普朗克常数的物理意义是什么?

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普朗克常数的物理意义是什么?,第1张

普朗克常数记为 h ,是一个物理常数,用以描述量子大小。在量子力学中占有重要的角色,马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现,只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,计算的结果才能和试验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子,每一份能量子等于hv,v为辐射电磁波的频率,h为一常量,叫为普朗克常数。

电流密度矢量是描述电路中某点电流强弱和流动方向的物理量。其大小等于单位时间内通过某一单位面积的电量,方向向量为单位面积相应截面的法向量,指向由正电荷通过此截面的指向确定。因为导线中不同点上与电流方向垂直的单位面积上流过的电流不同,为了描写每点的电流情况,有必要引入一个矢量场——电流密度J,即面电流密度。每点的J的方向定义为该点的正电荷运动方向,J的大小则定义为过点并与J垂直的单位面积上的电流·。简述有时,电流分布在导体表面的一个很薄的区域,将这样的分布电流理想化为电流分布在无厚度的几何表面内,并称为面电流密度,[1] 记做Js,方向为正电荷运动的方向。量子效率与电流密度的关系单位及公式单位:安培每平方米,记作A/㎡。 它在物理中一般用J表示。公式:J=I/SI和J都是描写电流的物理量,I是标量,描写一个面的电流情况,J是矢量场,描写每点的电流情况,电流密度时常可以近似为与电场成正比,以方程表达为J=σE ;其中,E 是电场强度,J 是电流密度,σ是电导率,是电阻率的倒数。 欧姆定律:R(电阻=电压/电流)电阻公式阐明,一个均匀截面的物体的电阻与电阻率和导体长度成正比,与截面面积成反比。以方程表达R=ρL/S ;其中,R 是电阻,L是物体长度,S是物体的截面面积,ρ是电阻率 。根据欧姆定律,电压 V等于电流 I乘以电阻:V=IR所以,V=I*ρL/S 。注意到在物体内,电场与电压的关系为E=Z*V/L镀层厚度与电流密度的关系其中,Z是电流方向。所以,E=Z*ρI/S=ρJ电导率为电阻率的倒数, σ=1/ρ 。电流密度与电场的关系为J=σE 。重要性对于电力系统和电子系统的设计而言,电流密度是很重要的。电路的性能与电流量紧密相关,而电流密度又是由导体的物体尺寸决定。例如,随着集成电路的尺寸越变越小,虽然较小的元件需要的电流也较小,为了要达到芯片内含的元件数量密度增高的目标,电流密度会趋向于增高。更详尽细节,请参阅摩尔定律。在高频频域,由于趋肤效应,传导区域会更加局限于表面附近,因而促使电流密度增高。电流密度过高会产生不理想后果。大多数电导体的电阻是有限的正值,会以热能的形式消散功率。为了要避免电导体因过热而被熔化或发生燃烧,并且防止绝缘材料遭到损坏,电流密度必须维持在过高值以下。假若电流密度过高,材料与材料之间的互连部分会开始移动,这现象称为电迁移(electromigration)。在超导体里,过高的电流密度会产生很强的磁场,这会使得超导体自发地丧失超导性质。对于电流密度所做的分析和观察,可以用来探测固体内在的物理性质,包括金属、半导体、绝缘体等等。在这科学领域,材料学家已经研究发展出一套非常详尽的理论形式论,来解释很多机要的实验观察。安培力定律描述电流密度与磁场之间的关系。电流密度是安培力定律的一个重要参数。在变压器设计中,不同铁心大小,不同温升,不同的压降要求,不同的散热条件电流密度都会不同,不能认为多大的线径允许多大的电流密度是一个定值,

电磁场的边界条件既可以理解为不同介质交界面电磁场服从的条件,也可理解为不同介质的交界面两侧电磁场满足的方程或规律。

电磁场在两种不同媒质分界面上,从一侧过渡到另一侧时,场矢量E、D、B、H一般都有一个跃变。电磁场的边界条件就是指场矢量的这种跃变所遵从的条件,也就是两侧切向分量之间以及法向分量之间的关系。

在某些电动力学或电磁场理论的书中,为了与另一种边界条件(在区域的表面上给定的有关场矢量的边值)相区别,将本条所解释的电磁场边界条件称为电磁场的边值关系。

电磁场的边界条件可以由麦克斯韦方程组的积分形式推出,它实际上是积分形式的极限结果。这些边界条件是:

n·(D1-D2)=ρs;

n×(E1-E2)=0;

n·(B1-B2)=0;

n×(H1-H2)=J)s。

式中n为两媒质分界面法线方向的单位矢量,场矢量E、D、B、H的下标1或2分别表示在媒质1或2内紧靠分界面的场矢量,ρs为分界面上的自由电荷面密度,Js为分界面上的传导电流面密度。

式1表示在分界面两侧电位移矢量D的法向分量的差等于分界面上的自由电荷面密度。当分界面上无自由电荷时,两侧电位移矢量的法向分量相等,即其法向分量是连续的。式2表示在分界面两侧电场强度E的切向分量是连续的。

式3表示在分界面两侧磁通密度B的法向分量是连续的。式4表示在分界面两侧磁场强度H的切向分量的差等于分界面上的表面传导电流面密度。

当分界面上无表面传导电流时,两侧磁场强度的切向分量相等,即其切向分量是连续的。

当媒质2为理想导体时,E2、D2、B2、H2等于零,式1表示D1的法向分量等于自由电荷面密度;式2表示E1无切向分量式3表示B1的法向分量为零;式4表示H1的切向分量等于表面传导电流面密度,并且与电流方向正交。

扩展资料:

电磁场有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体的总称,随时间变化的电场产生磁场,随时间变化的磁场产生电场,两者互为因果,形成电磁场。

一种允许能量进入或导出几何结构的边界条件. 激励端口中默认的电磁波平均功率为1瓦。使用这个边界条件可以计算S参数,用sparametermatrix命令可以得到多端口的S参数。

电磁场可由变速运动的带电粒子引起,也可由强弱变化的电流引起,不论原因如何,电磁场总是以光速向四周传播,形成电磁波。

电磁场是电磁作用的媒介,具有能量和动量,是物质的一种存在形式。

随时间变化着的电磁场时变电磁场与静态的电场和磁场有显著的差别,出现一些由于时变而产生的效应。

参考资料:百度百科-电磁场