Flussdichte

Fluss durch eine Probefläche

Die Flussdichte $\vec{F}$ ist ein Vektorfeld, welches die Menge einer physikalischen Größe beschreibt, die pro Flächenelement $d \vec{A}$ durch eine Probefläche $S$ hindurchfließt. Die Gesamtmenge wird als Fluss $Φ$ bezeichnet, somit ergibt sich:

Φ = \int_{S} \vec{F} \cdot d \vec{A}

Im Allgemeinen gilt:

\vec{F} = \frac{d Φ}{d A} \cos (θ) {\vec{e}}_{F}

wobei $θ = \arccos (\frac{\vec{F} d \vec{A}}{| \vec{F} | \cdot | d \vec{A} |})$ der Winkel zwischen $\vec{F}$ und der Senkrechten $d \vec{A}$ des Flächenelements $d \vec{A}$ und ${\vec{e}}_{F} = \frac{\vec{F}}{F}$ der Einheitsvektor in Richtung von $F$ ist.

Falls die Fläche senkrecht zur Flussrichtung orientiert ist, gilt:

\vec{F} = \frac{d Φ}{d A_{⊥}} \cdot {\vec{e}}_{F}

Im Englischen ist neben flux density auch die Bezeichnung fluence rate („Fluenzrate“) gebräuchlich.

Beispiele

Die Dichte des fließenden Materials sei mit $ρ$ bezeichnet, die Strömungsgeschwindigkeit im Volumenelement $d V$ mit $\vec{v}$ . Dann wird

\vec{j} = ρ \vec{v} = \frac{d \dot{m}}{d A_{⊥}} \cdot {\vec{e}}_{j}

Flussdichte genannt ( $\dot{m}$ ist der Massenstrom). Weitere Beispiele sind die

Elektrische Flussdichte des elektrischen Feldes
Magnetflussdichte des magnetischen Feldes
Strahlungsflussdichte (auch Strahlungsintensität, Lichtflussdichte, Lichtintensität genannt) für Strahlung bzw. Licht

Siehe auch

Fluenz (Teilchen pro Fläche)
elektrische Stromdichte, Dielektrikum
Strahlungsstromdichte (Bestrahlungsstärke), Lichtstromdichte (Beleuchtungsstärke)
Teilchenstromdichte
Neutronenflussdichte

en:Flux density