Distribuutiovirtoja

Distribuutiovirtoja tarkoitetaan virtoja, jotka ovat hajautuneet laajasti tilavuuden tai pinnan yli sen sijaan että ne muodostuisivat pistemäisestä lähteestä. Tämä lähestymistapa on keskeinen, kun tarkastellaan jatkuvia medioita, kuten johtimia, sähköä johtavia aineita, elektrolyyttejä tai plasmoja.

Fysikaalisissa malleissa virran tiheys määritellään vektorin J(r,t) avulla, joka on virran tiheydelle tilallinen ja ajallinen riippuvuus. Kokonaisvirta S:n poikki (S on suljettu pinta) saadaan I = ∫_S J · n dA, missä n on pinta-tason normaalivektori. Vara- ja sähkövirroissa käytetään usein Ohmin lakia laajennettuna J = σ E. Tilastollisessa tasapainossa (steady state) ∇·J = 0 ja kontinuitetti ∂ρ/∂t + ∇·J = 0.

Distribuutiovirtoja sovelletaan muun muassa sähköjohtimissa, piirilevyissä, johtimien poikkipinnan virranjakautumisen mallinnuksessa, aineiden sähköjohtavuuden analysoinnissa, elektrolyytteissä sekä plasmoissa. Ne ovat olennaisia magneettisesti vaikuttavien virtojen ja lämpöjohtavuuden ilmiöiden kuvauksessa.

Ratkaisut vaativat usein erilaisten differentiaalilähtöjen ratkaisemista, ja niihin käytetään numeerisia menetelmiä kuten Finite Element Method (FEM) tai Finite-Difference Time-Domain (FDTD). Mallinnus korostaa materiaalin ominaisuuksia, kuten conductivitya, permittiviyttä ja magneettista permeabiliteettia, sekä geometrian vaikutuksia virran jakautumiseen.

Katso myös: virratiheys, kontinuitettilaki, Maxwellin yhtälöt, konduktanssi, sähköjohtavuus.