方程式:
電荷の連続性方程式は、次のように表されます。
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∂ρ/∂t +∇ナールj =0
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どこ:
* ρ 電荷密度(単位体積あたりの電荷)です
* t 時間です
* j 現在の密度です(単位面積あたりの電荷の流れ)
* ∇屈 現在の密度の発散であり、特定のボリュームからの正味の外向き電荷の流れを表しています。
解釈:
この方程式は本質的に次のように述べています。
* ボリューム内の電荷密度の変化速度は、現在の密度の発散の負と等しくなります。
各用語の意味を分解しましょう。
* ∂ρ/∂t: この用語は、体積内の電荷密度が時間とともに変化している速度を表します。正の値は担当密度の増加を示しますが、負の値は減少を示します。
* ∇ニア: この用語は、ボリュームからの正味の外向きの電荷の流れを表します。正の値は、より多くの電荷が入力よりも流出していることを示しますが、負の値は、より多くの電荷が流出していることを示しています。
物理的意味:
連続性方程式は、本質的に電荷の保存を表します。それは私たちにそれを教えてくれます:
* 充電を作成または破壊することはできません。 ボリューム内の電荷密度が減少している場合、電荷がボリュームから流出していることを意味します。逆に、電荷密度が増加している場合、電荷がボリュームに流れ込んでいることを意味します。
例:
* コンデンサの充電: コンデンサが充電されると、コンデンサプレート内の電荷密度が増加しています。これには、コンデンサに流れる電流が伴い、内向きの電荷の流れを表します。
* コンデンサの排出: コンデンサが排出すると、プレート内の電荷密度が減少します。これには、電荷の外向きの流れを表すコンデンサから流出する電流が伴います。
* 電流が流れる電流: ワイヤ内の電子の流れは電流を構成します。この電流の流れには、連続方程式によって支配されるワイヤ内の電荷密度の変化が伴います。
要約:
電荷の連続性方程式は、充電原則の基本的な保存を表します。ボリューム内の電荷密度の変化速度をその表面全体の電荷の流れに接続し、電荷が作成も破壊されないことを保証します。これは、電磁気の基本方程式であり、電流と電荷分布の挙動を理解するために不可欠です。