하 분포' 및 '전하 밀도'의 의미입니다.전자는 파동함수 $\psi ({\boldsymbol {x}})$ ( $)$ { $displaystyle \psi(\boldsymbol$ ${\boldsymbol {x}}$ { $x})$ 로 $\psi ({\boldsymbol {x}})$ 표현되며, 그 제곱은 공간의 임의의 ${\boldsymbol {x}}$ x(\ $displaystyle {x})$ 에서 ${\boldsymbol {x}}$ 전자를 찾을 확률에 비례하므로 $|\psi ({\boldsymbol {x}})|^{2}$ 2 $(\$ 는 $|\psi ({\boldsymbol {x}})|^{2}$ t에 비례한다.그는 어느 지점에서든 전자의 전하 밀도를 가지고 있다.원자와 분자에서 전자의 전하는 원자나 분자를 둘러싼 궤도라고 불리는 구름에 분포되어 화학 결합을 담당합니다.

정의들

연속 요금

연속 전하 분배부피전하밀도θ는 단위부피당 전하량(3차원), 표면전하밀도θ는 단위표면면적당 양(원), d는 2점전하 사이의 쌍극자모멘트, 이들의 부피밀도는 편광밀도P이다.Position vectorr은 전계를 계산하는 점이며, rθ는 하전된 물체의 점입니다.

연속 전하 ^[5]^[6]분포에 대한 정의는 다음과 같습니다.

선형 전하 밀도는 극소 선 소자에 대한 극소 전하 dQ(SI 단위: C)의 비율입니다.

\displayda _{q}=displayfrac {dQ}{d\ell}},},

마찬가지로 표면 전하 밀도는 표면적 요소 dS를 사용한다.

_{q}=syslogfrac {dQ}{dS}},

볼륨 충전 밀도는 볼륨 요소 dV를 사용합니다.

\rho _{q}=sqfrac {dQ}{dV}},

정의를 통합하면 선 또는 1D 곡선 C에 걸친 선형 전하 밀도_q δ(r)의 라인 적분에 따라 영역의 총 전하 Q를 얻을 수 있다.

Q=\int _{L}\lambda _{q}(\mathbf {r}),d\ell

마찬가지로 표면 S 위의 표면 전하 밀도 δ_q(r)의 표면 적분.

Q=\int _{S}\sigma _{q}(\mathbf {r}),dS

볼륨 V에 대한 볼륨 전하 밀도 δ_q(r)의 볼륨 적분

Q=\int _{V}\rho _{q}(\mathbf {r}),dV

여기서 첨자 q는 밀도가 전하용이지 질량 밀도, 수 밀도, 확률 밀도 등의 다른 밀도가 아님을 명확히 하고 파장, 전기 저항률 및 전도성에 대한 전자파에서 θ, θ, θ의 다른 많은 사용과의 충돌을 방지하는 것이다.

전자기학의 맥락에서, 일반적으로 첨자는 단순성을 위해 떨어집니다: ,, ,, ρ.그_ℓ 외의 표기법에는, 「」, 「」, 「」, 「」등이_s_v_L_S_V 있습니다.

총 전하를 길이, 표면적 또는 부피로 나눈 값이 평균 전하 밀도가 됩니다.

{\displaystyle \langle _{q}\rangle =syslogfrac {Q}{\ell }},\syslog\frac {Q}{S},\quad \rho _{q}\rangle =syslogfrac {Q}{V}},\syslogfrac {Q}.

무료, 바인딩 및 총 충전

유전체 재료에서 물체의 총 전하를 "자유" 전하와 "결합" 전하로 분리할 수 있다.

결합전하는 인가전계 E에 따라 전기쌍극자를 설정하고 이를 정렬하는 경향이 있는 다른 근방의 쌍극자를 편광하는 것으로, 쌍극자 방향으로부터의 순축적이 결합전하가 된다.그것들은 제거될 수 없기 때문에 결합이라고 불린다: 유전체 물질에서 전하는 ^[6]핵에 결합되어 있는 전자이다.

자유전하는 정전평형으로 이동할 수 있는 초과전하이다. 즉, 전하가 이동하지 않고 결과적으로 발생하는 전계가 시간과 ^[5]무관하거나 전류를 구성한다.