电荷密度

在电磁学中，电荷密度是每单位长度、表面积或体积的电荷量。体积电荷密度（由希腊字母ρ表示）是单位体积的电荷量，在SI系统中以库仑每立方米(C⋅m-3)为单位测量，在体积中的任何点。表面电荷密度(σ)是单位面积上的电荷量，以库仑每平方米(C⋅m-2)为单位，在a二维表面上的表面电荷分布。线性电荷密度(λ)是在线电荷分布上任意点处每单位长度的电荷量，以每米库仑数(C⋅m-1)为单位。电荷密度可以是正的也可以是负的，因为电荷可以是正的也可以是负的。

由于所有电荷都由可以理想化为点的亚原子粒子携带，因此连续电荷分布的概念是近似值，在小长度尺度上变得不准确。电荷分布最终由被不包含电荷的区域隔开的单个带电粒子组成。例如，带电金属物体中的电荷由在金属晶格中随机移动的传导电子组成。静电是由物体表面的离子组成的表面电荷和真空管中的空间电荷引起的由在空间中随机移动的自由电子云组成。导体中的电荷载流子密度等于每单位体积的移动电荷载流子（电子、离子等）的数量。任何点的电荷密度等于电荷载流子密度乘以粒子上的基本电荷。然而，由于电子上的基本电荷非常小（1.6⋅10-19C），并且在宏观体积中有很多（大约有1022立方厘米铜中的传导电子）连续近似在应用于宏观体积时非常准确，甚至是纳米级以上的微观体积。

在狭义相对论中，由于长度收缩，一段导线的长度取决于观察者的速度，因此电荷密度也取决于速度。AnthonyFrench描述了载流导线的磁场力是如何由这种相对电荷密度产生的。他使用（第260页）明可夫斯基图来显示“中性电流承载线如何呈现出在移动框架中观察到的净电荷密度”。当电荷密度在移动的参考系中测量时，它被称为适当的电荷密度。

事实证明，电荷密度ρ和电流密度J在洛伦兹变换下一起变换为四电流矢量。