交换电流密度概念

交换电流密度是对同一个电极反应而言的。交换电流密度是一个电极反应自身的性质，是一个热力学的概念，与外界条件是无关的，不管是否处于平衡态。当一个电极反应处于平衡态时，阴极反应和阳极反应的电流密度相等，对应的电流密度是该电极的交换电流密度。交换电流密度可以用来描述一个电极反应得失电子的能力，及可以反映一个电极反应进行的难易程度。

其大小除受温度影响外，还与电极反应的性质密切相关，并与电极材料和反应物质的浓度有关。

电极极化程度（过电位）的内因是交换电流密度的大小，交换电流密度大，则对于一个电极反应而言所需的推动力（外电流密度）小，反之，交换电流密度小，则对于一个电极反应而言所需的推动力（外电流密度）大。

根据Tafel曲线计算交换电流密度。

交换电流就是当电极处于平衡状态（即不被极化）时，发生再同一电极上的还原反应的绝对电流密度或氧化反应的绝对电流密度。它与电极反应的可逆性有关，它是当电极平衡时单向电极反应速率的一种标志。

交换电流很大，则表明在宏观上“静止不变”的电极，但它上面的氧化反应和还原反应却都还在以很高的速率进行。一般说来，在各种电极上氢析出反应的交换电流很不相同。但是交换电流越大，说明电极越容易被极化。

交换电流是描述电极反应可逆程度的基本动力学参数。它反映了体系所固有的动力学特征。因此在电化学中研究电极过程动力学时，人们总是力图测出电极反应的交换电流。

下表列出了某些电极反应在室温下的交换电流密度。

采用线性扫描伏安法研究了各种石墨(碳)电极的动力学性能，结果表明,随着电极嵌锂程度的增加，其交换电流密度(i0)增大。热解炭的交换电流密度较小，轴定向结构的石墨化碳纤维GCF的反应活性有所提高，改性天然石墨SMG表现出最大的交换电流密度 。

交换电流密度主要取决于碳材料表面碳原子含量及其电化学活性，表面碳原子含量较高、活性增强时，碳材料的交换电流密度较高。

利用阴极极化曲线测试法 ，测试分析了不同碳材料和不同方法制备的铂碳复合电极的交换电流密度。实验结果表明 ：铂碳复合电极制备过程中碳材料的选取对其制备的复合电极交换电流密度有着非常重要的影响。在相同铂含量条件下，用聚亚苯基树脂碳制备的铂碳复合电极交换电流密度约为用乙炔黑制备的铂碳复合电极交换电流密度的 4 .6倍左右 。

对于电力系统和电子系统的设计而言，电流密度是很重要的。电路的性能与电流量紧密相关，而电流密度又是由导体的物体尺寸决定。例如，随着集成电路的尺寸越变越小，虽然较小的元件需要的电流也较小，为了要达到芯片内含的元件数量密度增高的目标，电流密度会趋向于增高。更详尽细节，请参阅摩尔定律。

在高频频域，由于趋肤效应，传导区域会更加局限于表面附近，因而促使电流密度增高。

电流密度过高会产生不理想后果。大多数电导体的电阻是有限的正值，会以热能的形式消散功率。为了要避免电导体因过热而被熔化或发生燃烧，并且防止绝缘材料遭到损坏，电流密度必须维持在过高值以下。假若电流密度过高，材料与材料之间的互连部分会开始移动，这现象称为电迁移（electromigration）。在超导体里，过高的电流密度会产生很强的磁场，这会使得超导体自发地丧失超导性质。

对于电流密度所做的分析和观察，可以用来探测固体内在的物理性质，包括金属、半导体、绝缘体等等。在这科学领域，材料学家已经研究发展出一套非常详尽的理论形式论，来解释很多机要的实验观察。

安培力定律描述电流密度与磁场之间的关系。电流密度是安培力定律的一个重要参数。

在变压器设计中，不同铁心大小，不同温升，不同的压降要求，不同的散热条件电流密度都会不同，不能认为多大的线径允许多大的电流密度是一个定值,

电流强度和电流密度之间的关系

电流密度是一种度量，以向量的形式定义，其方向是单位面积相应截面的法向量，其大小是单位截面面积的电流。采用国际单位制，电流密度的单位是「安培/平方公尺」

ASF，即电流密度，单位是安培每平方米，记作A/㎡。电镀业常用的电流密度为安培/平方英尺，记作A/F。

中文名

电流密度

外文名

ASF

单位

安培每平方米

电镀业

安培/平方英尺

相关定义

电流密度是描述电路中某点电流强弱和流动方向的物理量。单位：安培每平方米，记作A/㎡。

电镀业常用的电流密度为安培/平方英尺，记作A/F。

ASD：安培/平方分米

ASF：安培/平方英尺

9.29 ASF = 1 ASD

(1Ft=12in=304.8mm=3.048dm)

(1in=25.4mm)