今回のポイント
・電界の親戚みたいなものだよ
・誘電体内外の複雑な物理現象をうまく説明するためのものだよ
くるる
電界とどう違うんすか～？
説明しよう
簡単に言うと
電束密度とは
電界の親戚みたいなもの
です。
都合の良いように作られた概念ですので、ちゃんとしたイメージは難しいかもしれません。
電束密度の単位は、単位体積当たりの電束[C]の密度なので、$[C/m^2]$です。
順番に説明していきます
先生
詳しく言うと
まず、下図のような誘電体を用意します。
この誘電体に電界をかけると、分極が起こり、中で電荷が打ち消し合います。
すると両端だけに電荷がある状態になり、その両端の電荷により電界が発生するため、誘電体内の電界は誘電体外の電界よりも弱くなります。
これでは、$E$と$E’$２つの異なる電界を考えなくてはいけなくなり、ややこしいです。もっと簡単に考える方法はないでしょうか？
そこで導入されたのが「電束密度」です。
「$D=\varepsilon E$（電束密度＝誘電率×電界）」と定義することで、例えば、誘電体の比誘電率を$\varepsilon_{r}$とすると、下図のように書けます。（誘電率＝真空の誘電率×比誘電率であることに注意）
このように$D=\varepsilon E$とすることで、誘電体内外の様子を１つの式で表すことができるようになるのです。
これが電束密度です。
要するに何？
「誘電体内で電界が弱まる」という現象をうまく物理的に説明するために、電界の変わりに新たに導入されたのが電束密度ってことです！！(; ･`д･´)
つまずきポイント
ポンタ
分極で電荷が打ち消し合うってどういうこと？
くるる
そもそも電束ってなんすか？
ポンタ
なんで電束密度って名前なの？
もっと見る
「なぜ電場の親戚といわれているのに、電束密度なんて名前なんだ？」と思われているかもしれませんが、こちらの図を見てみてください。
要は、電気力線密度は電場という名前に変わっているのに、電束密度はそのままの名前を使っているというわけなんですね。
今回はこのへんで(^^♪良かったら他の記事も見てってね！
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