电荷密度

物理电磁学术语

在电磁学里，电荷密度是一种度量，描述电荷分布的密度。电荷密度又可以分类为线电荷密度、面电荷密度、体电荷密度。

定义

从宏观效果来看，带电体上的电荷可以认为是连续分布的。电荷分布的疏密程度可用电荷密度来量度。体分布的电荷用电荷体密度来量度，面分布和线分布的电荷分别用电荷面密度和电荷线密度来量度。电荷分布疏密程度的量度。电荷分布在物体内部时，单位体积内的电量称为体电荷密度；分布在物体表面时，单位面积上的电量称为面电荷密度；分布在线体上时，单位长度上的电量称为线电荷密度。固体带电时，电荷分布在表面，固体尖端处面电荷密度最大。流动液体的电荷则混杂在液体之中。粉体带电状况随粉体的分散、悬浮、沉积而随机变化。气体带电是气体中悬浮的粉体状颗粒(如水分，杂质)带电。

由于在大自然里，有两种电荷，正电荷和负电荷，所以，电荷密度可能会是负值。电荷密度也可能会相依于位置。特别注意，不要将电荷密度与电荷载子密度 (charge carrier density) 搞混了。

电荷密度与电荷载子的体积有关。例如，由于锂阳离子的半径比较小，它的体电荷密度大于钠阳离子的体电荷密度。

经典电荷密度

假设，一个体积为V的载电体，其电荷密度是均匀的，跟位置无关，那么，总电荷量Q 为

。

假设，在某一区域内有N个离散的点电荷，像电子。那么，电荷密度可以用狄拉克δ函数来表达为

；

其中，是检验位置，是位置为的第 i 个点电荷的电量。

量子电荷密度

在量子力学里，类氢原子的中心有一个正电性的原子核，环绕着原子核四周的一个电子的轨域，其电荷密度可以用波函数表达为

；

其中，q是电子的电荷量。

注意到是找到电子的概率。经过归一化，在全部空间找到电子的概率是

；

例如，氢原子的波函数是

；

其中，是径向函数，是球谐函数，n是主量子数， l 是角量子数，m 是磁量子数。

相对论性

相对论性电荷密度：

从相对论的角度来论述，导线的长度与观察者的移动速度有关，所以电荷密度是一种相对论性观念。安东尼·法兰碁（Anthony French）在他的著作中表明，移动中的电荷密度会产生磁场力，会吸引或排斥其它载流导线。。使用闵可夫斯基图，法兰碁阐明，一条中性的载流导线，对于处于移动参考系的观察者而言，为什么会貌似载有净电荷密度。通过时空坐标，研究电磁现象的领域称为相对论性电磁学（relativistic electromagnetism）。

电荷面密度

样品每单位面积上所带的电量，以μC/m2为单位。LFY-403 摩擦带电电荷测试仪(法拉第筒法)在试验室条件下，评定织物以摩擦形式带电荷后的静电特性。

装置与工具

(1)、静电电荷测定范围：0μC-2μC；

(2)、内筒：直径400mm～600mm，高度750mm～900mm；

(3)、外筒：直径500mm～70mm，高度850mm～1000mm；

(4)、聚四氟乙烯绝缘支架；

(5)、试验用大气条件：温度：（20±5）℃；相对湿度：35%±5%。

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