Die Stromdichte bezeichnet das Verhältnis von Stromstärke zur Fläche, innerhalb derer ein elektrischer Strom durchtritt.

Abstrakt lässt sich die Stromdichte auch schreiben als:

$\backslash vec\; j\; =\; \backslash rho\; \backslash vec\; v\; =\; \backslash frac\{Q\}\{V\}\; \backslash frac\{d\; \backslash vec\; x\}\{dt\}\; =\; \backslash frac\{dQ\}\{dt\}\backslash frac\{\; \backslash vec\; x\}\{V\}\; =\; I\; \backslash frac\{\; \backslash vec\; n\}\{A\}$

Wobei $\backslash rho(\backslash vec\; r)\; =\; \backslash frac\{dQ\}\{dV\}$ die Ladungsdichte, $V$ das zu betrachtende Volumen, $A$ die durchflossene Fläche, und $\backslash vec\; n$ der Normalenvektor senkrecht auf $A$ ist.

Die vektoriell ausgedrückte Stromdichte findet sich angewandt zB. in den Maxwellgleichungen.

Beispiel 1

Die Stromdichte J (manchmal auch S genannt) beträgt bei einem Strom der Stromstärke I von 1 A (Ampere) innerhalb eines Leiters mit der Querschnittsfläche A von 10 mm²

$J\; =\; \backslash frac\{I\}\{A\}\; =\; \backslash frac\{1\backslash \; \backslash mathrm\{A\}\}\{10\backslash \; \backslash mathrm\{mm^2\}\}\; =\; 0\{,\}1\backslash \; \backslash mathrm\{A\; \backslash over\; mm^2\}$

Ein technisch wichtiger Stromleiter ist Kupfer. Die Stromdichte wird im allgemeinen auf 6 A/mm² ausgelegt, damit unter Dauerlast keine unzulässige Erhitzung vorkommt. Aufgrund der mit dem Stromfluss verbundenen Wärmeerzeugung und dem somit steigenden Widerstand, ist die maximale Stromdichte begrenzt, kurzzeitig kann sie jedoch beliebig hoch werden. In Schmelzsicherungen wird die Erhitzung genutzt, um den Strom zu unterbrechen. Nach VDE 0100 beträgt der max. Strom von Leitern: 13A bei 0,75 mm², 16A bei 1,0 mm², 27A bei 2,5 mm²

In der Galvanotechnik bezeichnet die Stromdichte den elektrischen Strom pro Flächeneinheit, der für die Beschichtung eingestellt wird. Die übliche Einheit ist hier A/dm², weil sich dadurch kleine, anschauliche Zahlen zwischen 0,5 und 5 ergeben. Verfahrensspezifisch gibt es typische Stromdichten, die eingehalten werden müssen, um bei einer Verzinkung oder Vernickelung gute Ergebnisse zu erhalten.

Beispiel 2

Auch bei Brennstoffzellen spielt die Stromdichte eine entscheidende Rolle. In einer Brennstoffzelle wird in einer Flächenreaktion chemische Energie elektrochemisch in elektrische Energie (elektrischen Strom I) und Wärme umgewandelt. Um die Leistung von Brennstoffzellen mit unterschiedlicher aktiver Fläche besser miteinander vergleichen zu können, wird der von der Zelle produzierte elektrische Strom durch die aktive Fläche geteilt. Das Ergebnis ist die Stromdichte j:

$j\; =\; \backslash frac\{I\}\{A\}\; =\; \backslash frac\{100\backslash \; \backslash mathrm\{A\}\}\{200\backslash \; \backslash mathrm\{cm^2\}\}\; =\; 0\{,\}5\backslash \; \backslash mathrm\{A\; \backslash over\; cm^2\}$

Theoretische Elektrotechnik

Current density | Densidad de corriente | چگالی جریان الکتریکی | Densité de courant | 전류밀도 | Плотность тока | Gostota električnega toka