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Concept
Densité de courant
Résumé
La densité de courant, ou densité volumique de courant, est un vecteur qui décrit le courant électrique à l'échelle locale, en tout point d'un système physique. Dans le Système international d'unités, son module s'exprime en ampères par mètre carré ( ou ). À l'échelle du système tout entier il s'agit d'un champ de vecteurs, puisque le vecteur densité de courant est défini en tout point.
Quand l'électricité circule essentiellement à la surface d'un objet (notamment celle d'un conducteur parcouru par un courant électrique de haute fréquence), on définit la densité surfacique de courant, également vectorielle, dont le module s'exprime en ampères par mètre ( ou ).
Quand l'électricité circule dans un conducteur filiforme (de dimensions latérales très petites en comparaison de sa longueur), on définit la densité linéique de courant, un vecteur parallèle au fil, dirigé dans le sens du courant et dont le module est l'intensité électrique, exprimée en ampères (A).
Un courant électrique est un débit de charges électriques à travers une surface orientée. Pour une surface élémentaire décrite par son vecteur normal , l'intensité du courant traversant cette surface et , le vecteur densité de courant en ce point, sont reliés par :
Pour obtenir l'intensité du courant à travers une surface finie S, on intègre cette relation sur la surface totale :
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 l'on considère un conducteur dont une des dimensions est très faible devant les deux autres (une plaque d'épaisseur e), on peut définir la densité surfacique de courant :
où z désigne une coordonnée mesurée perpendiculairement à la surface.
L'intensité du courant passant à travers une ligne tracée sur la surface est alors :
où la ligne, de longueur l, est parcourue par le chemin élémentaire .
On peut de même définir la densité linéique de courant, pour les circuits électriques classiques (où les conducteurs sont des fils de section faible par rapport à leur longueur) :
où l'intégrale est étendue à l'ensemble d'une section S du fil.
Source officielle
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