צפיפות מטען

צפיפות מטען היא גודל פיזיקלי שמראה כמה מטען חשמלי יש ליחידת אורך, שטח או נפח. במערכת SI משתמשים בקולון לכל מטר (C/m), קולון לכל מטר רבוע (C/m2) וקולון לכל מטר מעוקב (C/m3). צפיפות המטען יכולה להשתנות ממקום למקום. מכיוון שקיימים מטענים חיוביים ושליליים, הערך של צפיפות המטען יכול להיות חיובי, שלילי או אפס. יש להבחין בינה לבין "צפיפות נושאי המטען" שמציינת כמה נשאים יש, ולאו דווקא את כמות המטען הכוללת.


האינטגרל של צפיפות המטען על קו, משטח או נפח שווה לסך המטען באזור. כלומר סכום מקומי של מטען נותן את המטען הכולל.

במקרה הומוגני, הצפיפות לא תלויה במיקום. אז המטען הכולל פשוט שווה לצפיפות כפול גודל האזור. למשל נפח כפול צפיפות לנפח.

כאשר המטען מחולק לחלקיקים נקודתיים, משתמשים בסכום של פונקציות דלתא של דיראק. פונקציית הדלתא מרוכזת בנקודות המיקום של כל חלקיק, וכך משחזרת את המטען המדויק בכל נקודה.

במכניקת הקוונטים צפיפות המטען מקושרת לפונקציית הגל ψ. הצפיפות שווה למטען חלקי כפול הערך המוחלט בריבוע של פונקציית הגל, כאשר פונקציית הגל מנורמלת כך שסכום ההסתברויות נותן את המטען הכולל.

צפיפות המטען נכנסת לחוק גאוס ולמשוואת הרציפות של הזרם החשמלי. כלומר היא חשובה בחשמל ובמגנטיות, ובניתוח שמירת המטען במערכות שונות.

צפיפות מטען אומרת כמה מטען יש במקום קטן. מטען הוא דבר חשמלי חיובי או שלילי. קולון היא יחידה למדידת מטען.


אם המטען מפוזר, סוכמים את כל החלקים הקטנים כדי לקבל את כל המטען.

אם הצפיפות שווה בכל מקום, המטען הכולל הוא הצפיפות כפול גודל המקום.

אם המטען נמצא בחלקיקים בודדים, מציינים כל חלקיק בנקודה שלו. משתמשים ב"דלתא" כדי להראות מטען בדיוק בנקודה.

במכניקה קוונטית המטען קשור לסיכוי למצוא חלקיק במקום מסוים. יש פונקציה שמראה את הסיכוי הזה.

הצפיפות מופיעה בחוק גאוס. היא גם חשובה כדי לדעת שהמטען נשמר ולא נעלם.