Fluxgrößen

Fluxgrößen beschreiben die Menge einer Größe, die durch eine Fläche pro Zeiteinheit hindurchtritt oder transportiert wird. Für ein Vektorfeld F ist der Fluss durch eine Fläche S definiert als Φ = ∬_S F · n dS, wobei n der äußere Normalenvektor von S ist. Der Fluss hängt von der Orientierung der Fläche ab; bei geschlossenen Flächen liefert er Hinweise auf Erhaltungssätze, Quellen und Senken.

Zu den typischen Fluxgrößen zählen elektrischer Fluss (Φ_E = ∬ E · dA), magnetischer Fluss (Φ_B = ∬ B · dA), Wärmestrom oder Wärmestromdichte (q'' bzw. ∬ q'' dA), sowie Massen- und Teilchendurchfluss (Φ_m = ∬ ρ v · n dS, Φ_p = ∬ j · n dS). Elektrischer und magnetischer Fluss beschreiben die Durchlässigkeit von Feldern durch Oberflächen; Wärmestromdichte beschreibt den Wärmefluss pro Fläche pro Zeit; Massendurchfluss und Teilchendurchfluss quantifizieren den Transport von Materie oder Teilchen über eine Fläche.

Mathematisch stehen Fluxgrößen eng mit Erhaltungsgesetzen. Für elektrische Fluxe gilt das Gauss-Gesetz: Φ_E = Q_encl/ε0. Der magnetische Flux durch eine geschlossene Fläche ist Null, da div B = 0 gilt (es gibt keine magnetischen Monopole). Die Einheiten variieren je nach Größe: elektrischer Flux hat typischerweise die Einheit Volt-Meter (V·m), magnetischer Flux die Weber (Wb); Wärmestromdichte hat Einheit W/m²; Massendurchfluss hat kg/(m²·s).

Fluxgrößen finden Anwendung in Elektrodynamik, Thermodynamik, Fluiddynamik und Materialtransport und dienen der Quantifizierung von Transportprozessen, Grenzflächenverhalten und Quellencharakterisierung.