Vecteur densité de courant

Vecteur densité de courant

Densité de courant

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La densité de courant est un objet qui décrit le courant électrique qui circule à l'échelle locale, en un point d'un matériau. Mathématiquement, il s'agit d'un champ de vecteurs qui associe à tout point de l'espace considéré un vecteur densité de courant. Son unité est l'ampère par mètre carré A·m-2 dans le système international.

Définition

Vecteur densité courant de charge.

Un courant électrique est un débit de charges électriques à travers une surface orientée. Pour une surface élémentaire dS décrite par son vecteur normal \mathrm d\vec S, le courant électrique di à travers cette surface et \vec j le vecteur densité de courant en ce point sont reliés par

\mathrm di = \vec j\cdot\mathrm d\vec S.

Pour obtenir le courant à travers une surface, on intègre cette relation sur la surface totale. On a alors

i = \iint_S \vec{j} \cdot\mathrm d\vec{S}.

Le signe de i est alors lié à l'orientation de la surface S.

Une densité de courant est par défaut une densité de courant volumique. Si on considère un conducteur dont une des dimensions est très faible devant les deux autres (une plaque), on peut définir une densité de courant surfacique jS

i = \iint_S \vec{j} \cdot\mathrm d\vec{S} = \int \left(\int_0^e \vec j\ \mathrm dy\right)\ \mathrm dx\cdot\vec u

on pose alors :

\vec{j_S} = \int_0^e \vec j\ \mathrm dy

ce qui donne

i = \int \vec{j_S}\ \mathrm dx \cdot \vec{u}

Contextes d'utilisations

La densité de courant est utilisée pour manipuler les phénomènes de conduction électrique à l'échelle locale, notamment dans :

Électromagnétisme • Électricité • Électronique • Électrotechnique • Électrochimie • Automatique • Traitement du signal
Électrostatique : Champ électrique • Charge électrique • Loi de Coulomb • Potentiel électrique
Magnétostatique : Champ magnétique • Moment magnétique • Loi de Biot et Savart
Électrocinétique : Champ électromagnétique • Courant de déplacement • Courant électrique • Ampère • Équations de Maxwell • Force électromotrice • Force de Lorentz • Induction électromagnétique • Loi de Lenz-Faraday • Rayonnement électromagnétique
Magnétisme : Diamagnétisme • Paramagnétisme • Superparamagnétisme • Ferromagnétisme • Antiferromagnétisme • Ferrimagnétisme • Loi de Curie • Domaine de Weiss • Susceptibilité magnétique • Perméabilité magnétique
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